Welche PROFINET Geräte unterstützen Medienredundanz und welche Systemredundanz?

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1 FAQ 12/2013 Welche PROFINET Geräte unterstützen Medienredundanz und welche Systemredundanz? SIMATIC / SIMOTION / SINAMICS

2 Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Vorsicht Die in diesem Beitrag beschriebenen Funktionen und Lösungen beschränken sich überwiegend auf die Realisierung der Automatisierungsaufgabe. Bitte beachten Sie darüber hinaus, dass bei Vernetzung Ihrer Anlage mit anderen Anlagenteilen, dem Unternehmensnetz oder dem Internet entsprechende Schutzmaßnahmen im Rahmen von Industrial Security zu ergreifen sind. Weitere Informationen dazu finden Sie unter der Beitrags-ID Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 2

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz Medienredundanz bei PROFINET RT (MRP) bei PROFINET IRT (MRPD) Systemredundanz Welche Geräte unterstützen Medienredundanz? Welche Geräte unterstützen Systemredundanz? Literaturhinweise Internet-Link-Angaben Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 3

4 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz 1.1 Medienredundanz Um Störungen durch den Defekt eines Kabels oder eines Gerätes in einer Automatisierungsanlage vorzubeugen, stehen die Funktionalitäten MRP (Media Redundancy Protocol) für PROFINET RT und MRPD (Media Redundancy for Planned Duplication) für PROFINET IRT (Hohe Performance) zur Verfügung. Über beide Protokolle ist es möglich redundante Netze aufzubauen. Die PROFINET Geräte, die Teil dieses redundanten Netzes sind, bilden eine sogenannte MRP-Domain. MRP / MRPD wird grundsätzlich als Ring-Topologie ausgelegt, und ermöglicht somit die Anbindung von Geräten über zwei Kommunikationswege. Bei der Unterbrechung eines Kommunikationsweges (z. B. Kabelbruch) wird automatisch und stoßbehaftet / stoßfrei auf den zweiten Kommunikationsweg umgeschaltet bei PROFINET RT (MRP) Bei MRP erfolgt die Umschaltung im Ring durch den sogenannten Medien- Redundanz-Manager (MRM). Alle anderen Geräte der MRP-Domain werden als Medien-Redundanz-Client (MRC) bezeichnet. Die Umschaltzeiten hängen von der konkreten Topologie, den verwendeten Geräten und der Netzlast im betrachteten Netz ab. Die typische Umschaltzeit (Rekonfigurationszeit) für PROFINET RT- und Standard- Ethernet-Kommunikation (z. B. TCP/IP) beträgt ca. 200 msec. Die RT-Kommunikation wird unterbrochen (Stationsausfall), wenn die Rekonfigurationszeit des Rings größer als die gewählte Ansprechüberwachungszeit der IO-Devices ist. Wählen Sie ggf. die Ansprechüberwachungszeit der IO-Devices ausreichend groß. Im Fehlerfall wird die PROFINET Verbindung vom Redundanz-Manager automatisch über einen zweiten Kommunikationsweg wieder neu aufgebaut. Somit kann ein Fehler im Netz umgangen werden, während die Anlage stoßbehaftet weiterläuft. Hierbei ist zu beachten, dass es nach der Fehlerbehebung erneut zu einem PROFINET Geräteausfall kommen kann, da erneut umgeschaltet wird. Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 4

5 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz Voraussetzungen Bei allen Geräten im Ring muss "MRP" aktiviert sein. Alle Geräte müssen über ihre Ring-Ports (typischerweise Port 1 und 2) miteinander verbunden sein. Der Ring darf aus max. 50 Geräten bestehen. Alle Geräte im Ring gehören zur selben Redundanz-Domäne. Mindestens ein Gerät im Ring ist Medien-Redundanz-Manager. Alle anderen Geräte im Ring sind Medien-Redundanz-Clients. Nicht MRP-fähige Geräte können beispielsweise über einen SCALANCE X Switch oder einen PC mit CP1616 an den Ring angebunden werden. Tabelle 1-1 MRP ohne Fehler im Ring MRP mit Fehler im Ring (z. B. Kabelbruch) Das RT- und NRT-Telegramm wird nur über einen Kommunikationsweg gesendet. Der zweite Kommunikationsweg wird durch den MRM geblockt (gestrichelte Linie). Der zweite Kommunikationsweg wird durch den MRM geöffnet. Rekonfigurationszeit der SAT (Source Address Table) ist < 200 msec. Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 5

