PROFINET工业以太网应用——MRP环网（介质冗余）

发布时间：2024-05-20

我们工程师在做项目的时候，有没有想过有没有一种办法可以在PROFINET网络某处发生断线/连接故障时，依然保证整个系统的正常运行？
答案是肯定的，可以采用PROFINET的介质冗余(Media Redundancy)机制来实现。
介质冗余是通过将线型网络拓扑改造成环形网络拓扑来实现的，这种改造并不是简单的将线型总线的首尾相连(如果是这样会形成网络风暴)，而是通过介质冗余管理器(medium redundancy manager)来实现的。介质冗余环网中有一个冗余管理器，其它的节点(PROFINET IO控制器/设备)都称为冗余客户端。

介质冗余管理器至少有两个端口，线型总线的首、尾分别接到这两个端口中。在正常情况下，冗余管理器会阻塞其中一个端口，仅使用另一个端口发送网络通信的数据报文，这个端口称为工作端口(static ring port)，被阻塞端口称为阻塞端口或隔离端口(isolated ring port)。因此，在正常情况下，这个环型网络还是以线型网络的方式在工作

它的原理就是当网络中某处发生断线/连接故障时，冗余管理器会检测到这种故障，并把原来阻塞的端口打开。这样中断的网络又从另一个方向重新构成线型网络，从而使系统继续运行。这个过程，被称为网络重构。

MRP（介质冗余）功能概述

SIMATIC 设备采用标准的冗余机制为 MRP（介质冗余协议），符合 IEC62439-2 标准，典型重新组态时间为 200ms，每个环网最多支持 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 是一个独立于制造商的协议，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：

介质冗余结构显著提高了设备的可用性，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，因为维修过程中工厂不需要停机。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降低。

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。

在两台 SCALANCE X 工业以太网交换机之间可实现最长 3 km 的多模连接和最长 26 km 的单模连接。在更远的距离，指定的重新组态时间可能更长。

环网中的所有设备属于同一冗余域。

在一个环网中，最多可连接 50 台设备，否则重组时间会超过 200ms。

环网中的某个设备可用作冗余管理器，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。

所有环网端口的连接设置（传送介质/双工）必须设置为全双工和至少 100 Mbps。否则，可能丢失通信数据。
组态时间环路中断到重新建立有效的线形拓扑（地址表重新设置）之间的时间称为重组态时间。该时间总值通常小于 200 ms。如果 IO 设备的看门狗时间小于环的重新组态时间，则与 IO 设备的数据通信有可能会被中断（站故障）。建议：组态看门狗时间和 IO 设备时，选择的时间应大于 200 ms（IO 设备的属性中：“PROFINET 接口 > gaoji选项 > 实时设置”(PROFINET interface > Advanced options > Real time settings)）。

下面，分享一个利用西门子X系列交换机进行MRP环网组态的教程。

注意事项：

1.需要单独与交换机插网线进行下载X交换机配置，下载配置有两种方式一种是通过网页（网址为交换机分配的IP）进行配置

另一种是通过博途平台进行配置

2.切记X交换机登录账号和密码（初始账号：admin，初始密码：admin）

3.选择环网沉余模式时需要在第二层里设置

当需要用一个X交换机组成单个环网时