Anwendungsbeispiel 08/2016 Aufbau einer Ring-Topologie auf ... · 1 Einführung Redundanz_MRP Beitrags-ID: 109739614, V1.0, 08/2016 5 einsetzen. Alle Geräte müssen G 6 d Applikative

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109739614

Anwendungsbeispiel 08/2016

Aufbau einer Ring-Topologie auf Basis “MRP” SCALANCE X, SIMATIC S7


Gewährleistung und Haftung

Redundanz_MRP Beitrags-ID: 109739614, V1.0, 08/2016 2

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Gewährleistung und Haftung

Hinweis Die Anwendungsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Anwendungsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Anwendungsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Anwendungsbeispiele erkennen Sie an, dass wir über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden können. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Anwendungsbeispiele jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesem Anwendungsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z. B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang.

Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z. B. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der groben Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadens-ersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Anwendungsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von der Siemens AG zugestanden.

Security-hinweise

Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen.

Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts.

Der Kunde ist dafür verantwortlich, unbefugten Zugriff auf seine Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke zu verhindern. Systeme, Maschinen und Komponenten sollten nur mit dem Unternehmensnetzwerk oder dem Internet verbunden werden, wenn und soweit dies notwendig ist und entsprechende Schutzmaßnahmen (z.B. Nutzung von Firewalls und Netzwerksegmentierung) ergriffen wurden.

Zusätzlich sollten die Empfehlungen von Siemens zu entsprechenden Schutzmaßnahmen beachtet werden. Weiterführende Informationen über Industrial Security finden Sie unter http://www.siemens.com/industrialsecurity.

Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Aktualisierungen durchzuführen, sobald die entsprechenden Updates zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-Bedrohungen erhöhen.

Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, abonnieren Sie den Siemens Industrial Security RSS Feed unter http://www.siemens.com/industrialsecurity.

http://www.siemens.com/industrialsecurity

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Inhaltsverzeichnis


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Inhaltsverzeichnis Gewährleistung und Haftung ...................................................................................... 2

1 Einführung .......................................................................................................... 4

1.1 Überblick............................................................................................... 4 1.2 Funktionsweise ..................................................................................... 6 1.2.1 „Media Redundancy Protocol“ .............................................................. 6 1.2.2 Voraussetzung/ Randbedingungen ...................................................... 8 1.3 Verwendete Komponenten ................................................................. 10

2 Engineering ...................................................................................................... 11

2.1 Hardwareaufbau ................................................................................. 11 2.2 Projektierung ...................................................................................... 12 2.2.1 Vorbereitung ....................................................................................... 12 2.2.2 TIA-Portal Projekt erstellen ................................................................ 13 2.2.3 MRP projektieren ................................................................................ 16 2.2.4 Testszenario erstellen ........................................................................ 18 2.2.5 Baugruppen laden .............................................................................. 19 2.3 Inbetriebnahme .................................................................................. 20 2.4 Test ..................................................................................................... 21 2.5 Diagnose ............................................................................................ 23 2.5.1 Webbased Management .................................................................... 23 2.5.2 TIA Portal ........................................................................................... 23

3 Anhang.............................................................................................................. 26

3.1 Siemens Services ............................................................................... 26 3.2 Links und Literatur .............................................................................. 27 3.3 Änderungsdokumentation .................................................................. 27

1 Einführung


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1 Einführung

1.1 Überblick

Anforderung

Der zunehmende Automatisierungsgrad von Industrieanlagen zur Steigerung von Produktivität und Qualität erhöht gleichzeitig die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit der Automatisierungssysteme. Durch den Ausfall eines Automatisierungssystems, z. B. wegen Ausfalls einer CPU, oder der Netzwerkverbindung, z. B. durch Kabelbruch, können hohe Kosten aufgrund des Produktionsausfalls und der Stillstandzeiten entstehen.

Ausfallsicherheit ist demnach eine wichtige, grundlegende Anforderung; sei es in der Fabrik- oder Prozessautomatisierung oder bei der Energieversorgung.

Maßnahme

Zur Erhöhung der Verfügbarkeit werden industrielle Kommunikationsnetze mit redundanten physischen Verbindungspfaden zwischen den Netzknoten ausgelegt.

Spezielle Medienredundanz-Protokolle sorgen dabei für eine schleifenfreie Netztopologie und die Detektion von Kommunikationsunterbrechungen.

