湖南嘉普云自动化设备有限公司

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1.概述

  SCALANCE X200 系列交换机自从2004年8月推入市场，当时交换机只能接入环网，不能做环网管理器。在各个工业现场得到了广泛的应用。2007年5月发布了X200系列新的硬件版本平台，普通交换机可以用HSR（高速冗余）方法做环网管理器，允许重构时间为0.3秒。2009年1月又对软件平台做了更新，使X200系列交换机可以用MRP和HSR方法构成环网。其中用MRP（介质冗余协议）在环网中断后，网络重组时间大为0.2秒。"MRP" 方法满足在IEC 61158中类别10 “PROFINET“中介质冗余协议(MRP) Media Redundancy Protocol 规定。

本文针对下列X200系列交换机： 

表1本文针对的X200系列交换机

X-200 以太网交换机从版本V4.0开始支持介质冗余MRP 和HSR方法.

2. MRP 

  MRP是介质冗余协议（Media Redundancy Protocol）的缩写。它满足IEC 61158中类别10“PROFINET“中介质冗余协议(MRP) Media Redundancy Protocol 规定. 在环网中断后，网络重组时间大为0.2秒。

2.1 使用MRP介质冗余协议必须满足的要求

使用MRP介质冗余协议必须满足下列要求：

 MRP 在环网拓扑中大支持50个交换机，超过此数目可能导致数据通讯的丢失。

 采用MRP的环网只能由支持此功能的设备组成。例如

      –工业以太网交换机

      SCALANCE X-200 版本V4.0及以上

      SCALANCE X-200 IRT版本V4.0及以上

      SCALANCE X-300 版本V3.0及以上

      SCALANCE X-400 版本V3.0及以上

    –通讯处理器

     CP 443-1 Advanced (6GK7 443-1GX20-0XE0) 版本V2.0及以上

     CP 343-1 Advanced (6GK7 343-1GX30-0XE0) 版本V2.0及以上

     CP 1616 (6GK1 161-6AA00) 版本V2.2及以上

     CP 1604 (6GK1 160-4AA00) 版本V2.2及以上

 支持此功能的非西门子设备。

 所有设备通过自身的环网口互联成环网。

 如果通过基于网络的管理WBM Web Based Management, CLI or SNMP,需设置环网中所有的交换机"MRP Client"或自动冗余检测"Automatic Redundancy Detection"，环网中至少有一个设备必须设置成自动冗余检测"Automatic Redundancy Detection".

 所有的工业以太网交换机把Automatic Redundancy Detection设为缺省值。

 双方传输介质的连接设置必须设为全双工并且所有的环网口至少为100Mbps。否则可能有数据通讯的丢失。

下图是采用MRP的环网中的设备可能的拓扑结构

图1  MRP的环网中的设备可能的拓扑结构

2.2 在介质冗余的环网拓扑结构中使用MRP需满足下列规则

在介质冗余的环网拓扑结构中使用MRP需满足下列规则：

 在环网中所有连接的设备都是同一冗余域的成员。

 在环网中的一个设备充当冗余管理器，环网中所有其它设备都是冗余客户端.

 不兼容MRP的设备能通过SCALANCE X交换机或带CP1616的计算机连接到环网。

3.HSR

HSR是高速冗余(High Speed Redundancy) 的缩写。在环网中断时，允许重构时间为0.3秒。

用HSR介质冗余方法实现环网时，必须满足下列条件：

  HSR在环网拓扑中大支持50个交换机，超过此数目可能导致数据通讯的丢失。

 采用HSR的环网只能由支持此功能的设备组成。例如

  X-400 工业以太网交换机, X-300工业以太网交换机，X-200工业以太网交换机和 OSM / ESM.

  所有设备通过自身的环网口互联成环网.

 在环网必须设置一个设备为环网管理器。可通过设备面板的按钮或 Web BasedManagement, CLI or SNMP.选择"HSR Manager"设置来完成。

 环网中的其它设备要 "HSR Client"或"Automatic Redundancy Detection" 模式必须激活.可通过Web Based Management, CLI or SNMP进行设置。

 所有的工业以太网交换机把Automatic Redundancy Detection设为缺省值。

4.环网设置

X-200 工业以太网交换机软件版本V4.0及以上支持介质冗余media redundancy methods MRP 和HSR.

X-200 工业以太网交换机软件版本V3.1及以下 X-300 ，X-400工业以太网交换机软件版本V2.3及以下和OSMs/ESMs 只支持 HSR 方法.

