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西門子PLC模塊6ES7321-1BH50-0AA0

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更新時間:2022-06-01 12:50:03瀏覽次數(shù):8次

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冗余環(huán)網(wǎng),各臺交換機(jī)通過冗余環(huán)口依次進(jìn)行連接,如下圖高速冗余環(huán)網(wǎng)HSR。SCALANCE X400可以作為冗余管理器RM,管理冗余環(huán)網(wǎng),為了保證系統(tǒng)的快速重構(gòu)和穩(wěn)定性多50個交換機(jī)連接在環(huán)上。除了其它交換機(jī)需要設(shè)置冗余環(huán)口,在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下,RM的其中的一個冗余環(huán)口會處于斷開狀態(tài)。這樣整個網(wǎng)絡(luò)處于一種線型結(jié)構(gòu)。冗余管理器監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的連接線斷開或交換機(jī)故障,它會通過一個替代路徑恢復(fù)另外一種線型結(jié)構(gòu)。整個網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)時間小于0.3秒。如果問題被消除,會恢復(fù)原有的線型結(jié)構(gòu)。在一個環(huán)網(wǎng)中,只能存在一個交換機(jī)組成冗余管理器。環(huán)網(wǎng)可以是電氣環(huán)網(wǎng)也可以是光纖環(huán)網(wǎng),也可以是電氣和管線混合的環(huán)網(wǎng)。另外,可以利用SCALANCE X 400的千兆端口,組成高速冗余的千兆環(huán)網(wǎng)。

高速冗余環(huán)網(wǎng)HSR                                          環(huán)間熱備STBY

環(huán)網(wǎng)之間的冗余備份STBY,通過兩臺交換機(jī)各自連接到另外一個環(huán)網(wǎng)的兩臺交換機(jī),如上圖環(huán)間熱備STBY。僅需要在同一個環(huán)網(wǎng)中的兩個交換機(jī)A和B(與另外一個環(huán)網(wǎng)進(jìn)行冗余連接)進(jìn)行組態(tài),即可完成環(huán)網(wǎng)之間的連接冗余。這兩個交換機(jī)A和B通過網(wǎng)絡(luò)相互交換數(shù)據(jù)來同步它們的運行狀態(tài),其中一臺設(shè)備作為Master,另外一臺設(shè)備作為Slave。在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下,僅是Master與另外一個環(huán)網(wǎng)的連接是激活的,即通訊數(shù)據(jù)通過該連接完成兩個環(huán)網(wǎng)之間的通訊。如果Master的連接斷開或Master交換機(jī)故障,這時Salve會激活其連接,這時兩個環(huán)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)就通過Slave的連接來完成。如果故障恢復(fù),Master會重新作為環(huán)網(wǎng)之間的激活連接。STBY可以是電氣連接也可以是光纖連接。另外,可以利用
SCALANCE X 408的千兆端口,組成千兆環(huán)網(wǎng)冗余熱備。

SCALANCE X 400冗余環(huán)網(wǎng)組態(tài):

配置RM對于SCALANCE X414-3E,可以使用Slot 4上CPU的DIP開關(guān),具體方式如下:
交換機(jī)狀態(tài)意義
RMOFFSCALANCE X414-3E不作為RM
ONSCALANCE X414-3E作為RM
STBY 該功能無效,需要軟件配置。

當(dāng)R1和R2的DIL開關(guān)都為ON狀態(tài),也可以使用Web頁面來設(shè)置。點擊目錄樹X-400?Ring Config,使能Redundancy Manager(RM) enabled。

配置RM對于SCALANCE X408,僅需要通過Web頁面來設(shè)置。點擊目錄樹X-400?Ring Config,使能Redundancy Manager(RM) enabled。點擊Set Values按鈕結(jié)束設(shè)置。

配置環(huán)口環(huán)網(wǎng)中設(shè)置完畢RM后,所有的交換機(jī)SCALANCE X414-3都需要同時設(shè)置環(huán)口。設(shè)置環(huán)口可以通過CPU槽上DIL開關(guān)來設(shè)置,具體方式如下:
交換機(jī)狀態(tài)意義
R1OFFSlot5槽上的千兆端口作為環(huán)口。
R2OFF
R1ONSlot6槽上的端口12作為環(huán)口。
R2OFF
R1OFFSlot6槽上的端口1是環(huán)口,Slot7槽上的端口1是環(huán)口。
R2ON
R1ON禁止DIL設(shè)置環(huán)網(wǎng)冗余。
R2ON

