G120變頻器如何組成環(huán)網(wǎng)(MRP)

時間：2020-08-18作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：228

隨著工廠對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，對自動化系統(tǒng)可靠性的要求也不斷提高。自動化系統(tǒng)故障造成的生產(chǎn)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(tǒng)來說是非?；A(chǔ)的要求，對于過程自動化和能源供應(yīng)尤其如此。

   要增加系統(tǒng)可靠性，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的連接經(jīng)常被設(shè)計成冗余的物理連接，這就需要用到介質(zhì)冗余協(xié)議 (Media  Redundancy  Protocol : MRP). 而環(huán)網(wǎng)是工業(yè)中實現(xiàn)介質(zhì)冗余常用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

相比于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，介質(zhì)冗余協(xié)議的優(yōu)點如下：

1. 因為單個設(shè)備損壞并不影響網(wǎng)絡(luò)通信，所以冗余結(jié)構(gòu)可以顯著增加系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性。

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

3. 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，可以**速的網(wǎng)絡(luò)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。

 MRP簡介

帶有4個節(jié)點的MRP環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)每個節(jié)點需要有一個集成的雙端口交換機，兩個端口分別與**個節(jié)點和后一個節(jié)點連接。

<圖2-1 帶有4個節(jié)點的MRP環(huán)網(wǎng)示例>

  環(huán)網(wǎng)管理員的職責(zé)是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的錯誤。它從端口1和端口2同時發(fā)送測試幀。測試幀沿著兩個方向傳遞，分別進入環(huán)網(wǎng)管理員的另一個端口。

  正常狀態(tài)下，環(huán)網(wǎng)管理員會阻塞其一個端口的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，這樣物理上的環(huán)網(wǎng)在邏輯層面就變成了線型網(wǎng)絡(luò)，防止產(chǎn)生循環(huán)。

  當(dāng)兩個節(jié)點間的連接中斷或者某個節(jié)點發(fā)生故障時，環(huán)網(wǎng)管理員會接收不到測試幀。此時，環(huán)網(wǎng)管理員會通過先前被阻塞的端口建立連接。通過這條路徑，環(huán)網(wǎng)管理員能夠恢復(fù)所有無故障節(jié)點的線型拓撲連接。

  對于MRP，從環(huán)網(wǎng)中斷到冗余路徑建立需要的較長時間為200ms。對于具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控看門狗功能的從站，需要設(shè)置看門狗監(jiān)控時間大于200ms，否則可能造成從站因為通信中斷而停機。

 在TIA中配置包含G120變頻器的環(huán)網(wǎng)

 固件版本V4.5及以上的G120變頻器支持MRP。下面通過實例介紹如何在TIA PORTAL軟件中配置包含G120變頻器的環(huán)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如下：

<圖3-1 帶有3個節(jié)點的MRP網(wǎng)絡(luò)拓撲>

主要實驗設(shè)備如下：

<表3-1 實驗設(shè)備列表>

主要軟件及其版本：

STEP7 Professional + Startdrive: V15.1

主要配置步驟如下：

(1) 配置完成之前，不要把網(wǎng)絡(luò)連接成閉環(huán)。否則會形成幀循環(huán)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障。

(2) 在“在線訪問”下找到PC的網(wǎng)卡，掃描節(jié)點，給所有節(jié)點分配IP地址和設(shè)備名稱。

<圖3-2 在線訪問視圖>

(3) 在TIA PORTAL中添加PLC及G120變頻器，在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加SCALANCE交換機，將3個設(shè)備連接在PN網(wǎng)絡(luò)中，PLC作為控制器。

<圖3-3 網(wǎng)絡(luò)視圖>

(4)為每個設(shè)備設(shè)置IP地址和設(shè)備名稱，注意要設(shè)置成與之前分配的IP地址和設(shè)備名稱一致。

<圖3-4 設(shè)置IP地址和設(shè)備名稱>

(5) 在拓撲視圖中連接網(wǎng)絡(luò)拓撲。注意，必須按照實際的接線來連接拓撲圖。

<圖3-5 拓撲視圖>

(6) 在網(wǎng)絡(luò)視圖中點擊PLC的網(wǎng)絡(luò)接口，在下方的屬性窗口中選擇**選項下的介質(zhì)冗余，點擊“域設(shè)置”按鈕打開MRP設(shè)置窗口。

<圖3-6 域設(shè)置按鈕>

(7) 選擇SCALANCE交換機為管理員，G120和PLC為客戶端。選擇SCALANCE的環(huán)網(wǎng)端口為“端口_1”和“端口_2”，這里需要與實際拓撲對應(yīng)，否則編譯時會報錯。

<圖3-7 MRP域設(shè)置>

(8) 設(shè)置G120變頻器的看門狗時間為202ms: 較新時間采用默認的2ms，看門狗較新周期101.

<圖3-8 G120變頻器看門狗時間設(shè)置>

(9) 完成其他需要的配置步驟之后，可以編譯下載組態(tài)到PLC。

(10) 將網(wǎng)絡(luò)連接成閉環(huán)。

 環(huán)網(wǎng)功能測試

在線查看拓撲視圖可以得知當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運行狀況。

正常通信時如下所示：

<圖4-1 正常通信時的在線拓撲視圖>

  讓PLC通過標(biāo)準(zhǔn)報文1（PZD 2/2）控制變頻器運行，電機轉(zhuǎn)動。此時，斷開PLC與SCALANCE交換機之間的網(wǎng)絡(luò)電纜，變頻器未顯示任何故障，電機持續(xù)轉(zhuǎn)動。拓撲視圖如下：

<圖4-2 斷開PLC與SCALANCE交換機之間的網(wǎng)絡(luò)電纜>

  恢復(fù)環(huán)網(wǎng)。然后斷開SCALANCE交換機和G120變頻器之間的網(wǎng)絡(luò)電纜，變頻器未顯示任何故障，電機持續(xù)動。拓撲視圖如下：

<圖4-3 斷開SCAANCE交換機和G120變頻器之間的網(wǎng)絡(luò)電纜>

  恢復(fù)環(huán)網(wǎng)。然后斷開PLC和G120變頻器之間的網(wǎng)絡(luò)電纜，變頻器未顯示任何故障，電機持續(xù)轉(zhuǎn)動。拓撲視圖如下：

<圖4-4 斷開PLC和G120變頻器之間的網(wǎng)絡(luò)電纜>

通過以上測試可以充分說明MRP環(huán)網(wǎng)的作用：

在沒有組成MRP環(huán)網(wǎng)時，如果網(wǎng)絡(luò)連接中斷，G120變頻器會報F8501故障，并停止運行。

當(dāng)組成MRP環(huán)網(wǎng)之后，變頻器有了兩條網(wǎng)絡(luò)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。


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• 浮動顯示工作區(qū)中的元素

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