西門子6SE6440-2UE17-5CA1

ICROMASTER 440 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。本系列有多種型號，額定功率范圍120W 到200kW 恒定（轉矩CT 控制方式），或者可達250kW （可變轉矩VT控制方式），供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現代進技術水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT ）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調制的開關頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護MICROMASTER 440 具有缺省的工廠設置數，它是給數量眾多的簡單的電動機控制系統供電的理想變頻驅動裝置。由于MICROMASTER 440 具有全面而完善的控制功能，在設置相關參數以后，它也可用于更高級的電動機控制系統

1.概述

  SCALANCE X200 系列交換機自從2004年8月推入市場，當時交換機只能接入環網，不能做環網管理器。在各個工業現場得到了廣泛的應用。2007年5月發布了X200系列新的硬件版本平臺，普通交換機可以用HSR（高速冗余）方法做環網管理器，允許重構時間為0.3秒。2009年1月又對軟件平臺做了更新，使X200系列交換機可以用MRP和HSR方法構成環網。其中用MRP（介質冗余協議）在環網中斷后，網絡重組時間大為0.2秒。"MRP" 方法滿足在IEC 61158中類別10 “PROFINET“中介質冗余協議(MRP) Media Redundancy Protocol 規定。

本文針對下列X200系列交換機： 

表1本文針對的X200系列交換機

X-200 以太網交換機從版本V4.0開始支持介質冗余MRP 和HSR方法.

2. MRP 

  MRP是介質冗余協議（Media Redundancy Protocol）的縮寫。它滿足IEC 61158中類別10“PROFINET“中介質冗余協議(MRP) Media Redundancy Protocol 規定. 在環網中斷后，網絡重組時間大為0.2秒。

2.1 使用MRP介質冗余協議必須滿足的要求

使用MRP介質冗余協議必須滿足下列要求：

 MRP 在環網拓撲中大支持50個交換機，超過此數目可能導致數據通訊的丟失。

 采用MRP的環網只能由支持此功能的設備組成。例如

      –工業以太網交換機

      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

    –通訊處理器

     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

 支持此功能的非西門子設備。

 所有設備通過自身的環網口互聯成環網。

 如果通過基于網絡的管理WBM Web Based Management, CLI or SNMP,需設置環網中所有的交換機"MRP Client"或自動冗余檢測"Automatic Redundancy Detection"，環網中至少有一個設備必須設置成自動冗余檢測"Automatic Redundancy Detection".

 所有的工業以太網交換機把Automatic Redundancy Detection設為缺省值。

 雙方傳輸介質的連接設置必須設為全雙工并且所有的環網口至少為100Mbps。否則可能有數據通訊的丟失。

下圖是采用MRP的環網中的設備可能的拓撲結構

圖1  MRP的環網中的設備可能的拓撲結構

2.2 在介質冗余的環網拓撲結構中使用MRP需滿足下列規則

在介質冗余的環網拓撲結構中使用MRP需滿足下列規則：

 在環網中所有連接的設備都是同一冗余域的成員。

 在環網中的一個設備充當冗余管理器，環網中所有其它設備都是冗余客戶端.

 不兼容MRP的設備能通過SCALANCE X交換機或帶CP1616的計算機連接到環網。

3.HSR

HSR是高速冗余(High Speed Redundancy) 的縮寫。在環網中斷時，允許重構時間為0.3秒。

用HSR介質冗余方法實現環網時，必須滿足下列條件：

  HSR在環網拓撲中大支持50個交換機，超過此數目可能導致數據通訊的丟失。

 采用HSR的環網只能由支持此功能的設備組成。例如

  X-400 工業以太網交換機, X-300工業以太網交換機，X-200工業以太網交換機和 OSM / ESM.

  所有設備通過自身的環網口互聯成環網.

 在環網必須設置一個設備為環網管理器。可通過設備面板的按鈕或 Web BasedManagement, CLI or SNMP.選擇"HSR Manager"設置來完成。

 環網中的其它設備要 "HSR Client"或"Automatic Redundancy Detection" 模式必須激活.可通過Web Based Management, CLI or SNMP進行設置。

 所有的工業以太網交換機把Automatic Redundancy Detection設為缺省值。

4.環網設置

X-200 工業以太網交換機軟件版本V4.0及以上支持介質冗余media redundancy methods MRP 和HSR.

X-200 工業以太網交換機軟件版本V3.1及以下 X-300 ，X-400工業以太網交換機軟件版本V2.3及以下和OSMs/ESMs 只支持 HSR 方法.

如以上新老版本混合構成的環網，只能用HSR 方法。

如果需要設備不需要額外的設置就能互聯形成一個MRP環網，必須用缺省的環網口。查看下表就能知道那些口是缺省的環網口。缺省的模式"Automatic Redundancy Detection" 自動設置成環。

如果設置一個HSR環，只能有一個設備設置成"HSR Manager"模式。環網中所有其它的設備必須設置成"Automatic Redundancy Detection"或"HSR Client".