當(dāng)R1和R2的DIL開關(guān)都為ON狀態(tài),也可以使用Web頁面來設(shè)置。點擊目錄樹X-400 ? Ring Config,使能Ring Redundancy enabled并選擇環(huán)網(wǎng)連接的環(huán)口。點擊Set Values按鈕結(jié)束設(shè)置。
這樣SCALANCE X414-3E作為RM的組態(tài)如下:

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非RM的SCALACNE X414-3E的組態(tài)如下:

配置環(huán)口對于SCALANCE X408,僅需要通過Web頁面來設(shè)置。點擊目錄樹X-400 ? Ring Config,使能Ring Redundancy enabled并選擇環(huán)網(wǎng)連接的環(huán)口。點擊Set Values按鈕結(jié)束設(shè)置。
這樣SCALANCE X408作為RM的組態(tài)如下:

非RM的SCALACNE X408的組態(tài)如下:

 

SCALANCE X 400環(huán)網(wǎng)間熱備組態(tài):

配置STBY參考上圖,環(huán)間熱備STBY,對于SCALANCE X400,熱備另外一個環(huán)僅需要設(shè)置在同一個環(huán)網(wǎng)中的兩個交換機(jī)A和B進(jìn)行組態(tài),即可完成環(huán)網(wǎng)之間的連接冗余。SCALANCE X 400通過Web頁面來設(shè)置。對于A和B,點擊目錄樹X-400?Standby Mask,使能Standby Connection enabled。設(shè)置名字STBY(可任意設(shè)置),不過兩臺交換機(jī)A和B需要設(shè)置相同的名字,需要注意大小寫,不過同一環(huán)網(wǎng)中只能有一對交換機(jī)使用這個名字,可以有多對用于環(huán)網(wǎng)間熱備,每一組(對)擁有不同于其它組一的名字。然后使能STBY環(huán)口監(jiān)視,通過該端口連接另外一個環(huán)。A是Port11.1,B是Port10.2。A和B可以使用不同的端口來連接另外一個環(huán)。交換機(jī)A的STBY組態(tài):

 交換機(jī)B的STBY組態(tài):

MAC地址大的交換機(jī)為Master。

PROFINET循環(huán)的實時通信報文基于IEEE802.3,具有4個字節(jié)的VLAN標(biāo)簽(IEEE802.1p),該標(biāo)簽其中的3個位可以表示PROFINET實時數(shù)據(jù)的優(yōu)先級,參考圖1 PROFINET實時報文。


圖1 PROFINET實時報文

PROFINET循環(huán)的實時數(shù)據(jù)報文具有優(yōu)先級,且用戶優(yōu)先級為6。VLAN標(biāo)示符VID=0表示報文僅包含優(yōu)先級信息,而不是一個有效地VLAN標(biāo)識。
報文具有“用戶優(yōu)先級”符合IEEE802.1p標(biāo)準(zhǔn),IEEE802.1p具有如下特點:
支持IEEE802.1p的交換機(jī)會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級的數(shù)據(jù),IEEE802.1p標(biāo)準(zhǔn)

  • 通過在OSI 2層給數(shù)據(jù)加入優(yōu)先級以及交換機(jī)中的不同隊列分配,實現(xiàn)加速報文轉(zhuǎn)發(fā)。
  • TCI中包含表示服務(wù)種類(Class of Service)的3個位,這樣CoS服務(wù)就有8個優(yōu)先級,其中0為低優(yōu)先級,而7為高優(yōu)先級。
  • 不同的應(yīng)用按照不同的方式進(jìn)行處理
  • 賦予實時應(yīng)用更高的優(yōu)先級
  • 賦予普通的應(yīng)用較低的優(yōu)先級
    這樣在IEEE802.1p的支持下,用戶終端主機(jī)能請求所提交流量的優(yōu)先等級,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備則在幀頭上設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)記予以實施。802.1p可以將以太網(wǎng)中的流量分為8個優(yōu)先等級,將時間敏感的視頻/音頻以較高的優(yōu)先級在交換式以太網(wǎng)中傳送,以支持以太網(wǎng)上各類業(yè)務(wù)的QoS。參考表1 。
種類描述優(yōu)先級
語音高優(yōu)先級;保證幾路音頻延遲時間小且保證高的語音質(zhì)量76
視頻視頻優(yōu)先于其它數(shù)據(jù)服務(wù)4,5
盡力的通信應(yīng)用數(shù)據(jù)包,比如Internet沖浪或者設(shè)備需要QoS服務(wù)3,0
背景通信較低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)通信服務(wù),比如下載,打印等,不需要固定的等待時間和流量需求1,2

