介質冗余性（環形拓撲）

為了提高具有光纖或電氣線形總線型拓撲結構的工業以太網的網絡可用性，可以通過將終端設備連接在一起，將線性總線形拓撲轉換為環形拓撲。

環型拓撲中的介質冗余性

環形拓撲結構中的設備可以是 IO 設備、IO 控制器、外部交換機和/ 或通信模塊的集成交換機。

若要建立具有介質冗余性的環形拓撲結構，需要在一個設備中將線形總線型拓撲結構的兩個自由端接在一起。將線形總線型拓撲結構閉合以形成一個環型網絡可通過環網中某個設備的兩個端口（環網端口）來完成。生成的環網中的一個設備將承擔冗余管理器的角色。環網中的所有其它設備均為冗余客戶端。

① 冗余管理器

② 測試幀

③ 冗余客戶端

設備的環網端口用于建立與環形拓撲結構中兩個相鄰設備的連接。可在相關設備的組態中來選擇和設置環網端口（如果可能，也可以預設）。

在環網拓撲中如何實現介質冗余

如果環網中任何一點斷開，則將自動對各個設備之間的數據路徑重新組態。重新組態之后，設備可以再次使用。

在冗余管理器中，兩個環網端口之一將被阻止為正常通信而進行的不間斷網絡運行，這樣就不會將數據幀循環。對于數據傳輸而言，該環型拓撲就是一種線形總線型拓撲。冗余管理器監視環網中有無中斷。為此，測試幀不僅只從環網端口 1 中發出，同時也會從環網端口 2 中發出。測試幀將在環網的兩個方向上同時傳輸，直到到達冗余管理器的另一個環網端口。

兩個設備之間的連接斷開或環網中的某個設備發生故障，都會引起環網中斷。

如果冗余管理器的測試幀在環網中斷期間不再能到達另一個環網端口，冗余管理器就會連接它的兩個環網端口。這個替代路徑以線形總線型拓撲結構的形式再次恢復所有其余設備之間的正常連接。

從環網中斷到恢復正常運行的線形總線型拓撲結構的時間稱為重新組態時間。

中斷消除后，冗余管理器將再次禁用其中一個環網端口。冗余客戶端將收到更改通知，并重新使用連接其它設備的原路徑。

介質冗余方法

SIMATIC 中采用的標準介質冗余機制為 MRP（介質冗余協議，典型重新組態時間為 200

ms。每個環網最多支持 50 個設備。 此外，還支持實時介質冗余進程 MRPD .

組態介質冗余

要在 STEP 7 中創建帶有 MRP 功能的 PROFINET IO 組態，請按以下步驟操作：

1. 在拓撲視圖中，通過端口互連構建一個環網。首先將設備互連到一個線形拓撲結構中。連接線形拓撲結構中最后一個設備中未分配的端口與第一個設備中未分配的端口。

以下示例顯示了一個 CPU 1516-3 PN/DP 和兩個接口模塊 IM 155-6 PN HF，并在 STEP 7 的拓撲視圖中互連為一個環網。

2. 在網絡視圖中，選擇 PROFINET IO 系統。

3. 在巡視窗口中，瀏覽到“環網互連”(Ring interconnections) 域中的“屬性 > 常規 >

PROFINET > 環網互連 > MRP 域”(Properties > General > PROFINET > MRP domains)。

該域顯示了 IO 系統中的所有拓撲環網和相關 MRP 域。

4. 在“環網互連” (Ring interconnections) 域中，選擇生成的環網。

下表列出了環網中的所有 PROFINET 設備。

5. 在 MRP 角色列中，為 PROFINET 設備設置介質冗余角色。

“ 介質冗余”設置選項

介質冗余角色

根據所用的設備，可使用“管理器”(Manager) 、“ 管理器（自動）”(Manager (Auto)) 、“ 客戶端”(Client) 或“環網中無設備”(Not device in the ring) 角色。

規則：

● 環網必須剛好具有一個“管理器”(Manager) 角色的設備。不再允許有其它設備具有“管理器”(Manager) 或“管理器（自動）”(Manager (Auto)) 角色。其它所有設備只能具有“客戶端”(Client) 角色。

● 如果環網中沒有設備具有“管理器”(Manager) 角色，則環網必須至少有一個設備具有“管理器（自動）”(Manager (Auto)) 角色。“ 客戶端” (Client) 角色的設備數量不受限制。

● MRP 域的管理器和客戶端可在不同的項目中組態。在不帶管理器的項目中，為確保組

態可編譯，則需選擇“項目外的冗余管理器”(Redundancy manager outside the project) 選項。在多環網組態中，各 MRP 域的選項設置需相同。

環網端口 1/ 環網端口 2

一次選擇一個要組態為環網端口 1 或環網端口 2 的端口。在下拉列表框中，顯示了各種設備類型可選擇的端口。如果在出廠前設置了端口，此域將不可用。如果要使用單步調試模式，則需在 STEP 7 中使用預設的環網端口。

診斷中斷

如果 MRP 狀態的診斷中斷將在本地 CPU 中輸出，請選中“診斷中斷”(Diagnostic interrupts) 復選框。可組態以下診斷中斷：

● 布線或端口錯誤

環網端口的以下錯誤會產生診斷中斷：

– 相鄰的環網端口不支持 MRP。

– 環網端口連接到非環網端口。

– 環網端口將連接到其它 MRP 域的環網端口。

● 中斷/ 恢復（僅冗余管理器）

如果環網中斷后再恢復原始組態，將產生一個診斷中斷。如果在 0.2 秒內發生了這兩種中斷，則表明環網中斷。

可通過對診斷錯誤中斷 OB (OB 82) 內的對應響應進行編程，以響應用戶程序中的這些事件。

多環網示例

下圖顯示了一個多環網示例組態。

在該示例中，交換機 1 屬于兩個 MRP 環網。環網 1 由交換機 1 和 PLC 1 構成，環網 2 由交換機 1 和 IO 設備 1 構成。

STEP 7 將自動為該交換機分配“管理器”(Manager) 角色。其它設備將作為“客戶端”(Client) 角色。

該管理器位于環網 1 和 2 的交叉處。該管理器將分別監視兩個環網。為此，需要使用兩個 MRP 實例。

一個 MRP 實例檢查環網 1 中可訪問的所有設備；另一個實例則監視環網 2 中的所有設備是否可訪問（在本示例中，每個環網中僅一臺設備）。

可分別組態各自的 MRP 實例。

下圖顯示了管理器中的兩個 MRP 實例（交換機的 PROFINET 接口）。在本示例中，MRP 實例 1 檢查 MRP 域“mrpdomain-1”中的設備是否可訪問。MRP 實例 2 監視 MRP 域中“mrpdomain-2”的設備。

下圖顯示了環網 1 (mrpdomain- 1) 。在 mrpdomain-1 中，使用 CPU 的 PROFINET 接口作為“客戶端” ，使用交換機 PROFINET 接口的 MRP 接口 1 作為“管理器”。

下圖顯示了環網 2 (mrpdomain- 2) 。在 mrpdomain-2 中，使用 IO 設備的 PROFINET 接口作為“客戶端”，使用交換機 PROFINET 接口的 MRP 接口 2 作為“管理器” 。

責任編輯：xj

原文標題：PROFINET介質冗余性（環形拓撲）

文章出處：【微信公眾號：機器人及PLC自動化應用】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。