网络拓扑和介质冗余网络拓扑网络交换技术允许使用大量节点建立扩展网络，从而简化网络扩展。可以实现哪些拓扑？使用 X-200工业以太网交换机可以实现总线、环型或星型拓扑。说明确保相关设备的电缆长度未超出Zui大允许长度。您可以在操作说明的技术规范部分中找到有关允许的电缆长度的信息。电气环网型拓扑和光纤环网型拓扑部分，以X206-1、X208 或 X204-2 作为冗余管理器为例为提高可用性，可将由 X-200工业以太网交换机及冗余管理器组成的光学或电气总线拓扑闭合形成环网。下列工业以太网交换机可组态为冗余管理器：• SCALANCEX‑200• SCALANCE X‑300• SCALANCE X‑400• OSM/ESM 版本 2首先通过 X-200工业以太网交换机的环网端口将其相连，形成一条总线。然后在两端连接作为冗余管理器运行的交换机，将线闭合形成环网。当交换机用作冗余管理器时，如果网络无故障地运行，则环端口将相互隔离。工业以太网交换机作为冗余管理器运行时，通过其环网端口监视所连接的总线。如果连接的总线中断，则接通环网端口；也就是说，通过该备用路径重新建立可正常工作的总线。重新组态将在0.3 秒内完成。问题消除后，将立即恢复原始拓扑；换句话说，冗余管理器中环端口彼此之间的连接将再次断开。3.2介质冗余选项可以采用多种办法来增强具有光学或电气线性总线拓扑的工业以太网网络的可用性。• 网络网格化• 并联传输路径•使线性总线拓扑闭合成环型拓扑3.3环型拓扑中的介质冗余环型拓扑的结构环型拓扑中的节点可以是外部交换机和/或通信模块的集成交换机。要建立具有介质冗余的环型拓扑，需要将线性总线拓扑的两个自由端接到同一个设备中。使用环中某设备的两个端口（环网端口）可使线性总线拓扑闭合成环网。该设备就是冗余管理器。环中的所有其它设备是冗余客户端。设备的两个环网端口是用来与环型拓扑中相邻两个设备建立连接的端口。可在相关设备的组态中选择并设置环网端口。在STEP 7 和 S7 以太网 CP 模块上，环网端口的端口号后标有“R”。说明在物理关闭环网之前，请将 STEP 7项目的组态下载到各个设备。环型拓扑中介质冗余的工作原理使用介质冗余功能时，如果环在某点中断，则将重新组态各设备间的数据路径。重新组态拓扑后，可再次在生成的新拓扑中访问到设备。在冗余管理器中，如果网络未中断，则2个环网端口彼此是断开的。这可防止数据帧循环传送。就数据传输而言，该环型拓扑是一个线性总线拓扑。冗余管理器用于监视环型拓扑。它通过从环网端口1 和环网端口 2发送测试帧来执行监视。测试帧沿两个方向在环中传播直到到达冗余管理器的另一个环网端口。环中两个设备间的连接中断或其中某个设备发生故障都会导致环中断。如果冗余管理器的测试帧由于环网内的中断不再能够到达另一个环网端口，则冗余管理器将连通自身的两个环网端口。这一替代路径将以线性总线拓扑形式再次恢复所有剩余设备的功能性连接。中断消失后，将再次建立原通信路径，断开冗余管理器的两个环网端口并通知冗余客户机该变化。然后，冗余客户机使用新路径连接到其它设备。环中断到恢复线性拓扑的时间称为重新组态时间。如果冗余管理器故障，环将变成普通的线性总线。介质冗余方法SIMATICNET 产品支持以下介质冗余方法：• HRP（高速冗余协议）重新组态时间：0.3 秒• MRP（Media RedundancyProtocol，介质冗余协议）重新组态时间：0.2 秒这些方法的机制相类似。不能在一个环中同时使用 HRP 和MRP。网络拓扑和介质冗余3.3 环型拓扑中的介质冗余SCALANCE X-200 V5.2.7 / SCALANCEX-200IRT V5.5.230 配置手册, 11/2023, C79000-G8952-C285-153.4MRP“MRP”方法符合以下标准中规定的“介质冗余协议”(MRP, Media Redundancy Protocol)：IEC62439‑2:2021 Industrial communication networks ‑ High availabilityautomationnetworks Part 2: Media Redundancy Protocol(MRP)环中断后的重新组态时间Zui长为 200 ms。