表1

目前,許多以太網(wǎng)交換機(jī)都能夠支持多優(yōu)先級業(yè)務(wù)的分類處理,即支持IEEE802.1p,根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的“用戶優(yōu)先級”字段內(nèi)容的不同進(jìn)行緩存、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等操作。理想情況下,以太網(wǎng)交換機(jī)能支持的優(yōu)先級與802.1p規(guī)定的優(yōu)先級相同,但實際情況有時并非如此。
西門子的SCALANCE X以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品中,X-00系列具有兩個優(yōu)先級堆棧,高的優(yōu)先級堆棧處理具有用戶優(yōu)先級4,5,6,7的數(shù)據(jù),低的優(yōu)先級堆棧處理具有用戶優(yōu)先級3,0,1的數(shù)據(jù)。對于SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列所支持的優(yōu)先級與IEEE802.1p所規(guī)定的優(yōu)先級相同。具有4個優(yōu)先級堆棧,每個堆棧處理不同用戶優(yōu)先等級的數(shù)據(jù),參考圖2 SCALANCE X交換機(jī)優(yōu)先級堆棧。SCALANCE X以太網(wǎng)交換機(jī)會根據(jù)數(shù)據(jù)的用戶優(yōu)先級的不同由內(nèi)部不同的優(yōu)先級堆棧來處理。這也表明SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列的產(chǎn)品可以細(xì)分用戶優(yōu)先級的數(shù)據(jù),對于用戶優(yōu)先級6,7由高優(yōu)先級堆棧處理優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。


圖2 SCALANCE X交換機(jī)優(yōu)先級堆棧

SCALANCE X以太網(wǎng)交換機(jī)會優(yōu)先對高優(yōu)先級的堆棧中的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。參考圖3 IEEE802.1p報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則。幀1正在被發(fā)送,表明不會中斷正在發(fā)起的數(shù)據(jù)傳輸。幀2的優(yōu)先級低于幀3,所以優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)幀3。終端口1的數(shù)據(jù)幀發(fā)送順序為幀1,幀3,幀2。


圖3 IEEE802.1p報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則

除此以外,X200系列以上的SCALANCE X交換機(jī)不但可以在Step7中作為IO設(shè)備進(jìn)行組態(tài),也可以在Step7中實現(xiàn)集成診斷。參考圖4 交換機(jī)組態(tài)。


圖4 交換機(jī)組態(tài)

在使用SCALANCE X300和SCALANCE X400系列的交換機(jī)應(yīng)用在PROFINET實時應(yīng)用中,由于這兩種系列的交換機(jī)不但支持IEEE802.1p還支持IEEE802.1Q,即VLAN。那么這兩類以太網(wǎng)交換機(jī)則認(rèn)為VLAN ID=0的幀不帶有VLAN標(biāo)簽。這意味著PROFINET實時報文(VID=0)在這兩類交換機(jī)之中轉(zhuǎn)發(fā)不具有優(yōu)先級,與普通的數(shù)據(jù)一樣,不會被交換機(jī)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。所以在使用這兩類交換機(jī)時,需要特別注意,這種情況下,可以使用2種方式來改善:
種情況,就是使用SCALANCE X200系列以下的交換機(jī),這樣由于這些系列的交換機(jī)不支持IEEE802.1Q,僅支持IEEE802.1p,所以會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)PROFINET實時數(shù)據(jù)。
第二種情況,如果使用SCALANCE X300/400時,且PROFINET實時數(shù)據(jù)與普通數(shù)據(jù)在一個通道上進(jìn)行傳輸,需要給PROFINET的數(shù)據(jù)傳輸通道設(shè)置VLAN。例如圖5 組態(tài)舉例。PROFINET IO控制器和IO設(shè)備的PROFINET實時通信與PC1和PC2的普通通訊,例如TCP/IP,共同占用2臺SCALANCE X400之間的通道。由于SCALANCE X400支持IEEE802.1Q,交換機(jī)會認(rèn)為PROFINET 實時數(shù)據(jù)與普通的TCP/IP數(shù)據(jù)的優(yōu)先級一樣,這樣不會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)PROFINET實時數(shù)據(jù)。

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