【PROFINET通信征文】MRP环网以及拓扑连接在现场设备中的应用

PROFINET 是一种可满足高实时性需求的标准以太网，逐渐取代PROFIBUS DP通讯，应用越来越广泛了。

为了提高具有光纤或电气线形总线型拓扑结构的工业以太网的网络可用性，可以通过将终端设备连接在一起，将线性总线形拓扑转换为环形拓扑，也就是MRP，MRP(Media Redundancy Protocol)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。介质冗余结构显著提高了设备的可用性，因为单个设备或单条线路的故障对通信没有影响。

但是需要注意组态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，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。

一、STEP7项目中环网以及拓扑配置

软件：STEP7 V5.6

硬件：CPU414-5H，SCALANCE XB205-3，ET200M

项目中通过多台XB205-3交换机组成MRP环网，XB205-3有3个光口，分别为P6，P7，P8，使用出厂默认的环网端口P7和P8，通过光纤互连。

拓扑连接，橙色线为光纤连接，交换机之间组成MRP环网。

环网设置：

角色有三种：管理器、客户端、管理员（自动），一个环网中只能有一个冗余管理器，其余均为客户端。

对于MRP环网来说，如果网络组件发生故障（如光纤/网线连接断开、交换机故障），会有一个最大200ms的网络重构时间，这个时间内所有IO通讯是不能进行的，为避免IO掉站，需要将IO设备的看门狗时间设置为200ms以上。

看门狗时间设置：不是直接设置的，而是使用<更新周期>*<当IO数据丢失时可接受的更新周期次数>，这个时间要大于200ms，避免MRP环网重构时IO设备掉站。

二、TIA 中MRP环网以及拓扑配置

PROFINET IO网络支持总线型，星型，环型，树型或混合结构。在应用中，尤其是存在大型且复杂的PROFINET网络拓扑结构时，很难知道IO设备之间的连接关系， 从而造成维护和诊断的不便。

通过拓扑视图可以组态和查看现场PN设备的网络拓扑结构和状态，方便维护和诊断。通过拓扑配置可以实现“设备更换无需存储介质/PG”功能，使替换备件更为简单，比如更换交换机、接口模块等，无须再分配设备名称。

对于一般的应用，拓扑配置是可选的，不是必须，IRT通讯需要配置拓扑连接。配置了拓扑视图，就相当于定义了物理端口连接，实际连接就需要与组态的端口连接一致，如果不一致，CPU会报错，拓扑连接显示红色。

软件：TIA V13

硬件：CPU1518-4PN/DP，SCALANCE XB205-3，ET200SP，RFC180C等

该项目中使用5个XB205-3交换机组成MRP环网，也是通过出厂默认的P7/P8光口进行互连。

PRONETA扫描的拓扑结构：

环网的拓扑连接，端口之间直接拖拽就可以完成拓扑连接：

看门狗时间设置：

当环网有断点（或者实际端口连接与拓扑组态不一致）的拓扑视图

实际使用效果：

1、组成MRP环网，当交换机端口损坏或者某条光纤/网线损坏不会影响系统运行；

2、拓扑连接，诊断方便，更换备件方便。

参考资料：

PROFINET 及 STEP 7功能手册

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/49948856

基于经典STEP7环境MRP介绍及配置指南

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109801608

在TIA环境下如何设置MRP

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109777876