Nutzen

Eine redundante Netzwerkstruktur hat folgenden Nutzen:

Durch redundanten Aufbau wird die Anlagen- und Maschinenverfügbarkeit deutlich erhöht, da der Ausfall einzelner Geräte keinen Einfluss auf die Kommunikation hat.

Nötige Wartungs- sowie Reparaturarbeiten können ohne Zeitdruck durchgeführt werden, da ein Anlagenstillstand nicht nötig ist.

Bei Netzwerkstörung ist eine schnelle Netzdiagnose möglich und die Fehlersuche wird beschleunigt.

Die Kosten im Fehlerfall aufgrund Produktionsstillstände werden reduziert.

Ringtopologie als Lösungsansatz

Um die oben genannten Punkte zu realisieren, wird in der Industrie häufig die Ringtopologie gewählt.

Sie bietet eine Reihe von Vorteilen:

Schnelle Detektion der Netzwerkstörung und Rekonfiguration des Netzwerks.

Realisierbar für kleine und sehr große Netze.

Kostengünstig, da reduzierter Verkabelungsaufwand.

Klare und einfach strukturierte Verkabelung.

Anlage ist im Betrieb erweiterbar.

Standardisiertes Protokoll ermöglicht die Kompatibilität zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller.

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Applikative Umsetzung

Dieses Anwendungsbeispiel zeigt die Funktionsweise des „Media Redundancy Protocols“ (MRP). MRP ist ein Redundanzprotokoll zur Erhöhung der Netzverfügbarkeit in Ring-Topologien und sorgt für eine schleifenfreie Kommunikation in PROFINET-Netzwerken.

Abbildung 1-1

MRP

PROFINET-Device

PROFINET-Device

PROFINET-Device

PROFINET-Controller

Einsatzmöglichkeit

Die in diesem Anwendungsbeispiel verwendete Redundanzlösung ist besonders geeignet für die Vernetzung von Steuerungen und Leitsystemen im Control Level bei der Industrie- und Prozessautomatisierung.

Die Medienredundanz ist ein Bestandteil von PROFINET und in allen PROFINET-fähigen Feld-, Steuer- oder Netzkomponenten integriert. Somit ist MRP herstellerunabhängig und ohne Mehrkosten einfach anwendbar.

Dank des MRP-Protokolls kann ein defekter Ring innerhalb von 200ms (bei bis zu 50 Teilnehmern) erkannt und rekonfiguriert werden.

Hinweis Innerhalb eines MRP-Rings können Sie auch Geräte unterschiedlicher Hersteller einsetzen. Alle Geräte müssen das MRP-Protokoll nach IEC 62439 unterstützen.

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1.2 Funktionsweise

1.2.1 „Media Redundancy Protocol“

Aufbau der Ring-Topologie

Ausschlaggebend für die Ringredundanz ist der Zusammenschluss der freien Enden einer linienförmigen Netztopologie zu einem Ring. Dies kann sowohl durch externe PROFINET-fähige Switches als auch direkt über die integrierten PROFINET-Schnittstellen von Automatisierungsgeräten realisiert werden.

Jeder Ring-Teilnehmer benötigt somit einen (im Modul integrierten) Switch mit zwei an den Ring angeschlossenen Ringports. Ein Ring-Teilnehmer übernimmt die Rolle des Redundanz-Managers. Alle anderen Geräte im Ring sind Redundanz-Clients.

Diejenigen PROFINET-Geräte, die Teil dieses redundanten Netzes sind, bilden eine sogenannte „MRP-Domäne“.

Abbildung 1-2

MRPDomäne_1

PROFINET-Gerät

PROFINET-Gerät

PROFINET-Gerät

PROFINET-Gerät

MRP-ClientMRP-Manager

MRP-Client MRP-Client

Die Auswahl und Festlegung der Ringports, die Zuordnung der MRP-Domäne sowie die Rolle, die das Gerät im Ring annehmen soll, erfolgt in der Projektierung des jeweiligen Geräts.

Hinweis Die MRP-Rolle ist unabhängig von der PROFINET-Betriebsart wählbar.