6 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz bei PROFINET IRT (MRPD) MRPD (Media Redundancy for Planned Duplication) ist ein Verfahren zum stoßfreien Umschalten der IRT-Telegramme (Hohe Performance). Die Stoßfreiheit wird sichergestellt, indem die zyklischen IRT-Daten über beide Kommunikationswege im Ring versendet werden. D. h. der Empfänger bekommt, falls kein Fehler im Netz vorhanden ist, zweimal das gleiche IRT-Telegramm. Das erste empfangene IRT-Telegramm wird verwertet, das Zweite wird verworfen. Wie bei MRP verhindert ein Redundanz-Manager (SCALANCE X200 IRT ab Firmware V5.0) kreisende Datentelegramme (PN RT und Standard-Ethernet). Voraussetzungen Tabelle 1-2 Siehe MRP An allen beteiligten Geräten müssen IRT (High Performance) aktiviert sein. Alle beteiligten Geräte müssen MRPD unterstützen, auch die Geräte im Stich, welche mit einer Ring-Komponente zyklisch IRT-Daten austauschen. STEP7 ab V5.5 SP1 SCALANCE X-200IRT ab Firmware V5.0 MRPD ohne Fehler im Ring MRPD mit Fehler im Ring (z. B. Kabelbruch) Das IRT-Telegramm wird über beide Kommunikationswege gesendet. Die Bandbreitenreservierung für die IRT- Kommunikation wird aus dem längeren Kommunikationsweg berechnet. Keine Rekonfigurationszeit Stoßfreie Medienredundanz Eine detaillierte Beschreibung der MRPD Projektierung finden Sie unter folgendem Beitrag SIMOTION & SINAMICS: Stoßfreie Medienredundanz mit PROFINET IRT (MRPD) : Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 6

7 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz 1.2 Systemredundanz Sollen weitere Fehlerfälle in einer Anlage abgedeckt werden und / oder sind noch kürzere Umschaltzeiten gefordert, so kann die sogenannte Systemredundanz genutzt werden. Die Basis zum Aufbau der Systemredundanz bilden zwei Steuerungssysteme. Zwischen den beiden CPUs werden E/A-Stationen und andere redundante Komponenten in einer Reihe angeordnet. Über Sync-Module, die neben jeder CPU stecken, wird eine logische Ring- Topologie hergestellt. Diese Lösung erfordert auf der CPU-Seite ein sogenanntes H-System (S7-400H). Jedoch können auf der Kommunikationsseite weiterhin Standard-Komponenten zum Einsatz kommen. Somit ist diese Lösung zwar etwas aufwendiger als bei Medienredundanz, jedoch lassen sich auf diese Weise weitere Applikationen mit höheren Anforderungen an die Verfügbarkeit abdecken. Neben der reinen Unterbrechung der Kommunikationsleitung bzw. dem Ausfall einer einzelnen E/A-Station führt bei der Systemredundanz auch der Ausfall einer CPU noch nicht zum Anlagenstillstand. Sollte eine CPU komplett ausfallen, so übernimmt automatisch und nahezu stoßfrei die andere CPU die Aufgaben. Der kontinuierliche Anlagenbetrieb ist somit gewährleistet. Mit dieser Lösung sind Umschaltzeiten von ca. 30 msec erreichbar. Nach der Reparatur oder dem Austausch der CPU synchronisieren sich beide Systeme wieder selbstständig, d. h. es ist kein weiterer Eingriff oder gar eine Programmierung durch den Anwender erforderlich. Abbildung 1-1: Systemredundanz an einer S7-400H Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 7

