JZGKCHINA
工控技术分享平台
尊重原创 勿抄袭
勿私放其他平台
01
背景
近几年，随着德国的工业4.0、美国的工业互联网和中国的智能制造2025相继提出，国家层面正在大力支持发展工业制造行业等实体经济。这一春风也让相关工业领域收益良多，各行各业都努力提高信息化、智慧化进程。作为工业网络中势头正盛的工业以太网解决方案也越来越被大家所熟悉和接受，如何保障工业以太网满足工业行业中极为严苛的稳定性、冗余性要求？
IEC（国际电工委员会）也一直在推进和完善相关标准和技术，其中在2016年发布的IEC62439-3:2016中就发布了针对工业通信网络构建高可用性自动化网络协议的PRP(并行冗余协议Parallel Redundancy Protocol)和HSR（高可用性无缝冗余协议High-availability Seamless Redundancy）,通过这两种冗余协议，可以实现现场通信数据在传输过程中，当发生链路变化时，保证所有传输数据正常通信和安全性，无延时、无中断，实现真正的0丢包，本文主要简单介绍下PRP协议，HSR协议我们下文再叙。
02
协议工作原理说明
通过上图浅谈下PRP协议
通过上面网络结构可以看出，左右两侧是标准的网络设备，自动化专家们可以看做前端的PLC设备、后端的操作站设备，设备连接到就近的工业交换机端口上，这个交换机有点意思哦，它不是一般的交换机哦，如何实现上面说的0丢包的秘密就在这个交换机上啦。因为这台交换机可以支持PRP协议，交换机内部采用了高性能的FPGA芯片来支持PRP数据的传输。
交换机开启PPR功能后，当收到左侧PLC发来的数据在转发时，将数据复制成Type A/B 两份相同的数据(在数据包文末尾添加RCT字段，PRP后缀：0 x88FB)，通过交换机的两个PPR端口同时发送到上图中间那两个独立的网络中，这两个独立的网络没有什么特殊的要求，比如这两个网络可以是线型结构、环型结构，也可以是光纤/网线有线网络，也可以是2.4G/5.8GHz的WiFi无线网络。两个独立网络会再连接到右侧的同样支持PRP协议的交换机端口上，这时，交换机会识别收到的数据报文，先收到的执行转发操作给到HMI等设备，后收到的执行则丢弃操作。因此对于后端操作站而言，无论其传输过程中中间网络有任何问题，对它而言是无感的，都不会影响到其正常操作控制的数据的传输。
上述就是PRP冗余协议原理的简单介绍，它可以保障网络传输环节的冗余容错性和可靠稳定性。
PRP报文格式
03
应用场景
目前从应用行业看，0丢包协议主要用于对控制系统稳定性要求极高的行业中，比如电力系统，冶金、港口等控制系统中。
下图是国内某钢厂料场的堆取料机控制系统组网拓扑图。
组网介绍：
料场现场有19台堆取料机，其内部控制系统通过PRP交换机上联有线网络和WiFi网络两个独立网络，将数据上传至中控室PRP及后端HMI等各类系统。
特点：
通过上图组网结构，实现堆取料机数据可双网上联到中控室后台，当有线网络出现问题时，WiFi网络无缝保持控制网络的可用性、冗余性和稳定性。
作者简介
静仔：
正在努力减肥的小胖，目前专注工业交换机产品，熟悉伟联、容错、工控安全、远程运维等产品应用。