如果一個總線型以太網絡中，一個設備為環網管理器，環網中的其它設備要設置成 "Automatic Redundancy Detection" 模式，環網管理器就會報在環網中有其他的環網管理器的報警。如果把總線型以太網連接成環網，報警就會消失。環網斷網結果和與上面報警現象一樣。

以下是X200交換機的缺省環網口：

表2  X200交換機的缺省環網口

西門子6SE6440-2UE17-5CA1

5.交換機軟件版本升級

 5.1 X200交換機軟件版本升級

 給交換機分配IP地址，在IE中鍵入交換機的IP地址，輸入管理員用戶和密碼。缺省用戶名和密碼均為：admin。

 點擊system>Version Numbers菜單，查看交換機版本號。下圖為交換機升級前的截圖：

圖2 交換機升級前

 交換機升級前環網設置的截圖：

圖3  交換機升級前環網設置

 點擊system>Save&Load HTTP菜單，再點擊firmware Files右側Browse…按鈕，選擇更新文件，再點擊Load按鈕，彈出對話框點擊OK按鈕。等待交換機更新重啟完成升級。下圖為交換機升級中的截圖：

圖4  交換機升級中

5.2 冗余模式說明

升級到V4.0的環網冗余的WBM菜單

圖5  升級到V4.0的環網冗余的WBM菜單

Enable ring redundancy使能環網冗余：

如果模塊是環網的一部分，則需使能；否則取消使能。

 Redundancy Mode冗余模式：設置模塊在環網中的角色。

 Automatic Redundancy Detection自動冗余檢測用于自動設置冗余模式。

在 "Automatic Redundancy Detection" 模式下，X-200工業以太網交換機自動檢測在環網中是否有一個"HSR Manager". 如果有，設備自動適應"HSR Client"的角色.如果沒有發現HSR manager ，所有設置為"Automatic Redundancy Detection"的設備相互協商以建立那個設備作為"MRP Manager"的角色. 其它設備自動設置成"MRP Client"模式.

 MRP Client 介質冗余客戶端用以選擇"MRP Client" 角色。

在采用 MRP的環網中, 至少有一個設備設置成"AutomaticRedundancy Detection" 或"MRP Manager (Auto)/Client"模式. 其它的設備可以選擇"MRP Client" 角色. 如果環網中所有設備除了一個設備設置成"MRP Client", 這臺設備自動適應 "MRP Manager"角色.如果環網有非Siemens設備，選擇"MRP Client" 模式。

 MRP Manager(Auto)/Client：介質冗余管理器（自動）/客戶端

如果設置成這個模式, 這臺設備企圖自動適應 "MRP Manager"角色。如果環網中有幾個設備設置成這個"MRP Manager(Auto)/Client"模式, 其中的一個設備自動采用"MRP Manager"模式。其它設備采用"MRP Client"模式.

 HSR Client：高速冗余客戶端

如果工業以太網交換機X-200希望使用用熱備功能，可以選擇"HSR Client"角色。

 HSR Manager  當設置 HSR 環網時, 只有一個模塊必須被設成HSR manager模式。

注意：

在基本的設定中, "Automatic Redundancy Detection" 模式被預先選擇。

6.總結和注意事項

 SCALANCE X200升級到V4.X后可用MRP和HSR方法構成環網。X-200以太網交換機從版本V3.1及更低版本、X-300 and X-400以太網交換機從版本V2.3及更低版本、OSMs/ESMs只支持介質冗余HSR方法. 如新老版本混合構成的環網，只能用HSR 方法。

 在環網中斷后，MRP方法網絡重組時間大為0.2秒；HSR方法網絡重組時間大為0.3秒.

 如采用本文第四章的缺省環網端口，不需要額外的設置就能互聯形成一個MRP環網。缺省的模式"Automatic Redundancy Detection" 自動設置成環。

 如果設置一個HSR環，只能有一個設備設置成"HSR Manager"模式。環網中所有其它的設備必須設置成"Automatic Redundancy Detection"或"HSR Client".

