PROFINET中有两个冗余概念
系统冗余SR:适用于冗余系统CPU的IO容错控制方案,对应PROFIBUS DP的冗余功能
介质冗余MRP:适用以太网环网冗余控制方案,提高系统可用性
两者的功能是互相独立且不冲突的,可是说是无关的两个冗余功能,只是因为同时应用于PROFINET IO网络中所以经常进行比较。
系统冗余(System Redundancy,简称SR)
系统冗余SR是指IO设备通过PROFINET与两个容错的CPU(H CPU)之间进行通讯连接。该通讯连接可以通过任何可拓扑的互连来建立,并不局限于环网拓扑,对交换机也没有要求。
SR功能无需要特殊组态。支持SR功能的IO设备可以通过Redundancy选项卡检查SR参数。
SR功能要求IO控制器和IO设备均支持SR功能。否则,即便该IO设备和两个容错CPU均建立了物理连接,仍然只能做为单边IO和一个CPU进行IO通讯。例如,IE/PB Link虽然有两个PN端口,但只能做为单边IO设备。
PCS 7中支持SR功能的PROFINET设备有
IO Controller
S7-400H V6
CPU 410&Smart
IO Device(NAP S2)
ET200M HF V4.0
ET200SP HF V3.0
Simocode pro V PN V1.2.0
介质冗余(Media Redundancy Protocol ,简称MRP)
MRP是通过对环型以太网进行状态监控与控制实现冗余的传输路径。
在交换式以太网中,为保证网络和工厂的可用性,往往采用冗余的传输路径(环形拓扑),这样在网络组件(如交换机,网线故障)导致一条传输路径失效时,其替换路径是生效的,网络通讯仍然不受影响。在工业以太网中,如果物理上成环但未设置正确的环网管理功能,会导致IO通讯直接中断。环网控制方式可以基于不同协议:MRP/HRP/MRPD/PRP/HaSaR等。
适用于PROFINET IO的环网控制协议有:MRP(由PROFINET协议所定义,S7-CPU和IO设备,交换机均有支持MRP的版本)和HRP(仅西门子交换机支持)。
注意:在网络设备故障时,MRP和HRP都有网络重构时间,重构期间IO通讯中断。因此为了保证网络重构期间不会出现IO掉站,需要将IO设备的看门狗时间设置为200ms以上。
MRP环网中的所有设备均需支持MRP功能,不支持MRP功能的设备可以通过MRP交换机连接入环网。
支持MRP的PROFINET 设备有(红色字体标注)
注意:并不是有两个以太网端口的设备就支持MRP,例如
CP1613
CP443-1EX20
IE/PB Link
低版本的IO设备,紧凑型设备
MRP的配置和诊断
一个MRP环网为一个MRP冗余域,由惟一的MRP Manager(S7 CPU,Scalance交换机均可,如果都设置为Manager,则竞争上岗)对环网所有MRP Client设备进行管理。
MRP环网配置可以通过两种方式进行。
1:仅由交换机构成的MRP环网可以通过交换机的WEB页面进行配置。
2:如果MRP环网中有IO控制器,IO设备等,则需要通过SIMATIC Manager进行配置。此时交换机需要通过GSDML文件集成到PROFINET 总线中。
通过PROFINET IO Domain进行统一配置
也可以在每个PROFINET对象的端口选项卡中进行MRP配置
配置MRP时不但要设置MRP角色(Manager或Client),还需要配置MRP端口(CPU和IO设备只有两个端口,所以不需要配置,交换机有多个端口,必须指定正确的MRP端口,否则无法工作)。
MRP环的工作状态可以在MRP节点的Interface在线状态中检查
系统冗余System Redundancy与MRP的结合拓扑
在小型冗余系统(仅H CPU和IO设备)中,可以采用SR开环或者MRP闭环方案,均可以达到高可用性和系统冗余的要求。
两种方案的网络性能比较:
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