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Funktionsbeschreibung

Aufgabe des Redundanz-Managers ist die Überwachung und Kontrolle des Rings auf Netzwerkfehler. Hierzu schickt er Test-Telegramme sowohl von Ringport 1 als auch von Ringport 2. Die Test-Telegramme durchlaufen den Ring in beide Richtungen, bis sie am jeweils anderen Ringport des Redundanz-Managers ankommen. Im fehlerfreien Zustand blockiert der Redundanz-Manager auf einem seiner Ringports den Netzwerkverkehr, mit Ausnahme der Test-Telegramme. Damit wird die physikalische Ringstruktur auf der logischen Ebene für den normalen Netzwerkverkehr wieder in eine Linienstruktur umgewandelt und Schleifen werden vermieden.

Abbildung 1-3

PROFINET-Gerät

PROFINET-Gerät

MRP-ClientMRP-Manager


Test-Telegramme

PROFINET-Gerät

PROFINET-Gerät

Bleibt dagegen das Test-Telegramm aus, liegt ein Netzwerkfehler vor. Eine Unterbrechung des Rings erfolgt z. B. durch einen Ausfall der Verbindung zwischen zwei Geräten oder eines Geräts im Ring. In diesem Fall schaltet der Redundanz-Manager seinen blockierten Port durch. Über diesen Ersatzweg wird wieder eine funktionierende Verbindung zwischen allen verbleibenden Geräten in Form einer linienförmigen Netztopologie hergestellt.

Wird der Ring geschlossen, behält der MRP-Manager den Zustand seines nun aktiven Ports bei; das bedeutet, dass der - nach der Umschaltung - aktive Port auch weiterhin aktiv ist und der zweite Ring-Port blockiert wird.

Tabelle 1-1

Portzustand Vor der Umschaltung

Nach der Umschaltung

aktiv P1 P2

blockiert P2 P1

Rekonfigurationszeit

Die Zeit zwischen Ringunterbrechung und Wiederherstellung eines redundanten Weges wird Rekonfigurationszeit genannt. Bei MRP beträgt diese maximal 200ms.

Hinweis Die überlagerte Applikation muss in der Lage sein, die 200ms Unterbrechung zu verkraften. Bei PROFINET ist die Ansprechüberwachungszeit entsprechend > 200ms zu wählen.

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1.2.2 Voraussetzung/ Randbedingungen

Beim Einsatz des Redundanzprotokolls gilt Folgendes:

Einsetzbare Geräte

Das Verfahren „MRP" arbeitet konform zum Media Redundancy Protocol (MRP), das in der Norm IEC 61158 Type 10 „PROFINET" spezifiziert ist.

Der Ring darf nur aus Geräten bestehen, die diese Funktion unterstützen. Dies sind beispielsweise folgende Geräte:

IE-Switches der Produktfamilie SCALANCE X:

– X-200 ab Firmware-Version V4.0

– X-200IRT ab Firmware-Version V4.0




SIMATIC-S7-PROFINET-Geräte mit integriertem IE-Switch (mind. 2 Ports)

Andere IEC 61158 Type 10 „PROFINET" konforme MRP-Geräte von Fremdherstellern.

Tipp Mit dem TIA Selection Tool haben Sie die Möglichkeit, Produkte auch nach Features zu filtern. Auf diese Weise können Sie schnell passende Produkte für Ihren Anwendungsfall finden. http://siemens.de/tia-selection-tool

Aufbaurichtlinien

Folgende Bedingungen sind Voraussetzung für den störungsfreien Betrieb mit dem Medienredundanzverfahren MRP:

Alle Ringteilnehmer müssen MRP unterstützen und das MRP-Protokoll aktiviert haben.

Verbindungen im Ring müssen über die konfigurierten Ring-Ports gesteckt werden.

Die maximale Anzahl der Ringteilnehmer beträgt 50. Andernfalls kann es zu Rekonfigurationszeiten > 200 ms kommen.

Alle innerhalb der Ringtopologie verbundenen Geräte müssen Mitglieder der gleichen Redundanz-Domäne sein. Ein Gerät kann nicht mehreren Redundanz-Domänen angehören.

Alle Geräte im Ring müssen auf "MRP Client", "MRP Manager (Auto)/Client" oder "Automatic Redundancy Detection" eingestellt werden. Dabei muss mindestens ein Gerät im Ring die Einstellung "MRP Manager (Auto)/Client" oder "Automatic Redundancy Detection" haben.

