G120/S120变频器组建环网(MRP)

　　随着工厂对自动化系统可靠性的要求的不断提高，自动化系统故障造成的生产中断可能给工厂带来很大的损失。因此，容错性对于自动化系统来说是非常基础的要求。针对此问题我们在西门子平台的基础上，对应用网络可靠性做了进一步的完善。一般常用的简单链型网络结构如下图所示。

　　要增加系统可靠性，工业通信网络节点之间的连接经常被设计成冗余的物理连接，这就需要用到介质冗余协议 (Media Redundancy Protocol : MRP)。 而环网是工业中实现介质冗余常用的网络拓扑结构。

　　相比于传统的网络，介质冗余协议的优点如下：

　　1.因为单个设备损坏并不影响网络通信，所以冗余结构可以显著增加系统和设备的可靠性。

　　2.由于单个设备损坏不会造成整个系统停机，所以维修工作并没有时间上的压力。

　　3.当网络发生故障时，可以通过快速的网络诊断及时定位故障并解决问题。

　　4.可以减少由于故障停机造成的损失。

　　带有4个节点的MRP环网示例如下图所示。它由一个管理员(MRP manager)和3个客户端(MRP client)组成。管理员可以是PLC或者交换机。环网每个节点需要有一个集成的双端口交换机，两个端口分别与前一个节点和后一个节点连接。

　　环网管理员的职责是监控网络中的错误。它从端口1和端口2同时发送测试帧。测试帧沿着两个方向传递，分别进入环网管理员的另一个端口。

　　正常状态下，环网管理员会阻塞其一个端口的网络数据流，这样物理上的环网在逻辑层面就变成了线型网络，防止产生循环。

　　对于MRP，从环网中断到冗余路径建立需要的最长时间为200ms。对于具有网络监控看门狗功能的从站，需要设置看门狗监控时间大于200ms，否则可能造成从站因为通信中断而停机。

　　下面详细说明如何在PCS7软件中配置包含G120/S120变频器的环网。

　　固件版本V4.5及以上的G120/S120变频器支持MRP。下面通过实例介绍如何在PCS7软件中配置包含G120/S120变频器的环网。

　　威海龙港造纸传动项目网络拓扑主要设备清单及拓扑结构图如下：

　　设备 名称  型号  用途  数量

　　PLC412-5H PN/DP  管理员  一台

　　交换机三旺IES618  数据交换普通交换机  一台

　　S120CU320-2PN  客户端  若干个

　　G120CU250S-2PN  客户端  若干个

　　PCDELL  上位机  一台

　　图 带有n个节点的MRP网络拓扑

　　主要配置步骤如下：

　　(1) 配置完成之前，不要把网络连接成闭环。否则会形成帧循环，导致网络故障。

　　(2) 给所有节点设备分配IP地址和设备名称。

　　(3) 添加PLC及G120变频器连接在PN网络中，PLC作为管理员,CU作为客户端。

　　图 PLC作为管理员的设置

　　图 CU320-2PN作为客户端的设置

　　图 CU250S-2PN作为客户端的设置

　　(4) 设置G120变频器的看门狗时间为256ms: 更新时间采用默认的32ms，看门狗更新周期8,如下图所示。

　　(5) 完成其他需要的配置步骤之后，可以编译下载组态到PLC。

　　(6) 将网络连接成闭环。

　　在线查看拓扑视图可以得知当前网络运行状况。

　　正常通信时如下所示：

　　断开任意一个变频器控制单元的网络电缆，变频器未显示任何故障。断开任意一个变频器控制单元的24V电源（网口掉电），不影响其他变频器的通信，在线查看拓扑视图可以得知当前网络运行状况，通信如下图所示。

　　恢复环网，通信正常。

　　通过以上测试可以充分说明MRP环网的作用：

　　在没有组成MRP环网时，如果网络连接中断，G120变频器会报F1910故障，并停止运行。

　　当组成MRP环网之后，变频器有了两条网络连接路径，一条路径断开时，通信可以从另外一条路径建立，变频器不会报通信中断故障。