拓扑下图显示了使用 MRP 的环中设备的可能拓扑。支持 MRP介质冗余协议的环型拓扑示例以下规则适用于使用 MRP 的具有介质冗余的环型拓扑：•在环型拓扑中连接的所有设备属于同一个冗余域的成员。• 环中的一个设备用作冗余管理器。• 环中的所有其它设备是冗余客户端。非 MRP兼容的设备可通过 SCALANCE X 交换机或带具有 MRP 功能的 CP 的 PC 连接到环中。要求使用 MRP介质冗余协议进行无故障操作的要求如下：• 在具有Zui多 50 个设备的环型拓扑中支持 MRP。超过此设备数可能导致通信数据丢失。•要在其中使用 MRP 的环只能包括支持此功能的设备。这些设备包括某些工业以太网 SCALANCE X 交换机、某些适用于SIMATIC S7 和 PG/PC 的通信处理器 (CP) 或支持此功能的非 Siemens 设备等。•所有设备必须通过其环网端口互连。在两台 SCALANCE X 工业以太网交换机之间可实现Zui长 3 km 的多模连接和Zui长 26 km的单模连接。在更远的距离，指定的重新组态时间可能更长。• 必须在环中的所有设备上启用“MRP”。•所有环网端口的连接设置（传送介质/双工）必须设置为全双工和至少 100 Mbps。否则，可能丢失通信数据。– STEP7：在属性对话框的“选项”(Options) 选项卡中将环中涉及的所有端口设置为“自动设置”(Automaticsettings)。– WBM：如果通过基于 Web 的管理进行组态，环网端口会自动设置为自动协商。参见环网 (页75)说明设备数除了 PROFINET IO 系统，含有Zui多 100 台 SCALANCE X-200 和 SCALANCEX-300 工业以太网交换机的拓扑也已成功通过测试。3.5 MRPD冗余方法 MRPD（具有重复路径的介质冗余）在 IEC 61158第 5 和第 6 部分类型 10“PROFINET”中对 MRPD 过程进行了说明。 通过该过程可实现 PROFINET IRT冗余。在 MRPD 中，会复制循环 IRT 帧并通过不同路径将其发送到接收方。 在 STEP 7中规划两条冗余路径。从而在整个网络或其中一部分采用环型拓扑时，可以使用两条不同的路径。网络拓扑和介质冗余3.5MRPDSCALANCE X-200 V5.2.7 / SCALANCE X-200IRT V5.5.232 配置手册,11/2023, C79000-G8952-C285-15要求• 涉及到的所有设备必须都支持 IRT。• 涉及到的所有设备必须都支持MRPD。对于工业以太网交换机是指以下设备：– 自固件版本 V5.0 开始的 SCALANCE X‑200IRT• 从 V5.5SP1 版本开始的 STEP 7项目工程只能在 STEP 7 中组态MRPD，而不存在其它组态选项。为了避免形成回路并确保其它类型通信的冗余，MRPD 始终需要使用 MRP。如果在 STEP 7 中激活MRP，则具有 IRT 和 MRPD 功能的产品会自动使用 MRPD。必须使用“高性能”版本的IRT，并且必须对网络的拓扑进行组态。3.6 HRP说明名称更改介质冗余协议“高速冗余协议”的缩写已经从 HSR 更改为HRP。这只是名称的更改；功能并未修改。 HSR 和 HRP 节点可以在环网中一起运行。使用“HRP”媒介冗余方法，可在环中断后的0.3 秒时间内完成重新组态。要求要无故障运行 HRP，必须满足以下要求：• 在具有Zui多 50 个设备的环型拓扑中支持 HRP。在含有SCALANCE X-200 和 SCALANCE X-300 工业以太网交换机的拓扑中，Zui多支持100个节点。