8 1 Unterschied zwischen Medienredundanz und Systemredundanz Anforderungen an die Systemredundanz Automatisches Umschalten bei Störung (hohe Verfügbarkeit) Ereignisgesteuerte Synchronisation beider Stationen (CPUs) für ein schnelles und stoßfreies Umschalten Bearbeitung an der Unterbrechungsstelle ohne Informations- und Alarmverlust durch die redundante CPU Komponententausch im laufenden Betrieb (Hot Swapping) Automatisch Nachladen der Programme und Daten nach CPU-Tausch Voraussetzungen Alle beteiligten Komponenten unterstützen die PROFINET Funktionalität Systemredundanz. Die IO-Systeme des H-Systems müssen im gleichen Netzwerk liegen. H-Systeme und getrennte Subnetze IO-Devices werden nur dann redundant eingebunden, wenn die beiden PROFINET IO-Systeme des H-Systems im gleichen Subnetz liegen. Jede CPU kann alternativ auch mit einem anderen Subnetz vernetzt sein. In diesem Fall sind die IO-Devices immer nur einseitig angebunden. Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 8

9 2 Welche Geräte unterstützen Medienredundanz? 2 Welche Geräte unterstützen Medienredundanz? Tabelle 2-1 Baugruppe Medienredundanz MRP MRPD SIMOTION D4x5-2 DP/PN (+ CBE30-2) ab V4.3 ab V4.3 D410-2 DP/PN C240 PN ab V4.3 ab V4.3 P320-3 ab V4.3 ab V4.3 P MCI-PN SINAMICS S120 CU310-2 PN ab V4.5 ab V4.5 CU320-2 DP + CBE20 ab V4.5 ab V4.5 CU320-2 PN ab V4.5 ab V4.5 CU320-2 PN + CBE20 ab V4.5 ab V4.5 SINAMICS G120 CU240E-2 PN (+ F) ab V4.5 ab V4.5 CU230P-2 PN ab V4.5 ab V4.5 CU250S-2 PN ab V4.5 ab V4.5 CU240D-2 PN (+ F) ab V4.5 ab V4.5 CU250D-2 PN-F ab V4.5 ab V4.5 G120C ab V4.5 ab V4.5 SCALANCE X-200 ab V TMC (Terminal Module Compact) X-200 IRT ab V4.0 ab V5.0 X-300 ab V X-400 ab V x80 PN ab V1.1 ab V1.1 2x40 PN ab V1.1 ab V1.1 SIMATIC IO-Controller und IO-Devices unterstützen nur MRP für PROFINET RT, nicht MRPD für PROFINET IRT. Unter folgendem Link finden Sie eine Übersicht über alle SIMATIC Baugruppen, die MRP unterstützen: Das Mixen von MRP- und MRPD-fähigen Geräten in einem Ring ist nicht zulässig! D. h. in einem MRPD-Ring müssen auch alle Geräte die Funktionalität MRPD unterstützen. Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/2013 9

10 3 Welche Geräte unterstützen Systemredundanz? 3 Welche Geräte unterstützen Systemredundanz? Tabelle 3-1 Baugruppe SIMATIC S7-400H ab V6.0 SIMATIC ET200 M IM153-4 PN High Feature ab V4.0 Weitere Informationen über Systemredundanz können Sie folgendem Beitrag entnehmen: Systemredundanz wird aktuell nicht von SIMOTION, SINAMICS und TMC Baugruppen unterstützt. Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/

11 4 Literaturhinweise 4 Literaturhinweise 4.1 Internet-Link-Angaben Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneter Informationen wieder. Tabelle 4-1 Themengebiet \1\ Referenz auf den Beitrag \2\ Siemens Industry Online Support \3\ Handbuch SIMATIC \4\ Handbuch SIMATIC NET Titel SIMATIC PROFINET Systembeschreibung SIMATIC NET Industrial Ethernet Switches SCALANCE X-200 Projektierungshandbuch Beitrags-ID: , V1.0, FAQ-1FB82C2C, 12/