Jak skonfigurować topologię pierścienia z redundancją medium, czyli PROFINET MRP w TIA PORTAL?
Jedną z metod zwiększenia dostępności i stabilności pracy instalacji z PROFINET jest wykorzystanie nadmiarowości medium lub inaczej nazywając redundancji medium. W tym artykule skupimy się na poprawnej konfiguracji topologii pierścienia w środowisku TIA Portal V16.
Co to jest MRP i kiedy z tego korzystać?
MRP pozwala na utworzenie topologii pierścienia z czasem przełączania mniejszym niż 50ms.
Zalety stosowanie topologii pierścienia (ring) w PROFINET:
Zwiększenie niezawodności pracy instalacji, ponieważ przerwa w jednej części okablowania nie wpływa na zerwanie komunikacji,
Niezbędne prace konserwacyjne i naprawy mogą być wykonywane bez presji czasu, ponieważ instalacja nie musi być wyłączona,
W przypadku awarii w sieci, możliwa jest szybka diagnostyka,
W momencie awarii nie generowane są koszty przestoju.
W poniższym przykładzie użyjemy następujących urządzeń wspierających MRP:
PLC S7-1513-1PN,
2x SCALANCE X204-2
IM 155-6 PN HA
Krok 1: Konfigurujemy wszystkie interfejsy PROFINET
Krok 2: Konfigurujemy topologię dla PROFINET
Przechodzimy na zakładkę Topology view i łączymy ze sobą porty urządzeń, tak aby utworzyły strukturę zamkniętą – pierścień. Do prawidłowego działania MRP nie wymaga tworzenia topologii, to jednak wskazane jest ją utworzyć, aby w przyszłości czerpać korzyści z szybszej diagnostyki. Niejako minusem skonfigurowanej topologii jest brak możliwości swobodnego przepinania przewodów na inne wolne porty. Dzięki skonfigurowanej topologii w projekcie TIA Portal nie trzeba ręcznie przypisywać urządzeniom ról klienta lub menadżera zarządzania MRP. W tym przykładzie wykorzystaliśmy porty p1 i p2 w switchach oraz jedyne dwa dostępne w PLC i wyspie IO. Informacja o wykorzystanych portach jest bardzo istotna, zwłaszcza w kontekście ustawiania i konfigurowania domeny MRP.
Krok 3: Konfigurujemy MRP
Przechodzimy na zakładkę Device view, zaznaczamy urządzenie i we właściwościach odszukujemy Profinet Interface -> Advanced options -> Media redundancy i konfigurujemy domenę MRP PROFINET, wybieramy rolę oraz wybieramy porty, które będą tworzyć pierścień – jest to istotne jedynie dla urządzeń posiadających więcej niż dwa porty. Możemy konfigurować każde urządzenie z osobna, jednak wygodniejsze jest otwarcie właściwości sieci w Network view, co osiągniemy wciskając przycisk Domain settings.
W nowo otwartym oknie należy przypisać role wszystkim urządzeniom, które będą znajdować się w projektowanej sieci.
Client – jest urządzeniem pasywnym, które nie bierze udziału w zarządzaniu domeną MRP PROFINET.
Manager – jest urządzeniem aktywnym, które testuje sieć i ocenia, którą drogą kierować ruch danych. W domenie MRP tylko jedno urządzenie może być skonfigurowane jako manager.
Automanager – aby jeszcze zwiększyć redundancję w topologii typu ring w 2016 wprowadzono rolę automanagera. Automanagerowie „wybierają” głównego managera i przełączają się na rolę klienta. Jeżeli wybrany manager ulegnie awarii, to jego rolę przejmuje drugi w kolejności wybrany manager z pozostałych automanagerów. Dzięki temu nawet w przypadku awarii managera sieć wciąż będzie pracować.
Pozostaje jeszcze przypisać porty, które składać się będą na topologię pierścienia. Dla switcha wybraliśmy porty P1 i P4. Gdybyśmy wybrali inne porty niż te ustawione w Topology view, to środowisko TIA Portal podczas kompilacji wyświetli błędy widocznej poniżej:
Większość osób konfigurujących MRP na tym etapie zakończy ustawienia, czego skutkiem (w najgorszym wypadku) będzie zatrzymanie się sterownika podczas przełączania ścieżki po wykryciu błędów.
Na tym etapie istotne są dwie sprawy:
- Topologia RING jest de facto topologią liniową, ponieważ manager MRP wyłącza drugi port. Skoro mamy topologię liniową, to nie możemy zapomnieć o głębokości linii, czyli maksymalnej ilości urządzeń między IO Controllerem, a ostatnim urządzeniem.
Tutaj znajdziesz wytyczne organizacji PI International, co do prawidłowego projektowania sieci – PROFINET Design Guideline.
Co do projektowanie sieci PROFINET bardzo fajną aplikacją jest PROnetplan V2 od Indu-Sol.
W naszym przypadku głębokość linii jest zgodna z zaleceniami PI International, ale niestety czas, w którym urządzenie oczekuje ramki (watchdog) wynosi 6ms. Wspominaliśmy wcześniej o czasie przełączania w MRP, czyli w najgorszym wypadku może wynosić aż 200ms. Przez 200ms urządzenie PROFINET może nie otrzymywać informacji, bo następuje przełączenie ścieżki w ringu i nie jest to błąd tylko konsekwencja działania MRP. Więc ostatnim krokiem jest…
Krok 4: Dostosowanie czasów aktualizacji i watchdog'a w sieci PROFINET
Przechodzimy na zakładkę Network view i w lewym oknie zaznaczamy sieć i przechodzimy do zakładki I/O communication, gdzie będziemy mogli zmienić czas aktualizacji dla wszystkich urządzeń w tej sieci.
Pozostaje skompilować projekt i wgrać do sterownika.