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MRP(介质冗余)功能概述

SIMATIC 设备采用的冗余机制为 MRP(介质冗余协议),符合IEC62439-2,典型重新组态时间为 200ms,每个环网多支持 50个设备。

介质冗余作为PROFINET的一部分,并集成到所有PROFINET功能领域、控制或网络组件中。因此,MRP是一个于制造商的协议,可以很容易地使用,而不需要任何额外的成本。

介质冗余网络结构具有以下优点:

  • 介质冗余结构显著了设备的可用性,因为单个设备的故障对通信没有影响。
  • 所需的维修工作可以在没有任何时间压力的情况下进行,因为维修中工厂不需要停机。
  • 在发生网络故障时,可以进行快速的网络诊断并加快故障排除。
  • 一旦发生故障,由于生产停顿而造成的成本就会。

组态MRP环网规则:

  • 所有环节点必须支持MRP,并且必须启用MRP协议。
  • 所有设备必须通过环网端口进行互连。
  • 环网中的所有设备属于同一冗余域。
  • 在一个环网中,多可连接 50 台设备,否则重组时间会过200ms。
  • 环网中的某个设备可用作冗余器,其它设备均为冗余客户端。
  • 环内的所有伙伴端口具有相同的设置。

S7-1200 组态介质冗余的硬件需求

S7-1200 组态介质冗余的硬件需求

必须具有2个端口的CPU(1215、1217),并且固件版本在V4.2及以上。

1200 CPU仅支持MRP客户端功能,不能作为MRP器,所以需要MRP域中至少有一个设备支持MRP器,比如SCALANCE X系列型交换机或是S7-1500 CPU等设备。

S7-1200 介质冗余实验

在本应用实例中,通过以下产品进行介质冗余组态。

图1. MRP环网

TIA Portal V15.1

硬件:

CPU 1217C DC/DC/DC V4.3

SCALANCE X204 IRT V5.3

ET200SP IM 155-6 PN HF V4.2

ET200MP IM 155-5 PN HF V4.2

分配设备角色及地址:

下表给出了每个模块的角色、使用端口、设备名称以及地址。

表1 设备角色及地址
模块 设备类型 MRP角色 环端口 设备名称 IP地址 子网掩码
S7-1217C 控制器 MRP客户端 Port 1,2 PLC1 192.168.0.1 255.255.255.0
X204 IRT IO设备 MRP器 Port 1,2 X204 IRT 192.168.0.50 255.255.255.0
ET200SP IO设备 MRP客户端 Port 1,2 ET200SP 192.168.0.2 255.255.255.0
ET200MP IO设备 MRP客户端 Port 1,2 ET200MP 192.168.0.3 255.255.255.0

S7-1200 介质冗余功能组态

STEP 1:创建 TIA Portal 项目并进行网络组态

使用TIA Portal V15.1创建一个新项目,进入网络视图添加表1列出的设备,并进入以太网地址选项分别设置子网、IP地址以及设备名称,将S7-1217作为IO控制器分配给其它IO设备。

图2. MRP网络组态

STEP 2:创建拓扑

在拓扑视图中根据表2连接各模块对应的端口。

拓扑组态不是MRP正常工作的必要条件,但组态拓扑有助于在出现故障时进行故障排除。

表2. 伙伴端口
设备 伙伴
S7-1217C.Port1 X204 IRT.Port1
X204 IRT.Port2 ET200MP.Port2
ET200MP.Port1 ET200SP.Port2
ET200SP.Port1 S7-1217C.Port2

 

图3. MRP拓扑组态

STEP 3:分配设备名称

所有PROFINET设备都需要一个设备名称,这里通过TIA Portal为每个IO设备分配表1中列出的设备名称。

图4. 分配设备名称

STEP 4:设置IO周期

MRP的重组时间为200ms, 因此PROFINET通信必须选择大于200ms的看门狗时间,看门狗时间不是直接配置的,而是作为没有IO数据可接受的更新周期,也就是允许几个周期没有数据更新,默认是3个周期,出设置的周期数就会报IO设备故障。本示例通过修改可接受更新周期数来达到大于200ms的看门狗时间的要求(看门狗时间=可接受更新周期数*更新时间),这里修改为120,这样看门狗时间将达到2ms×120=240ms。

图5. 设置IO周期

STEP 5:进入MRP域视图

可以通过下面两种进入域视图。

1:通过高亮显示同步域,然后单击同步域网络即可进入域。

2:进入环网任意设备的介质冗余配置界面,然后选择域设置即可进入域。

图6. MRP域设置

STEP 6:MRP域

域视图可以选择所属MRP域,并可以对域名称进行重命名,这里选择默认MRP域,还可以对设备的MRP角色以及环网端口进行分配,这据表1来分配MRP角色及环网端口。

图7. MRP域

STEP 7:项目编译下载

编译下载程序后进入在线拓扑视图查看设备状态是否正常。

图8:环网状态

常见问题

1. 如何诊断环网状态?

诊断环网状态可以使用下面三种。

1:勾选MRP诊断中断功能,当环网端口上的接线或端口错误以及环网断开会生成一个诊断中断。

图9 诊断中断

2:组态拓扑视图,当端口错误或设备故障可以快速查看故障点。

图10 拓扑诊断

3:如果环网中有交换机并且作为器,可以通过交换机上RM指示灯来判断环网状态,如下表。

RM颜色 RM状态 含义
绿色 常亮 该设备正在作为冗余器运行,环网正在无故障运行
绿色 闪烁 该设备正在作为冗余器运行,检测到环网中断。
-- 熄灭

该设备没有作为冗余器运行

2. 组态MRP需要组态拓扑视图吗?

拓扑组态不是MRP正常工作的必要条件,但组态拓扑有助于在出现故障时进行故障排除。

3. 可以不把交换机组态到项目中吗?

TIA V15.1在域视图添加了冗余器不在项目内选项,允许器不在项目内,编译程序只会提示必须组态员的警告,这样就需要进入交换机配置界面进行冗余环网的配置,如下图所示。注意如果项目中不组态交换机就不能再配置拓扑了,不然会报伙伴端口错误。

图11 组态冗余器不在项目内

图12 编译结果

图13 交换机组态

 

 

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