Alle Partnerports innerhalb des Rings müssen die gleichen Einstellungen haben.

http://siemens.de/tia-selection-tool

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Hinweis „Automatic Redundancy Detection“ ist die Voreinstellung auf SCALANCE Komponenten und somit sind immer 2 Ringports aktiv. Allerdings ist bei dieser Einstellung nicht mehr sichergestellt, welches Modul gerade Ringmanager ist. Für Diagnose kann das hinderlich sein.

An allen SCALANCE-Geräten, die nicht im Ring betrieben werden sollen, muss unbedingt die Ringfunktion „Automatic Redundancy Detection“ abgeschaltet werden.

Randbedingungen

Wenn Sie MRP parallel mit anderen Protokollen bzw. Funktionen nutzen möchten, beachten Sie folgende Randbedingungen:

Tabelle 1-2

Konstellation Bedingung

MRP und Realtime (RT) RT-Betrieb ist bei der Verwendung von MRP möglich.

MRP und IRT Der IRT-Betrieb ist zusammen mit MRP nicht möglich.

MRP und TCP/IP (TSEND, HTTP, ...)

Die TCP/IP-Kommunikation ist zusammen mit MRP möglich, da verlorene Datenpakete ggf. wiederholt versendet werden.

MRP und Priorisierter Hochlauf

Wenn Sie MRP in einem Ring projektieren, dann können Sie in den beteiligten Geräten in PROFINET-Applikationen die Funktion „Priorisierter Hochlauf" nicht nutzen.

Wenn Sie die Funktion „Priorisierter Hochlauf" nutzen wollen, dann müssen Sie MRP in der Projektierung deaktivieren (das Gerät darf damit auch nicht Teil des Rings sein).

MRP an PROFINET-Geräten mit mehr als zwei Ports

Wenn Sie ein PROFINET-Gerät mit mehr als zwei Ports in einem Ring betreiben, dann sollten Sie an den Ports, die nicht im Ring sind, eine Sync-Boundary setzen. Durch Setzen der Sync-Boundary definieren Sie eine Begrenzung für eine Sync-Domain. Sync-Frames, die zur Synchronisation von Teilnehmern innerhalb einer Sync-Domain übertragen werden, werden nicht weitergeleitet.

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1.3 Verwendete Komponenten

In diesem Anwendungsbeispiel wird der Ring mit folgenden Produkten demonstriert:

Softwarepakete

Für diese Lösung wird das Softwarepaket STEP 7 Professional V13 SP1 Update 7 benötigt.

Installieren Sie diese Software auf einen PC/PG.

Erforderliche Geräte/Komponenten:

Für den Aufbau verwenden Sie folgende Komponenten:

1x CPU 1511 (ab FW V1.5) (MLFB: 6ES7511-1AK00-0AB0) mit einer SIMATIC MEMORY CARD.

1x ET 200SP, IM155-6PN ST (MLFB: 6ES7155-6AU00-0BN0)

1x ET 200SP, DQ 4X24VDC/2A ST (MLFB: 6ES7132-6BD20-0BA0)

2x SCALANCE XB208 (MLFB: 6GK5208-0BA00-2AB2)

Eine 24V-Stromversorgung mit Kabelverbindung und Klemmenblockstecker.

Hutschiene mit Montagematerial für die S7-1500 und ET 200SP.

1x PC auf dem das Projektierungswerkzeug „STEP 7 Professional V13 SP 1“ und ein Internet-Browser installiert ist.

die nötigen Netzwerkkabel, TP-Kabel (Twisted Pair) nach dem Standard IE FC RJ45 für Industrial Ethernet.

Hinweis Um sicherzugehen, dass keine alten Konfigurationen und Zertifikate in den Baugruppen gespeichert sind, setzen Sie die Baugruppen auf Werkseinstellung zurück. In der nachfolgend beschriebenen Projektierung wird davon ausgegangen, dass sich die Baugruppen in diesem Zustand befinden.

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2.1 Hardwareaufbau

Übersicht

Folgende Grafik zeigt die Komponenten und dessen Vernetzung für den Aufbau des Anwendungsbeispiels.

Abbildung 2-1

MRPDomäne_1

S7-1516XB208

ET 200SP + DO

PROFINET IE

XB208

Vernetzung

Verbinden Sie die Baugruppen wie folgt miteinander:

S7-1516XB208 (links)

ET 200SP + DO

P 1

P 1

P 1

P 2

P 2

P 2

PG/PCXB208(rechts)

P 4

Hinweis Schließen Sie den Ring erst nach der Konfiguration. Ansonsten kann es durch die Bildung von Telegrammschleifen zu unerwünschten Reaktionen im Netzwerk kommen.

