DLR hay PRP: chọn cách dự phòng cho mạng EtherNet/IP

DLR hoạt động thế nào

Device Level Ring (DLR) là giao thức EtherNet/IP do ODVA định nghĩa để phát hiện và phục hồi một điểm lỗi trên mạng vòng (ENET-AT007E tr. 7). Mỗi vòng có ba vai trò:

• Ring supervisor — quản lý vòng. Lúc bình thường, supervisor chặn một trong hai cổng của nó để vòng không thành vòng lặp, nhưng vẫn gửi beacon ra cả hai cổng. Khi beacon không đi hết vòng, supervisor mở cổng bị chặn và dữ liệu chạy theo hai chiều tới hai phía điểm đứt (tr. 7–8, tr. 12).
• Ring participant — thiết bị trong vòng: chuyển tiếp dữ liệu và báo vị trí lỗi về supervisor.
• Redundant gateway (tùy chọn) — switch nối vòng ra phần còn lại của mạng nhà máy.

Chức năng supervisor mặc định tắt trên các thiết bị có khả năng làm supervisor, và mỗi vòng phải có ít nhất một supervisor (tr. 7). Vòng không có supervisor là một vòng lặp không kiểm soát, có thể gây bão broadcast làm tê liệt cả mạng (tr. 8).

Những con số cần nhớ

Vòng vượt 50 node phải được thử trước khi đưa vào sản xuất: càng nhiều node, khả năng xảy ra nhiều lỗi cùng lúc càng cao và thời gian phát hiện, phục hồi càng dài (tr. 9).

Quy tắc khi làm vòng

1. Chỉ một supervisor hoạt động. Thiết bị có precedence cao nhất thắng (bằng nhau thì MAC lớn hơn thắng); các supervisor còn lại tự thành back-up. Rockwell khuyến nghị cấu hình ít nhất một back-up supervisor (tr. 8–9).
2. Chỉ thiết bị hỗ trợ DLR nối trực tiếp vào vòng. Thiết bị một cổng hoặc không hỗ trợ DLR đi qua switch Stratix có DLR hoặc qua EtherNet/IP tap 1783-ETAP (tr. 9).
3. Một vòng một tốc độ — hoặc 100 Mbps, hoặc 1 Gbps. Trộn 1756-EN2TR (100 Mbps) với 1756-EN4TR (1 Gbps) được, nhưng phải đặt tốc độ cổng theo hướng dẫn: để auto-negotiate, riêng đoạn nối giữa hai node 1 Gbps kề nhau trong vòng 100 Mbps phải cố định 100 Mbps (tr. 10–11).
4. Cổng DLR không cấu hình STP, REP, EtherChannel, Flex Links, PRP, NAT, 802.1x hay port security theo MAC; cổng DLR phải full duplex (tr. 10).
5. Thứ tự đóng vòng: đi dây thành tuyến, chừa một đoạn chưa nối; cấu hình supervisor và DLR trên toàn bộ switch; nối đoạn cuối sau cùng (tr. 14–15).

Nối vòng ra mạng nhà máy

Có ba kiểu thường gặp: vòng thiết bị (tap làm supervisor), vòng thiết bị có switch Stratix (switch làm supervisor, gom chẩn đoán và làm uplink), và vòng toàn switch (tr. 17–19). Khi dùng hai redundant gateway, chức năng này chỉ có trên switch Stratix, và mọi thiết bị trong vòng phải tương thích với redundant gateway, nếu không kết nối có thể rớt khi hai gateway đổi vai (tr. 22, tr. 24). Stratix 5400 và 5800 hỗ trợ tới ba vòng trên một switch (tr. 29).

Vòng hỏng mà máy vẫn chạy — phải theo dõi

Đây là điểm dễ bị bỏ quên: sau một điểm đứt, I/O vẫn chạy bình thường, nên không ai biết vòng đã mất dự phòng cho tới khi đứt điểm thứ hai. Ứng dụng cần theo dõi trạng thái vòng (tr. 12). Supervisor báo trạng thái (0 bình thường, 1 lỗi vòng, 2 vòng lặp bất thường, 3 lỗi một phần, 4 đứt–nối liên tục) và địa chỉ IP/MAC của hai node hai bên điểm đứt (tr. 95). Thông tin đọc được từ Logix Designer, trang web của module, Stratix Device Manager, hoặc faceplate DLR dựng sẵn cho HMI (tr. 89–93).

PRP: hai mạng song song, không có thời gian phục hồi

Parallel Redundancy Protocol (IEC 62439-3) gửi mỗi gói tin đồng thời qua hai mạng độc lập, LAN A và LAN B; bên nhận giữ gói đến trước và bỏ gói đến sau, nên khi một mạng hỏng không có thời gian phục hồi và không mạng nào phải cấu hình lại (ENET-AT006D tr. 7). Thiết bị hai cổng PRP gọi là DAN; thiết bị thường nối cả hai mạng qua switch RedBox.

Quy tắc bắt buộc: không bao giờ nối thẳng LAN A với LAN B; hai mạng không dùng chung switch nào; DAN dùng cùng subnet trên cả hai mạng; switch hạ tầng phải cho MTU từ 1506 byte (tr. 16, tr. 21). Trên ControlLogix, 1756-EN2TP là module PRP; 1756-EN4TR hỗ trợ PRP từ firmware 4.001 (1756-TD003R tr. 4). Stratix 5400, 5410 và 5800 làm được RedBox (ENET-AT006D tr. 10–15, tr. 41). Trên Stratix 5700, DLR chỉ có ở một số mã — kiểm bảng mã hàng trước khi chọn (1783-TD002G tr. 44). Lưu ý: Rockwell đã ngừng bán Stratix 5700 từ 01/09/2024 và Stratix 5400 từ 30/01/2025 (trang sản phẩm rockwellautomation.com); dòng thay thế cho Stratix 5700 là Stratix 5200 — 1783-CMS10DN và 1783-CMS20DN có 2 vòng DLR và PRP (1783-TD002G tr. 29). Hai cách có thể kết hợp: một vòng DLR treo sau RedBox, mọi node trong vòng được bảo vệ bởi PRP (tr. 11).

So sánh nhanh

Nguồn bảng: ENET-AT006D tr. 7.

Chọn thế nào

DLR hợp với I/O phân tán, biến tần và HMI trong một khu vực — ít dây, không cần thêm switch, phục hồi trong vài mili giây. PRP dành cho nơi quá trình không chấp nhận bất kỳ khoảng gián đoạn nào và chấp nhận chi phí hai mạng. Cả hai đều phải được thử bằng cách rút dây thật trong FAT, không chỉ trên bản vẽ. Mã có hỗ trợ DLR: 1756-EN2TR, 1756-EN4TR, 1734-AENTR, PanelView Plus 7 hai cổng (mã có "22"), CompactLogix 5370 hai cổng, các dòng Stratix có DLR. Mạng hiện hữu dùng switch thường thì TDL khảo sát và thiết kế lại trên Stratix managed.