G120變頻器如何組成環(huán)網(wǎng)(MRP)

時(shí)間：2020-08-18作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：229

隨著工廠對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的要求也不斷提高。自動(dòng)化系統(tǒng)故障造成的生產(chǎn)中斷可能給工廠帶來(lái)很大的損失。因此，容錯(cuò)性對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非?；A(chǔ)的要求，對(duì)于過(guò)程自動(dòng)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(diǎn)之間的連接經(jīng)常被設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)介質(zhì)冗余常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(diǎn)如下：

1. 因?yàn)閱蝹€(gè)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(gè)設(shè)備損壞不會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)，所以維修工作并沒(méi)有時(shí)間上的壓力。

3. 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，可以**速的網(wǎng)絡(luò)診斷及時(shí)定位故障并解決問(wèn)題。

4.可以減少由于故障停機(jī)造成的損失。

 MRP簡(jiǎn)介

帶有4個(gè)節(jié)點(diǎn)的MRP環(huán)網(wǎng)示例如下圖所示。它由一個(gè)管理員(MRP manager)和3個(gè)客戶端(MRP client)組成。管理員可以是PLC或者交換機(jī)。環(huán)網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要有一個(gè)集成的雙端口交換機(jī)，兩個(gè)端口分別與**個(gè)節(jié)點(diǎn)和后一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接。

<圖2-1 帶有4個(gè)節(jié)點(diǎn)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(cuò)誤。它從端口1和端口2同時(shí)發(fā)送測(cè)試幀。測(cè)試幀沿著兩個(gè)方向傳遞，分別進(jìn)入環(huán)網(wǎng)管理員的另一個(gè)端口。

  正常狀態(tài)下，環(huán)網(wǎng)管理員會(huì)阻塞其一個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)間的連接中斷或者某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，環(huán)網(wǎng)管理員會(huì)接收不到測(cè)試幀。此時(shí)，環(huán)網(wǎng)管理員會(huì)通過(guò)先前被阻塞的端口建立連接。通過(guò)這條路徑，環(huán)網(wǎng)管理員能夠恢復(fù)所有無(wú)故障節(jié)點(diǎn)的線型拓?fù)溥B接。

  對(duì)于MRP，從環(huán)網(wǎng)中斷到冗余路徑建立需要的較長(zhǎng)時(shí)間為200ms。對(duì)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(shí)間大于200ms，否則可能造成從站因?yàn)橥ㄐ胖袛喽C(jī)。

 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(guò)實(shí)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

<圖3-1 帶有3個(gè)節(jié)點(diǎn)的MRP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?gt;

主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備如下：

<表3-1 實(shí)驗(yàn)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(huì)形成幀循環(huán)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障。

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

<圖3-2 在線訪問(wèn)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(jī)，將3個(gè)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(gè)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?fù)湟晥D中連接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｗ⒁?，必須按照?shí)際的接線來(lái)連接拓?fù)鋱D。

<圖3-5 拓?fù)湟晥D>

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

<圖3-6 域設(shè)置按鈕>

(7) 選擇SCALANCE交換機(jī)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(shí)際拓?fù)鋵?duì)應(yīng)，否則編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。

<圖3-7 MRP域設(shè)置>

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

<圖3-8 G120變頻器看門狗時(shí)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(cè)試

在線查看拓?fù)湟晥D可以得知當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況。

正常通信時(shí)如下所示：

<圖4-1 正常通信時(shí)的在線拓?fù)湟晥D>

  讓PLC通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1（PZD 2/2）控制變頻器運(yùn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，斷開(kāi)PLC與SCALANCE交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)電纜，變頻器未顯示任何故障，電機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。拓?fù)湟晥D如下：

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

  恢復(fù)環(huán)網(wǎng)。然后斷開(kāi)SCALANCE交換機(jī)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(jī)持續(xù)動(dòng)。拓?fù)湟晥D如下：

<圖4-3 斷開(kāi)SCAANCE交換機(jī)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(kāi)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(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。拓?fù)湟晥D如下：

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

通過(guò)以上測(cè)試可以充分說(shuō)明MRP環(huán)網(wǎng)的作用：

在沒(méi)有組成MRP環(huán)網(wǎng)時(shí)，如果網(wǎng)絡(luò)連接中斷，G120變頻器會(huì)報(bào)F8501故障，并停止運(yùn)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(kāi)時(shí)，通信可以從另外一條路徑建立，變頻器不會(huì)報(bào)通信中斷故障。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 有關(guān)連接釋放監(jiān)視的注意事項(xiàng)

  有關(guān)連接釋放監(jiān)視的注意事項(xiàng)與連接組態(tài)的關(guān)系這種情況下可能的時(shí)間監(jiān)視設(shè)置與可在連接組態(tài)中設(shè)置的時(shí)間監(jiān)視有如下的關(guān)系： 較小的值有效?？赏ㄟ^(guò)“屬性 > 有關(guān)建立連接的詳細(xì)信息”(Properties > Details on connection setup) 在連接組態(tài)中組態(tài)時(shí)間監(jiān)視。

• HOLD 模式

  HOLD 模式功能“HOLD”模式是一種特殊模式，因?yàn)樗鼉H適用于“STARTUP”或“RUN”操作模式下的測(cè)試?！癏OLD”模式：所有定時(shí)器都被凍結(jié)。 不處理定時(shí)器和運(yùn)行時(shí)間定時(shí)器，并將時(shí)間驅(qū)動(dòng)電平的監(jiān)視定時(shí)器和基本時(shí)鐘周期暫停。實(shí)時(shí)時(shí)鐘仍然運(yùn)行。不啟用輸出，但可能會(huì)出于測(cè)試目的而將輸出啟用?？蓪?duì)輸入和輸出進(jìn)行控制。當(dāng)電源在發(fā)生電源故障之后恢復(fù)時(shí)，帶有備用電池的 CPU 從“HOLD”操作模式切換

• 移植“FIFO： 輸出表格中的**個(gè)值”的示例

  移植“FIFO： 輸出表格中的**個(gè)值”的示例表格指令的移植過(guò)程（移植類別 4）“表格指令”組中的指令在 S7-1500 中不再可用，而且無(wú)法在移植過(guò)程中使用其它指令進(jìn)行替代，因?yàn)檫@些指令都基于**尋址。 但是，S7-1500 中提供有可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)這些指令的其它函數(shù)。 以下以指令“FIFO： 輸出表格的**個(gè)值”為例，說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)該函數(shù)功能。實(shí)現(xiàn)以下 STL 程序說(shuō)明了如何實(shí)現(xiàn)“FIFO”表格函數(shù)：

• 西門子TP1200畫面移植

  老設(shè)備的項(xiàng)目移植后換成新設(shè)備了，由于分辨率變高，之前的畫面在新設(shè)備中整體縮小了。這種情況，需要在換成新設(shè)備之前，在Portal軟件中調(diào)整移植畫面設(shè)置。在項(xiàng)目視圖菜單欄中選擇“選項(xiàng)” > “設(shè)置”。?在設(shè)置界面選擇“可視化” > “調(diào)整畫面大小” > “適應(yīng)畫面”。?設(shè)置完成后，再更改設(shè)備類型。