 MRP和HSR方法在一個環網中，不能混合使用。

故障處理經驗：

 如果環網管理器出現other RM in ring的報警，可查看是否環網斷線或確實設置了多個RM.正常時交換機RM為常亮綠燈，閃爍綠燈為不正常狀態。

 必須確保實際環網端口和設置的環網端口*。

1 *條件

1.1 硬件

•  S7-300/400 CPU和CP343-1/CP443-1

•  普通以太網卡/CP1613

•  CP5611/CP5613

1.2 軟件

•  1.2.1 Step7 V5.3/V5.4

•  1.2.2 WinAC RTX V4.1/2005

•  1.2.3 SIMATIC Net 2003/2005/2006

•  1.2.4 WinCC V6.0/6.2

本實例中采用了Step7 V5.4 SP3.1，WinAC RTX 2005(4.2) SP1 HF3，Simatic Net 2006(V6.4)和WinCC V6.2 SP2。

2 硬件組態

2.1 在SIMATIC Manager中新建一個項目，分別插入SIMATIC PC Station和SIMATIC 300 Station。如圖1

圖1

2.2 在SIMATIC PC Station中，分別插入WinCC Application，WinLC RTX，CP5613和IE General。如圖2

圖2

•  CP5613 作為WinLC RTX的DP接口。

•  IE General作為WinCC Application和WinLC RTX的以太網接口。

2.3 在SIMATIC 300 Station中，分別插入PS，CPU和CP343-1。如圖3

圖3

3 網絡組態和編程

3.1 在NetPro中為WinLC RTX建立與SIMATIC 300 Station的連接。如圖4

圖4

•  Connection Partner選擇SIMATIC 300 Station的CPU。

•  Connection Type選擇S7 connection。

3.2 在Properties-S7 connection中，為Local Connection End Point選擇One-way，即單邊通訊。如圖5

圖5

3.3在NetPro中為WinLC RTX建立與WinCC Application的連接。如圖6

圖6

•  Connection Partner選擇SIMATIC PC Station的WinCC Application。

•  Connection Type選擇S7 connection。

3.4在Properties-S7 connection中，為Communication Path的Interface選擇PLC internal。如圖7

圖7

3.5 在NetPro中編譯存盤。

4 程序配置

4.1 在SIMATIC 300 Station的CPU和PC Station的WinLC RTX中分別插入兩個DB Block用于數據交換。

•  4.2和4.3的步驟是將SIMATIC 300 Station的DB Block中的部分數據傳送至OS即WinCC中。

4.2 鼠標右鍵單擊DB Block，選擇Special Object Properties – Operator Control and Monitoring設置復選框。如圖8和圖9

圖8

圖9

•  選擇Operator Control and Monitoring。

4.3 打開DB Block，鼠標右鍵單擊要傳送的變量，選擇Object Properties設置Parameters。如圖10和圖11

圖10

圖11

•  在Attribute中輸入S7_m_c，在Value中輸入true。

4.4 在PC Station的WinLC RTX中插入OB35，在OB35中調用SFB14（GET）和SFB15（PUT），參數說明參見在線幫助。如圖12

圖12

5 OS編譯和組態

5.1 在SIMATIC Manager中選擇Options – ‘Compile Multiple OSs’ Wizard – Start，進行OS編譯和傳送。如圖13

圖13

5.2 在Select network connection中為SIMATIC 300 Station的CPU選擇TCP/IP作為WinCC unit。如圖14

圖14

5.3在Select network connection中為PC Station的WinLC RTX選擇Named Connection作為WinCC unit。如圖15

圖15

5.4 執行編譯和傳送，默認選擇Scope中的Entire OS，再次編譯可以選擇Changes。如圖16

圖16

5.5 在SIMATIC Manager中， 打開SIMATIC PC Station的WinCC Application中的OS。如圖17

圖17

5.6 在WinCC Explorer中，可以看到SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE已經自動添加到Tag Managerment中，SIMATIC 300 Station的CPU和SIMATIC PC Station的WinLC RTX中DB Block的部分數據也已經傳送到TCP/IP通道和Named Connections通道中。如圖18和圖19

圖18

圖19

6 運行測試

6.1 在NetPro中下載SIMATIC 300 Station。在SIMATIC Manager中下載SIMATIC 300 Station的CPU的DB Block。

•  在Set PG/PC Interface中為S7ONLINE（STEP7）選擇相應的接口參數，例如CP5613(MPI)或TCP/IP。

6.2 打開Station Configuration Editor，根據SIMATIC PC Station的硬件組態設置Components。如圖20

圖20

•  確認HW Config 中的SIMATIC PC Station的Name和Station Configuration Editor的Station Name*。

6.3 打開WinLC RTX，選擇RUN使WinLC RTX處于運行狀態。如圖21

圖21

6.4 在NetPro中下載SIMATIC PC Station。在SIMATIC Manager中下載SIMATIC PC Station的WinLC RTX的OB，DB和SFB Block。如圖22

圖22

•  在Set PG/PC Interface中為S7ONLINE（STEP7）選擇PC internal（local）。

•  下載完畢后，注意Station Configuration Editor中Status，Run/Stop和Connection的狀態。

6.5 打開SIMATIC PC Station中的WinLC RTX和SIMATIC 300 Station的CPU的變量監控，檢驗發送和接收的數據。如圖23

6.6 激活WinCC項目。如圖24和圖25

圖24