工业以太网交换机-SCALANCE X200 环网组态

1.概述

SCALANCE X200 系列交换机自从2004年8月推入市场，当时交换机只能接入环网，不能做环网管理器。在各个工业现场得到了广泛的应用。2007年5月发布了X200系列新的硬件版本平台，普通交换机可以用HSR（高速冗余）方法做环网管理器，允许重构时间为0.3秒。2009年1月又对软件平台做了更新，使X200系列交换机可以用MRP和HSR方法构成环网。其中用MRP（介质冗余协议）在环网中断后，网络重组时间最大为0.2秒。“MRP” 方法满足在IEC 61158中类别10 “PROFINET“中介质冗余协议(MRP) Media Redundancy Protocol 规定。
本文针对下列X200系列交换机：
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表1本文针对的X200系列交换机

X-200 以太网交换机从版本V4.0开始支持介质冗余MRP 和HSR方法.
2. MRP
MRP是介质冗余协议（Media Redundancy Protocol）的缩写。它满足IEC 61158中类别10“PROFINET“中介质冗余协议(MRP) Media Redundancy Protocol 规定. 在环网中断后，网络重组时间最大为0.2秒。
2.1 使用MRP介质冗余协议必须满足的要求
使用MRP介质冗余协议必须满足下列要求：
MRP 在环网拓扑中最大支持50个交换机，超过此数目可能导致数据通讯的丢失。
采用MRP的环网只能由支持此功能的设备组成。例如

  –工业以太网交换机
  SCALANCE X-200 版本V4.0及以上
  SCALANCE X-200 IRT版本V4.0及以上
  SCALANCE X-300 版本V3.0及以上
  SCALANCE X-400 版本V3.0及以上
–通讯处理器
 CP 443-1 Advanced (6GK7 443-1GX20-0XE0) 版本V2.0及以上
 CP 343-1 Advanced (6GK7 343-1GX30-0XE0) 版本V2.0及以上
 CP 1616 (6GK1 161-6AA00) 版本V2.2及以上
 CP 1604 (6GK1 160-4AA00) 版本V2.2及以上

支持此功能的非西门子设备。
所有设备通过自身的环网口互联成环网。
如果通过基于网络的管理WBM Web Based Management, CLI or SNMP,需设置环网中所有的交换机"MRP Client"或自动冗余检测"Automatic Redundancy Detection"，环网中至少有一个设备必须设置成自动冗余检测"Automatic Redundancy Detection".
所有的工业以太网交换机把Automatic Redundancy Detection设为缺省值。
双方传输介质的连接设置必须设为全双工并且所有的环网口至少为100Mbps。否则可能有数据通讯的丢失。

下图是采用MRP的环网中的设备可能的拓扑结构
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图1 MRP的环网中的设备可能的拓扑结构

2.2 在介质冗余的环网拓扑结构中使用MRP需满足下列规则
在介质冗余的环网拓扑结构中使用MRP需满足下列规则：
在环网中所有连接的设备都是同一冗余域的成员。
在环网中的一个设备充当冗余管理器，环网中所有其它设备都是冗余客户端.
不兼容MRP的设备能通过SCALANCE X交换机或带CP1616的计算机连接到环网。

3.HSR
HSR是高速冗余(High Speed Redundancy) 的缩写。在环网中断时，允许重构时间为0.3秒。
用HSR介质冗余方法实现环网时，必须满足下列条件：
HSR在环网拓扑中最大支持50个交换机，超过此数目可能导致数据通讯的丢失。
采用HSR的环网只能由支持此功能的设备组成。例如
X-400 工业以太网交换机, X-300工业以太网交换机，X-200工业以太网交换机和 OSM / ESM.
所有设备通过自身的环网口互联成环网.
在环网必须设置一个设备为环网管理器。可通过设备面板的按钮或 Web BasedManagement, CLI or SNMP.选择"HSR Manager"设置来完成。
环网中的其它设备要 “HSR Client"或"Automatic Redundancy Detection” 模式必须激活.可通过Web Based Management, CLI or SNMP进行设置。
所有的工业以太网交换机把Automatic Redundancy Detection设为缺省值。

