Поскольку требования заводов к надежности систем автоматизации продолжают расти, перерывы в производстве, вызванные сбоями в работе систем автоматизации, могут привести к большим потерям для заводов. Поэтому отказоустойчивость является одним из основных требований к системам автоматизации. Для решения этой проблемы мы дополнительно повысили надежность сетей приложений на базе платформы Siemens. Обычно используемая простая цепочечная структура сети показана на рисунке ниже.

Для повышения надежности системы соединения между узлами в промышленных сетях связи часто проектируются как избыточные физические соединения, что требует использования протокола резервирования среды (MRP). Кольцевые сети являются распространенной сетевой топологией, используемой для достижения избыточности среды в промышленности.

По сравнению с традиционными сетями преимущества протоколов избыточности среды заключаются в следующем:

1. Поскольку повреждение одного устройства не влияет на сетевую связь, избыточная структура может значительно повысить надежность системы и оборудования.

2. Поскольку повреждение одного устройства не приведет к отключению всей системы, нет ограничений по времени для проведения работ по техническому обслуживанию.

3. При возникновении сбоя в сети неисправность можно своевременно локализовать и устранить с помощью быстрой диагностики сети.

4. Это может сократить потери, вызванные простоями из-за сбоев.

Пример кольца MRP с 4 узлами показан на рисунке ниже. Оно состоит из менеджера MRP и 3 клиентов MRP. Менеджером может быть ПЛК или коммутатор. Каждый узел в кольце должен иметь встроенный двухпортовый коммутатор с двумя портами, подключенными к предыдущему узлу и следующему узлу соответственно.

Задача менеджера кольца — следить за сетью на наличие ошибок. Он отправляет тестовые кадры одновременно с порта 1 и порта 2. Тестовые кадры передаются в обоих направлениях, поступая на другой порт менеджера кольца.

При нормальных обстоятельствах администратор кольцевой сети блокирует сетевой поток данных одного порта, так что физическая кольцевая сеть становится линейной сетью на логическом уровне, что позволяет предотвратить образование петель.

Для MRP максимальное время, необходимое от прерывания кольцевой сети до установления избыточного пути, составляет 200 мс. Для подчиненных станций с функцией сторожевого таймера сетевого мониторинга время мониторинга сторожевого таймера должно быть установлено больше 200 мс, в противном случае подчиненная станция может отключиться из-за прерывания связи.

Ниже подробно описывается, как настроить кольцевую сеть, содержащую инверторы G120/S120 в программном обеспечении PCS7.

Инверторы G120/S120 с версией прошивки V4.5 и выше поддерживают MRP. В следующем примере показано, как настроить кольцевую сеть, включающую инверторы G120/S120 в программном обеспечении PCS7.

Ниже приведен основной перечень оборудования и топологическая схема сетевой топологии проекта передачи бумажной продукции Weihai Longgang:

Название оборудования Модель Применение Количество

PLC412-5H PN/DP Администратор

Коммутатор Sanwang IES618 обмен данными обычный коммутатор один

S120CU320-2PN Несколько клиентов

G120CU250S-2PN Несколько клиентов

Главный компьютер PCDELL

Основные этапы настройки следующие:

(1) Не подключайте сеть в замкнутый контур до завершения настройки. В противном случае будут образовываться петли кадров, что приведет к сбоям в работе сети.

(2) Назначьте IP-адреса и имена устройств всем узловым устройствам.

(3) Добавьте ПЛК и инвертор G120 для подключения к сети PN, при этом ПЛК будет администратором, а CU — клиентом.

(5) После завершения остальных необходимых шагов по настройке вы можете скомпилировать и загрузить конфигурацию в ПЛК.

(6) Подключите сеть в замкнутый контур.

Текущее состояние сети можно узнать, просмотрев топологию в режиме онлайн.

Нормальное общение выглядит следующим образом:

Отсоедините сетевой кабель любого блока управления инвертором, и инвертор не покажет никаких неисправностей. Отсоедините источник питания 24 В любого блока управления инвертором (отключите сетевой порт), что не повлияет на связь других инверторов. Текущее состояние работы сети можно получить, просмотрев топологию онлайн. Связь показана на рисунке ниже.

Кольцевая сеть восстановлена, связь нормальная.

Приведенные выше тесты могут в полной мере проиллюстрировать роль кольцевой сети MRP:

Если кольцевая сеть MRP не сформирована, а сетевое соединение прервано, инвертор G120 сообщит об ошибке F1910 и прекратит работу.

После формирования кольцевой сети MRP инвертор имеет два пути подключения к сети. При отключении одного пути связь может быть установлена с другого пути, и инвертор не будет сообщать об ошибке прерывания связи.