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2.2 Projektierung

2.2.1 Vorbereitung

Rollenverteilung

Um eine fehlerfreie und funktionsfähige Redundanz aufzubauen, ist es wichtig, dass jeder Baugruppe eine definierte Rolle zugewiesen wird.

Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht, welche Rolle jede Baugruppe einnimmt und welche Ring-Ports verwendet werden.

Tabelle 2-1

Baugruppe PROFINET-Betriebsart

MRP-Rolle Ring-Ports

XB208 (links) Device MRP Manager Port 1 Port 2

ET 200SP Device MRP Client Port 1 Port 2

XB208 (rechts) Device MRP Client Port 1 Port 2

S7-1511 Controller MRP Client Port 1 Port 2

IP-Adressen

Die Projektierung der beteiligten Baugruppen erfolgt ausschließlich im TIA-Portal.

Zum Laden der Projektdaten in die Baugruppen ist es hilfreich, die IP-Adresse der dieser im vorab gemäß Tabelle 2-2 anzupassen. Für die Vergabe der IP-Adresse eignet sich die STEP 7-Funktion „Ethernet Teilnehmer bearbeiten…“ („Accessible nodes…“) oder das Primary Setup Tools (PST). Das PST ist kostenlos als Download verfügbar (siehe Kapitel 3.2).

Tabelle 2-2

Baugruppe IP-Adresse Subnetzmaske

XB208 (links) 192.168.0.1

255.255.255.0

S7-1511 192.168.0.2

XB208 (rechts) 192.168.0.3

ET 200SP 192.168.0.4

PG/PC 192.168.0.250

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2.2.2 TIA-Portal Projekt erstellen

Hardwarekonfiguration

Legen Sie mit der Konfigurationssoftware TIA V13 ein neues Projekt an. Erstellen Sie eine Hardwarekonfiguration mit Ihren verwendeten S7-Geräten und SCALANCE X-Baugruppen.

Parametrierung der Schnittstellen

Parametrieren Sie die Schnittstellen aller Baugruppen nach den Vorgaben von Tabelle 2-2. Vernetzen Sie die Schnittstelle der CPU, der ET 200SP und der beiden SCALANCE X-Switche miteinander.

Weisen Sie die S7-1511 den anderen Baugruppen als IO-Controller zu.

Ergebnis:

Alle Baugruppen sind im Projekt konfiguriert und vernetzt.

Topologie erstellen

Die Topologie ist zwar keine Voraussetzung für die Funktionalität von MRP, erleichtert aber die Fehlersuche im Störungsfall.

Verbinden Sie in der Topologiesicht des TIA-Portals die Baugruppen wie folgt miteinander:

Tabelle 2-3

Baugruppe Partner

XB208 (links) Port 2 ET 200SP Port 1

ET 200SP Port 2 XB208 (rechts) Port 1

XB208 (rechts) Port 2 S7-1511 Port 1

S7-1511 Port 2 XB208 (links) Port 1

Ergebnis: Alle Baugruppen sind im Projekt in einer Topologie vereint.

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Gerätenamen zuweisen

Alle PROFINET-Devices benötigen einen Gerätenamen.

Mit der TIA-Funktion „Gerätename zuweisen“ („Assign device name“) können Sie diesen in die jeweilige Baugruppe schreiben. Um die Funktion zu erreichen, markieren Sie in der Netzsicht den PROFINET-Strang und öffnen Sie das Kontextmenü.

Vergeben Sie über diesen Dialog allen PROFINET-Devices den zugeordneten Gerätenamen.

Abbildung 2-2

Hinweis Eine detaillierte Beschreibung und Hilfestellung zur Verwendung der TIA-Funktionen finden Sie in der TIA Online-Hilfe.

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Aktualisierungszeit anpassen

Die Rekonfigurationszeit bei MRP beträgt 200ms; demensprechend ist bei der PROFINET-Kommunikation die Ansprechüberwachungszeit > 200ms zu wählen. Die Ansprechüberwachungszeit wird nicht direkt, sondern als eine Anzahl akzeptierter Aktualisierungszyklen ohne IO-Daten projektiert.