4.环网设置
X-200 工业以太网交换机软件版本V4.0及以上支持介质冗余media redundancy methods MRP 和HSR.
X-200 工业以太网交换机软件版本V3.1及以下 X-300 ，X-400工业以太网交换机软件版本V2.3及以下和OSMs/ESMs 只支持 HSR 方法.
如以上新老版本混合构成的环网，只能用HSR 方法。
如果需要设备不需要额外的设置就能互联形成一个MRP环网，必须用缺省的环网口。查看下表就能知道那些口是缺省的环网口。缺省的模式"Automatic Redundancy Detection" 自动设置成环。
如果设置一个HSR环，只能有一个设备设置成"HSR Manager"模式。环网中所有其它的设备必须设置成"Automatic Redundancy Detection"或"HSR Client".
如果一个总线型以太网络中，一个设备为环网管理器，环网中的其它设备要设置成 “Automatic Redundancy Detection” 模式，环网管理器就会报在环网中有其他的环网管理器的报警。如果把总线型以太网连接成环网，报警就会消失。环网断网结果和与上面报警现象一样。
以下是X200交换机的缺省环网口：
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表2 X200交换机的缺省环网口

5.交换机软件版本升级
5.1 X200交换机软件版本升级
对X200交换机软件进行版本升级，使用Web Based Management比较方便。步骤如下：
从SIEMENS网站下列网址下载firmware的最新版本

http://support.automation.siemens.com/CN/llisapi.dll?func=cslib.csinfo&lang=en&siteid=csius&objid=35227745
给交换机分配IP地址，在IE中键入交换机的IP地址，输入管理员用户和密码。缺省用户名和密码均为：admin。
点击system>Version Numbers菜单，查看交换机版本号。下图为交换机升级前的截图：
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图2 交换机升级前

交换机升级前环网设置的截图：
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图3 交换机升级前环网设置

点击system>Save&Load HTTP菜单，再点击firmware Files右侧Browse…按钮，选择更新文件，再点击Load按钮，弹出对话框点击OK按钮。等待交换机更新重启完成升级。下图为交换机升级中的截图：
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图4 交换机升级中

5.2 冗余模式说明

升级到V4.0的环网冗余的WBM菜单
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图5 升级到V4.0的环网冗余的WBM菜单

Enable ring redundancy使能环网冗余：
如果模块是环网的一部分，则需使能；否则取消使能。
Redundancy Mode冗余模式：设置模块在环网中的角色。
Automatic Redundancy Detection自动冗余检测用于自动设置冗余模式。

在 “Automatic Redundancy Detection” 模式下，X-200工业以太网交换机自动检测在环网中是否有一个"HSR Manager". 如果有，设备自动适应"HSR Client"的角色.如果没有发现HSR manager ，所有设置为"Automatic Redundancy Detection"的设备相互协商以建立那个设备作为"MRP Manager"的角色. 其它设备自动设置成"MRP Client"模式.
MRP Client 介质冗余客户端用以选择"MRP Client" 角色。

在采用 MRP的环网中, 至少有一个设备设置成"AutomaticRedundancy Detection" 或"MRP Manager (Auto)/Client"模式. 其它的设备可以选择"MRP Client" 角色. 如果环网中所有设备除了一个设备设置成"MRP Client", 这台设备自动适应 “MRP Manager"角色.如果环网有非Siemens设备，选择"MRP Client” 模式。
MRP Manager(Auto)/Client：介质冗余管理器（自动）/客户端

如果设置成这个模式, 这台设备企图自动适应 "MRP Manager"角色。如果环网中有几个设备设置成这个"MRP Manager(Auto)/Client"模式, 其中的一个设备自动采用"MRP Manager"模式。其它设备采用"MRP Client"模式.
HSR Client：高速冗余客户端

如果工业以太网交换机X-200希望使用用热备功能，可以选择"HSR Client"角色。
HSR Manager 当设置 HSR 环网时, 只有一个模块必须被设成HSR manager模式。

注意：
在基本的设定中, “Automatic Redundancy Detection” 模式被预先选择。
6.总结和注意事项
SCALANCE X200升级到V4.X后可用MRP和HSR方法构成环网。X-200以太网交换机从版本V3.1及更低版本、X-300 and X-400以太网交换机从版本V2.3及更低版本、OSMs/ESMs只支持介质冗余HSR方法. 如新老版本混合构成的环网，只能用HSR 方法。
在环网中断后，MRP方法网络重组时间最大为0.2秒；HSR方法网络重组时间最大为0.3秒.
如采用本文第四章的缺省环网端口，不需要额外的设置就能互联形成一个MRP环网。缺省的模式"Automatic Redundancy Detection" 自动设置成环。
如果设置一个HSR环，只能有一个设备设置成"HSR Manager"模式。环网中所有其它的设备必须设置成"Automatic Redundancy Detection"或"HSR Client".
MRP和HSR方法在一个环网中，不能混合使用。

故障处理经验：
如果环网管理器出现other RM in ring的报警，可查看是否环网断线或确实设置了多个RM.正常时交换机RM为常亮绿灯，闪烁绿灯为不正常状态。
必须确保实际环网端口和设置的环网端口一致。