超过此设备数可能导致通信数据丢失。• 要在其中使用 HRP 的环只能包括支持此功能的设备。 例如，这包括下列设备：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。网络拓扑和介质冗余3.6HRPSCALANCE X-200 V5.2.7 / SCALANCE X-200IRT V5.5.2配置手册, 11/2023,C79000-G8952-C285-15 33• 所有设备必须通过其环网端口互连。在两台工业以太网交换机之间可实现Zui长 3 km的多模连接和Zui长 26 km 的单模连接。在更远的距离，指定的重新组态时间可能更长。•必须将环中一个设备组态为冗余管理器，通过选择“HRP 管理器”(HRP Manager) 设置来执行。可以通过设备前面板上的按钮、基于 Web 的管理、CLI 或 SNMP 来完成此组态。• 在环中所有其它设备上，必须激活“HRP客户机”(HRP Client) 或“自动冗余检测”(Automatic Redundancy Detection)模式。可以通过基于 Web 的管理、CLI 或 SNMP 来执行此操作。• Zui初的默认设置是“HRP客户机”或“自动冗余检测”模式。
网段的冗余耦合耦合选项下图所示两个网段的耦合示例可通过X-200IRT、X-300 和 X-400 工业以太网交换机来实现。这需要这些设备的备用功能，可以通过基于 WEB 的管理或 CLI来设置。如果启用了备用功能，将通过 X-200IRT 工业以太网交换机上 RM LED 来指示。SCALANCE X-200IRT既可作为冗余管理器运行，也可在备用模式中运行。下图显示了具有两个 SCALANCE X-200IRT 设备的 SCALANCEX-200 环网冗余链路。冗余链路（X202-2IRT：备用功能激活后，左侧设备为主站，右侧设备为从站。）对于图示的冗余链路，两台X‑200IRT 工业以太网交换机必须在一个网段中组态。在基于Web 的管理、命令行接口中或通过 SNMP访问设置此组态。有关详细信息，请参见组态手册《SCALANCE X-200 工业以太网交换机》。在组态中连接的两台 X-200IRT工业以太网交换机相互交换数据帧，这样可同步它们的工作状态。此时，一台设备的角色为备用主站，另一台设备为备用从站。如果没有问题，仅激活从主站到另一网段的链路。如果此链路失败（例如，由于链路断开或设备故障），只要问题仍然存在，从站就会激活其链接。重新组态将在0.3 秒内完成。
生成树、介质冗余和被动侦听如果想要将 STP 网段连接到MRP 或 HRP 环网的多个设备，则需要在环网的所有设备上启用被动侦听 ①。 由于被动侦听支持 STP BPDU的转发，因此不存在帧循环情况。简介简介工业以太网交换机提供范围广泛的设置和诊断功能。 要通过网络访问这些功能，可使用Internet协议。Internet 协议具有自身的使用 IP 地址的寻址机制。 作为 ISO/OSI 参考模型第 3 层协议，IP协议与允许灵活地址分配的硬件无关。 与第 2 层通信（其中，MAC地址yongjiu性地分配给设备）不同，这要求必须明确为设备分配一个地址。本部分介绍了 IP地址的结构以及用工业以太网交换机进行地址分配的各种选项。说明不能使用基于 Web 的管理进行 X-200 工业以太网交换机 IP地址的初始分配，因为此组态工具只能在 IP 地址已存在时使用。RFC 1518 和 RFC 1519 的地址类别一个 IP 地址由 4个字节组成。每个字节由一个十进制数表示，并且用点与前一个字节隔开。结果得到如下结构，其中的 XXX 代表一个介于 0 到 255之间的数字：XXX.XXX.XXX.XXXIP 地址由网络 ID 和主机 ID 这两部分组成，因此可以创建不同的子网。 根据用作网络ID 与主机 ID 的 IP 地址字节，可以将 IP 地址归到特定的地址类别中。