如以上新老版本混合构成的环网，只能用HSR 方法。

如果需要设备不需要额外的设置就能互联形成一个MRP环网，必须用缺省的环网口。查看下表就能知道那些口是缺省的环网口。缺省的模式"Automatic Redundancy Detection" 自动设置成环。

如果设置一个HSR环，只能有一个设备设置成"HSR Manager"模式。环网中所有其它的设备必须设置成"Automatic Redundancy Detection"或"HSR Client".

如果一个总线型以太网络中，一个设备为环网管理器，环网中的其它设备要设置成 "Automatic Redundancy Detection" 模式，环网管理器就会报在环网中有其他的环网管理器的报警。如果把总线型以太网连接成环网，报警就会消失。环网断网结果和与上面报警现象一样。

以下是X200交换机的缺省环网口：

表2  X200交换机的缺省环网口

5.2 冗余模式说明

升级到V4.0的环网冗余的WBM菜单

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图5  升级到V4.0的环网冗余的WBM菜单

Enable ring redundancy使能环网冗余：

如果模块是环网的一部分，则需使能；否则取消使能。

 Redundancy Mode冗余模式：设置模块在环网中的角色。

 Automatic Redundancy Detection自动冗余检测用于自动设置冗余模式。

在 "Automatic Redundancy Detection" 模式下，X-200工业以太网交换机自动检测在环网中是否有一个"HSR Manager". 如果有，设备自动适应"HSR Client"的角色.如果没有发现HSR manager ，所有设置为"Automatic Redundancy Detection"的设备相互协商以建立那个设备作为"MRP Manager"的角色. 其它设备自动设置成"MRP Client"模式.

 MRP Client 介质冗余客户端用以选择"MRP Client" 角色。

在采用 MRP的环网中, 至少有一个设备设置成"AutomaticRedundancy Detection" 或"MRP Manager (Auto)/Client"模式. 其它的设备可以选择"MRP Client" 角色. 如果环网中所有设备除了一个设备设置成"MRP Client", 这台设备自动适应 "MRP Manager"角色.如果环网有非Siemens设备，选择"MRP Client" 模式。

 MRP Manager(Auto)/Client：介质冗余管理器（自动）/客户端

如果设置成这个模式, 这台设备企图自动适应 "MRP Manager"角色。如果环网中有几个设备设置成这个"MRP Manager(Auto)/Client"模式, 其中的一个设备自动采用"MRP Manager"模式。其它设备采用"MRP Client"模式.

 HSR Client：高速冗余客户端

如果工业以太网交换机X-200希望使用用热备功能，可以选择"HSR Client"角色。

 HSR Manager  当设置 HSR 环网时, 只有一个模块必须被设成HSR manager模式。

注意：

在基本的设定中, "Automatic Redundancy Detection" 模式被预先选择。

6.总结和注意事项

 SCALANCE X200升级到V4.X后可用MRP和HSR方法构成环网。X-200以太网交换机从版本V3.1及更低版本、X-300 and X-400以太网交换机从版本V2.3及更低版本、OSMs/ESMs只支持介质冗余HSR方法. 如新老版本混合构成的环网，只能用HSR 方法。

 在环网中断后，MRP方法网络重组时间大为0.2秒；HSR方法网络重组时间大为0.3秒.

 如采用本文第四章的缺省环网端口，不需要额外的设置就能互联形成一个MRP环网。缺省的模式"Automatic Redundancy Detection" 自动设置成环。

 如果设置一个HSR环，只能有一个设备设置成"HSR Manager"模式。环网中所有其它的设备必须设置成"Automatic Redundancy Detection"或"HSR Client".

 MRP和HSR方法在一个环网中，不能混合使用。

故障处理经验：

 如果环网管理器出现other RM in ring的报警，可查看是否环网断线或确实设置了多个RM.正常时交换机RM为常亮绿灯，闪烁绿灯为不正常状态。

 必须确保实际环网端口和设置的环网端口*。

三、 程序编程
到此为止，系统的硬件组态和网络配置已经完成。下面进行系统的软件编制，在SIMATIC Manager界面中，分别在CPU314C-2PTP、CPU314C-2DP中插入OB35定时中断程序块和数据块DB1，DB2，并在两个OB35中调用FC5（AG_Send）和FC6（AG_Recv）程序块，如下图：

创建DB1、DB2数据块，如下图：

2套控制程序已经编制完成，分别下载到CPU当中，将CPU状态切换至运行状态，就可以实现S7-300之间的以太网通讯了。

如下界面说明了将CPU314C-2DP 的DB1中的数据发送到CPU314C-2PTP 的DB2中的监视界面：

a． 选择Data View，切换到数据监视状态：

b． CPU314C-2DP 的DB1中发送出去的数据：

c． CPU314C-2PTP 的DB2中接收到的数据

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