Der Aktualisierungszyklus kann für jedes IO-Device separat projektiert werden

In der Voreinstellung berechnet STEP 7 die Aktualisierungszeit automatisch für jedes IO-Device des PROFINET IO-Systems. Um die Aktualisierungszeit nicht automatisch berechnen zu lassen, können Sie die Einstellung ändern. Gehen Sie folgendermaßen vor:

1. Selektieren Sie in der Netzsicht oder in der Gerätesicht die PROFINET-Schnittstelle des IO-Devices.

2. Im Inspektorfenster werden die Eigenschaften angezeigt. Wechseln Sie bei „Erweiterte Optionen > Echtzeit-Einstellungen > IO-Zyklus" („Advanced options > Real time settings > IO-cycle“) in den Abschnitt „Aktualisierungszeit“ („Update time“).

3. Um die Aktualisierungszeit selbst zu bestimmen, wählen Sie „Einstellbar" („Can be set“) und geben Sie die gewünschte Zeit an. Die Ansprechüberwachungszeit muss insgesamt größer 200ms sein. Um das zu erreichen, können Sie entweder die Aktualisierungszeit oder die Anzahl der Zyklus ohne PNIO Traffic erhöhen.

4. Ändern Sie auf diese Weise die Aktualisierungszeit für alle PROFINET-IO-Devices.

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2.2.3 MRP projektieren

Übersicht

Der Fokus dieses Kapitels liegt in der Projektierung des MRP-Rings und umfasst folgende Projektierungsschritte:

Einstellen der Rolle innerhalb des Rings

Definition der verwendeten Ringports.

TIA Portal Projekt öffnen

Öffnen Sie das im Kapitel zuvor erstellte TIA-Projekt und wechseln Sie in die Netzsicht.

Ring-Redundanz einrichten

Die Redundanz „MRP“ können Sie in den Eigenschaften des PROFINET IO-Systems projektieren.

Gehen Sie wie folgt vor:

1. Um zu den Parametriermöglichkeiten des PROFINET IO-System zu gelangen, zeigen Sie mit dem Mauscursor auf das Subnetz.

2. Wählen und markieren Sie im aufgeblendeten Dialog „Verbindung hervorheben" („Highlight IO-System“) die PROFINET-Verbindung.

Das PROFINET IO-System wird als hellblau gestrichelte Linie angezeigt.

3. Klicken Sie auf das PROFINET IO-System und navigieren Sie im Inspektorfenster zum Bereich „PROFINET > Domain-Management > MRP-Domains" („MRP domains“). Hier können Sie zentral festlegen, welche MRP-Domäne die Default sein soll, Sie können die Namen sämtlicher Domains ändern sowie Redundanzrollen und Ringports kontrollieren.

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4. Stellen Sie die Parameter nach den Vorgaben von Tabelle 2-1 ein.

Diagnosemeldung aktivieren

Um den Status des MRP-Rings über das Anwenderprogramm der CPU selbst ermitteln zu können (z.B. über den Diagnose-OB 82), muss der Diagnosealarm in den Baugruppen aktiviert werden.

1. Selektieren Sie in der Netzsicht oder in der Gerätesicht die PROFINET-Schnittstelle des IO-Devices.

2. Im Inspektorfenster werden die Eigenschaften angezeigt. Aktivieren Sie unter „Erweiterte Optionen > Medienredundanz" („Advanced options > Media redundancy“) die Funktion „Diagnosealarm" („Diagnostic interrupts“).

3. Aktivieren Sie auf diese Weise den Diagnosealarm der weiteren MRP-Teilnehmer.

4. Kompilieren und speichern Sie das TIA-Projekt.

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2.2.4 Testszenario erstellen

Beschreibung

Um die Funktionalität von MRP zu demonstrieren, wird als Testszenario ein einfaches Blinklicht an der ET 200SP realisiert- getriggert durch den Taktmerker in der S7-CPU.

Taktmerker aktivieren

Zur Aktivierung des Taktmerkers gehen Sie wie folgt vor:

1. Öffnen Sie über die Projektnavigation die Gerätesicht der CPU.

2. Wechseln Sie im Inspektorfenster zu den Eigenschaften und hier zu „System und Taktmerker“ („System and clock memory“). Aktivieren Sie den Taktmerker.

