称重仪表—Profinet工业以太网通讯中的冗余设计

今天我们聊聊PROFINET工业以太网通讯中的冗余设计，随着工业系统的数字化、集成化、网络化，系统对可靠性的要求也越来越高。这两天有客户咨询我们的工业以太网产品是否支持S2冗余。我们咨询了赫优讯和HMS的相关专家，也查阅了一下资料。今天跟大家分享一下。

工业以太网通讯中的冗余系统主要有四种：介质冗余MRP、设备冗余、网络冗余和控制器冗余即S2冗余。我们重点聊聊介质冗余MRP和S2冗余。

介质冗余MRP是通过将线性网络拓扑改造成环形网络拓扑来实现的，这种改造不是简单的首位相连，而是通过介质冗余管理器来实现的。介质冗余管理器至少有两个端口，线型总线的首、尾分别接到这两个端口中。在正常情况下，冗余管理器会阻塞其中一个端口，仅使用另一个端口发送网络通信的数据报文，这个端口称为工作端口(static ringport)，被阻塞端口称为阻塞端口或隔离端口(isolated ring port)。因此，在正常情况下，这个环型网络还是以线型网络的方式在工作。

当网络中某处发生断线/连接故障时，冗余管理器会检测到这种故障，并把原来阻塞的端口打开。这样中断的网络又从另一个方向重新构成线型网络，从而使系統继续运行。这个过程，被称为网络重构。介质冗余MRP的功能需要主从设备都支持介质冗余功能。

S2控制器冗余是在同一个PROFINET环网中有两个PROFINET 主控制器。其中一个作为主控制器，另一个作为备用控制器。在正常情况下，主控制器与网络中所有的I/O设备建立"主连接"。"主连接"意味着控制器与I/O设备之间会进行数据交换，刷新输出/输出，就像普通的PROFINET网络中I/O控制器与I/O设备的关系一样；备用控制器与网络中所有的I/O设备建立"备用连接"。备用连接意味着控制器不能输出有效数据到I/O设备中，也不能对I/O设备进行任何修改。

 I/O设备同时连接主控制器与备用控制器，它需要有两个接口：一个接口连接主控制器，接收有效数据，刷新输入/输出；另一个接口连接备用控制器。

主控制器与备用控制器之间保持一种同步状态。当主控制器出现故障时，备用控制器会接管网络的控制权，将之前的"主连接"转换为"备用连接"，并将之前的"备用连接"转换为"主连接"，此时备用控制器转换为主控制器；当I/O设备接收到控制权转换请求时，它必须保证将最新的数据发送给新的主控制器。S2控制器冗余的功能需要主从设备都支持S2冗余功能。