概述

PROFINET系统冗余分为NAP S1、S2、R1、R2，四种类型。

一个NAP（Network Access Point/网络接入点）是指一个IO设备的一个PN接口，注意一个NAP是接口而不是接口模块。

S（Single/单的）是指具有一个PN接口的IO设备。R（Redundant/冗余的）是指具有两个PN接口的IO设备。

NAP S设备可以连接到单网络，NAP R设备可以连接到双总线型网络或双环型网络。

后面的数字表示一个PN接口（NAP）的通信关系的Zui大数量。这种通信关系在PNO标准中被称为AR（应用关系）。例如基于NAP S1和NAP R1，每个PN接口只能建立到一个IO控制器（IOC）的一个通信连接。

基于NAP S2和R2，可以将两个IO控制器（IOC）分配给一个PN接口（NAP），例如接口模块的PN接口。这里应该注意的是，运行中的NAP仅使用两个连接中的一个进行主动IO数据交换，并且仅在出现故障时切换到另一个连接。

在系统冗余的情况下，IO控制器（IOC），即PLC的PN接口，和IO设备的接口模块必须都支持相对应的PROFINET系统冗余功能。不能将支持NAP S2的IO设备（如具有高性能HF接口模块的ET 200SP）冗余连接到两个标准S7-1500控制器（非冗余控制器），因为这种类型的PLC不支持NAP S2。该配置将被限制到Zui小的通用功能（在本例中为NAP S1），并且只允许ET 200SP连接到两个控制器中的一个。

PROFINET系统冗余 S1

NAP S1是指具有一个PN接口的IO设备。以ET 200SP或ET 200MP为例，只具有一个接口模块和一个PN接口。

该接口模块通过其PN接口与IO控制器（IOC）建立通信关系（AR），例如S7-1516F的PN接口X1。

在发生故障（断开连接或PLC故障）的情况下，设备无法切换到另一个通信连接。这不是一个冗余配置，但它也是实际的PROFINET标准的一部分。

注：

每个标准IO设备都支持PROFINET NAP S1，尽管其不具备冗余功能，但为了PROFINET系统冗余标准的完整性，在介绍冗余系统时都会被提到。

图1 - NAP S1原理

将NAP S1设备连接到冗余控制系统（例如，S7-400H）时，此类IO设备只能分配给两个IO控制器中的一个（IOC）。在发生故障的情况下（例如，相应的PLC发生故障），即使IO设备和控制器的PN接口在物理上位于同一网络中，另外一个控制器也不能接管该IO设备。

图2 - 标准IO设备与冗余系统的连接

PROFINET系统冗余 S2

对于NAP S2配置，IO设备只有一个PN接口（NAP），在ET 200SP的情况下，对应于具有一个PN接口的接口模块。

这个接口模块可以与两个IO控制器（IOC）建立两个通信关系（AR），即每个IO控制器（IOC）对应一个通信关系（AR）。在运行过程中，这两个连接中的一个用于IO数据交换（主AR），另一个作为备用通信关系（备用AR）。在PNO系统冗余标准中，被称为具有两个AR的AR集。

如果主AR出现故障，控制系统将切换到备用AR。数据交换将在备用的IO控制器（IOC）上进行。                                     

图3 - NAP S2原理

PROFINET系统冗余 R1

NAP R1是指具有两个PN接口的IO设备。在SIMATIC IO站的情况下，是指一个接口模块具有两个PN接口或每个接口模块具有一个PN接口的两个接口模块，但IO相同。如下图所示：

图4 - NAP R IO设备配置

这种主要用于冗余网络，如冗余总线型网络或星型网络。然而，这并不是一个的要求，因为根据该标准，IO控制器（IOC）和PN接口（NAP）也被允许存在于同一个单网络（总线型、环型网络、星型网络）中。

这两个PN接口（NAP）中的每一个都具有到其自己的IO控制器（IOC）的通信关系（AR）。与NAP S2相比，冗余不是通过每个接口的两个通信关系（AR）来实现的，而是通过加倍PN接口来实现的。

图5 - NAP R1原理

以这种方式，一个PN接口（NAP）不能在两个IO控制器（IOC）之间切换，因为它只有到一个IO控制器（IOC）的一个通信关系（AR）。相反，在主通信关系（主AR）故障的情况下，切换到备用的PN接口（NAP）。和NAP S2一样，在PNO系统冗余标准中，被称为具有两个AR的AR集。

PROFINET系统冗余 R2

NAP R2融合了NAP R1和S2这两种解决方案，因为它可以处理每个IO设备的两个PN接口（NAP），并且这些接口中的每一个可以处理到两个IO控制器（IOC）的两个通信关系（AR）。

与NAP S2和NAP R1相比，在这种情况下，可以访问四个可能的通信关系，在PNO系统冗余标准中，称为四个AR的AR集。

图6 - NAP R2原理

在故障的情况下切换到哪种通信关系取决于故障的类型以及通过哪种路由可以Zui快地提供稳定的IO通信（有多种路径可以选择，择优选择路径）。