Bit zuweisen

Um den Taktmerker mit einem Ausgangsbit der ET 200SP zu verbinden, öffnen Sie den Baustein „Main“ (OB1) der CPU und fügen in ein noch freies Netzwerk folgende Zuweisung ein:

Verwenden Sie als Zuweisungsadresse ein Ausgangsbit Ihrer ET 200SP.

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2.2.5 Baugruppen laden

Alle Baugruppen werden über das TIA-Portal geladen.

Allerdings können die SCALANCE-Module nur geladen werden, wenn zwischen ihnen und der CPU noch keine PROFINET-Beziehung aufgebaut wurde.

Selektieren Sie daher in der Projektnavigation in folgender Reihenfolge die Baugruppe und laden Sie dessen Projektdaten.

1. SCALANCE XB208 (links)

2. SCALANCE XB208 (rechts)

3. CPU S7-1511

Hinweis Sollte ein Laden der SCALANCE-Module wegen einer bereits bestehenden PROFINET-Beziehung nicht möglich sein, trennen Sie übergangsweise die Netzverbindung zwischen SCALANCE X208 und CPU.

Hinweis Für das Laden der Projektdaten in die SCALANCE-Module wird das HTTPS-Protokoll verwendet. Das TIA-Portal benötigt dafür die Anmeldedaten des SCALANCE-Moduls. In der Default-Einstellung ist der Benutzername und das Passwort „admin“

Wurde der Ladevorgang fehlerfrei abgeschlossen, klicken Sie auf die Schaltfläche „Fertig stellen" („Finish“).

Ergebnis: Die Baugruppen starten automatisch neu und die geladene Konfiguration ist aktiviert.

Sollte eine Baugruppe einen Fehler anzeigen, suchen Sie mit Hilfe der TIA-Portal-Diagnose die Ursache und beheben Sie diesen.

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2.3 Inbetriebnahme

Nach erfolgter Konfiguration kann der Ring geschlossen werden. Stellen Sie wie folgt eine Ringtopologie her:

Abbildung 2-3

S7-1516XB208

ET 200SP + DO

P 1

P 1

P 1

P 2

P 2

P 2

PG/PC

P 4

P 1

P 2

XB208

Für die Ringtopologie werden die Teilnehmer über die konfigurierten Ring-Ports verbunden (Port 1 und Port 2).

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2.4 Test

Fehlerfreier Zustand

Nach Abschluss der Konfiguration und Inbetriebnahme haben Sie einen schleifenfreien Ring aufgebaut.

Der MRP-Manager blockiert einen seiner Ring Ports und lässt den Ring als eine Linie erscheinen.

Das Bit an der DO der ET 200SP blinkt zyklisch.

Die folgende Grafik zeigt die Topologie im fehlerfreien Zustand:

Abbildung 2-4

MRP-Manager


MRP-Client

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Fehler im Ring

Um die Ring-Redundanz zu testen, provozieren Sie eine Ringumschaltung durch Ziehen einer (nicht blockierten) Verbindung (z.B. zwischen SCALANCE XB208 und der ET 200SP)

Der Redundanz-Manager erkennt durch Ausfall der Test-Telegramme die Störung im Ring. Er schaltet seinen zuvor blockierten Ring Port frei und kompensiert dadurch den Fehler im Ring.

Das Blinklicht läuft zyklisch weiter.

Durch die Anpassung der Aktualisierungszeit in den IO-Devices führt die kurzeitige Unterbrechung (Rekonfigurationszeit) zu keiner Störung bei der PROFINET-Kommunikation.

Die folgende Grafik zeigt die Topologie im Störfall:

Abbildung 2-5

MRP-Manager


MRP-Client

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2.5 Diagnose

2.5.1 Webbased Management

Informationen zum Status des Gerätes bezüglich der Ringredundanz können im Webbased Management der SCALANCE X-Baugruppen abgerufen werden.

Wechseln Sie in das Menü „Information“ > „Redundancy“ und hier in das Register „Ring Redundancy“. Hier finden Sie Informationen

über die Rolle des Geräts innerhalb des Rings.

ob der Ring fehlerfrei ist (der Redundanz-Manager hat den Ring an seinen Ring-Ports geöffnet) oder nicht (der Redundanz-Manager schaltet die Verbindung zwischen seinen Ring-Ports durch).

über die verwendeten Ring-Ports.

über die Anzahl der Ring-Unterbrechungen im Fehlerfall.

