G120/S120變頻器組建環網(MRP)

　　隨著工廠對自動化系統可靠性的要求的不斷提高，自動化系統故障造成的生產中斷可能給工廠帶來很大的損失。因此，容錯性對于自動化系統來說是非常基礎的要求。針對此問題我們在西門子平臺的基礎上，對應用網絡可靠性做了進一步的完善。一般常用的簡單鏈型網絡結構如下圖所示。

　　要增加系統可靠性，工業通信網絡節點之間的連接經常被設計成冗余的物理連接，這就需要用到介質冗余協議 (Media Redundancy Protocol : MRP)。 而環網是工業中實現介質冗余常用的網絡拓撲結構。

　　相比于傳統的網絡，介質冗余協議的優點如下：

　　1.因為單個設備損壞并不影響網絡通信，所以冗余結構可以顯著增加系統和設備的可靠性。

　　2.由于單個設備損壞不會造成整個系統停機，所以維修工作并沒有時間上的壓力。

　　3.當網絡發生故障時，可以通過快速的網絡診斷及時定位故障并解決問題。

　　4.可以減少由于故障停機造成的損失。

　　帶有4個節點的MRP環網示例如下圖所示。它由一個管理員(MRP manager)和3個客戶端(MRP client)組成。管理員可以是PLC或者交換機。環網每個節點需要有一個集成的雙端口交換機，兩個端口分別與前一個節點和后一個節點連接。

　　環網管理員的職責是監控網絡中的錯誤。它從端口1和端口2同時發送測試幀。測試幀沿著兩個方向傳遞，分別進入環網管理員的另一個端口。

　　正常狀態下，環網管理員會阻塞其一個端口的網絡數據流，這樣物理上的環網在邏輯層面就變成了線型網絡，防止產生循環。

　　對于MRP，從環網中斷到冗余路徑建立需要的最長時間為200ms。對于具有網絡監控看門狗功能的從站，需要設置看門狗監控時間大于200ms，否則可能造成從站因為通信中斷而停機。

　　下面詳細說明如何在PCS7軟件中配置包含G120/S120變頻器的環網。

　　固件版本V4.5及以上的G120/S120變頻器支持MRP。下面通過實例介紹如何在PCS7軟件中配置包含G120/S120變頻器的環網。

　　威海龍港造紙傳動項目網絡拓撲主要設備清單及拓撲結構圖如下：

　　設備 名稱  型號  用途  數量

　　PLC412-5H PN/DP  管理員  一臺

　　交換機三旺IES618  數據交換普通交換機  一臺

　　S120CU320-2PN  客戶端  若干個

　　G120CU250S-2PN  客戶端  若干個

　　PCDELL  上位機  一臺

　　圖 帶有n個節點的MRP網絡拓撲

　　主要配置步驟如下：

　　(1) 配置完成之前，不要把網絡連接成閉環。否則會形成幀循環，導致網絡故障。

　　(2) 給所有節點設備分配IP地址和設備名稱。

　　(3) 添加PLC及G120變頻器連接在PN網絡中，PLC作為管理員,CU作為客戶端。

　　圖 PLC作為管理員的設置

　　圖 CU320-2PN作為客戶端的設置

　　圖 CU250S-2PN作為客戶端的設置

　　(4) 設置G120變頻器的看門狗時間為256ms: 更新時間采用默認的32ms，看門狗更新周期8,如下圖所示。

　　(5) 完成其他需要的配置步驟之后，可以編譯下載組態到PLC。

　　(6) 將網絡連接成閉環。

　　在線查看拓撲視圖可以得知當前網絡運行狀況。

　　正常通信時如下所示：

　　斷開任意一個變頻器控制單元的網絡電纜，變頻器未顯示任何故障。斷開任意一個變頻器控制單元的24V電源（網口掉電），不影響其他變頻器的通信，在線查看拓撲視圖可以得知當前網絡運行狀況，通信如下圖所示。

　　恢復環網，通信正常。

　　通過以上測試可以充分說明MRP環網的作用：

　　在沒有組成MRP環網時，如果網絡連接中斷，G120變頻器會報F1910故障，并停止運行。

　　當組成MRP環網之后，變頻器有了兩條網絡連接路徑，一條路徑斷開時，通信可以從另外一條路徑建立，變頻器不會報通信中斷故障。