2.5.2 TIA Portal

Online-Zugang

Die Diagnose im TIA-Portal erfordert einen Online-Zugang zur diagnostizierenden Baugruppe.

Sie können die Online- und Diagnosesicht einer zu diagnostizierenden Baugruppe an folgenden Stellen starten:

Übersicht

Projektnavigation

Gerätesicht

Netzsicht

Topologiesicht

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Topologie

Durch die Festlegung der physikalischen Verschaltung der Ethernet-Ports in der Topologiesicht können Sie sich den Diagnosestatus der Ports grafisch anzeigen lassen.

Folgender Screenshot zeigt die Topologie des projektierten MRP-Rings im Fehlerfreien Zustand und im Störfall:

Fehlerfreier Zustand Störfall

Baugruppendiagnose

Beim Aufbau der Online-Verbindung zu einem Gerät wird sein Diagnosestatus ermittelt und mittels Symbole angezeigt.

Zudem erhalten Sie auch Klartext-Diagnoseinformationen wie zum Beispiel über den Zustand des MRP-Rings:

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Anwenderprogramm

Im Anwenderprogramm haben sie zwei Möglichkeiten, den Status des MRP-Rings auszulesen:

1. Durch Auslesen des Datensatzes 8050 (MrpInstanceReal) mit Hilfe der Anweisung „RDREC" aus dem Redundanzmanager.

2. Durch Verwendung des Diagnose-OB OB82.

Hinweis Eine genaue Anleitung dazu finden Sie im FAQ mit der BeitragsID 109483240. (https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109483240)


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3.1 Siemens Services

Industry Online Support

Sie haben Fragen oder brauchen Unterstützung?

Über den Industry Online Support greifen Sie rund um die Uhr auf das gesamte Service und Support Know-how sowie auf unsere Dienstleistungen zu.

Der Industry Online Support ist die zentrale Adresse für Informationen zu unseren Produkten, Lösungen und Services.

Produktinformationen, Handbücher, Downloads, FAQs und Anwendungsbeispiele – alle Informationen sind mit wenigen Mausklicks erreichbar: https://support.industry.siemens.com/ .

Technical Support

Der Technical Support von Siemens Industry unterstützt Sie schnell und kompetent bei allen technischen Anfragen mit einer Vielzahl maßgeschneiderter Angebote – von der Basisunterstützung bis hin zu individuellen Supportverträgen.

Anfragen an den Technical Support stellen Sie per Web-Formular: www.siemens.de/industry/supportrequest .

Serviceangebot

Unser Serviceangebot umfasst u. a. folgende Services:

Produkttrainings

Plant Data Services

Ersatzteilservices

Reparaturservices

Vor-Ort und Instandhaltungsservices

Retrofit- und Modernisierungsservices

Serviceprogramme und Verträge

Ausführliche Informationen zu unserem Serviceangebot finden Sie im Servicekatalog: https://support.industry.siemens.com/cs/sc

Industry Online Support App

Mit der App "Siemens Industry Online Support" erhalten Sie auch unterwegs die optimale Unterstützung. Die App ist für Apple iOS, Android und Windows Phone verfügbar. https://support.industry.siemens.com/cs/de/de/sc/2067

https://support.industry.siemens.com/

http://www.siemens.de/industry/supportrequest

https://support.industry.siemens.com/cs/sc

https://support.industry.siemens.com/cs/de/de/sc/2067

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3.2 Links und Literatur

Tabelle 3-1

Nr. Thema

\1\ Siemens Industry Online Support

https://support.industry.siemens.com

\2\ Downloadseite des Beitrages https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109739614

\3\ SCALANCE XB-200 – Betriebsanleitung https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109476747

\4\ SCALANCE XB-200 Web Based Management – Projektierungshandbuch https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109476752

\5\ Kurse bei SITRAIN zu Siemens Industrial Networks Education – Certification Program https://sitrain.de

\6\ Primary Setup Tool https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/19440762

3.3 Änderungsdokumentation

Tabelle 3-2

Version Datum Änderung

V1.0 08/2016 Erste Ausgabe

https://support.industry.siemens.com/




https://sitrain.de/


Documents

Anwendungsbeispiel 08/2016 Aufbau einer Ring-Topologie auf ... · 1 Einführung Redundanz_MRP Beitrags-ID: 109739614, V1.0, 08/2016 5 einsetzen. Alle Geräte müssen G 6 d Applikative