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PAGEPAGE2第9次课程教学方案备课时间备课教师教学时间教学地点周次课时数4教学内容(章、节)模块/单元第4章网络冗余技术 24.4PRP/HSR并行冗余协议和高可靠性无缝冗余协议教学目标和要求掌握PRP和HSR平行冗余协议基本原理培养学生具备需求分析的能力培养学生耐心、细致和认真的工作精神教学重点PRP和HSR平行冗余协议基本原理熟练掌握平行冗余配置教学难点熟练掌握平行冗余配置教学方法教学方法:1.启发式教学2.情境教学法教学手段:1.讲解2.教师演示3.学生实践使用媒体资源eq\o\ac(□,√)纸质材料eq\o\ac(□,√)多媒体课件□网络资源□其他资源:使用教具、设备、设施等多媒体计算机、投影机两台安装有博途软件的电脑、两台S7-1200PLC、四台SCALANCE-XB-208工业交换机、两台SCALANCE-XM-408工业交换机,两台SCALANCEX204RNA交换机及网线若干。。作业练习课后记(空白不够可添加附页)教学内容(板书)教学步骤、方法及学生活动教学管理:点名记录考勤,上交手机一、实验室安全〖实训室日常安全措施〗1、不要随意更换鼠标和键盘,机器使用有问题请及时向老师反映。2、严禁在实训室吃各种食物,请将水杯拧紧放好,注意不要将水泼洒在键盘上。3、未经允许不得随意使用实训室电源给手机充电或使用其他电子设备。4、发现有安全隐患的电子设备应及时报告老师,不要擅自动手。5、下课后请整理好桌面杂物、将机器正常关闭后再离开。6、每天课后安排2名学生整理实训室,打扫卫生、关闭电源、关好门窗。引导学生了解整个课程的教学设计;了解这个课程的组成要素和实施要求二、理论讲解4.4PRP/HSR并行冗余协议和高可靠性无缝冗余协议HSR/PRP全称分别为高可靠性无缝冗余(High-availabilitySeamlessRedundancy)与并行冗余协议(ParallelRedundancyProtocol)。最初,该标准主要目的是为了满足IEC61850-5中所提到的变电站自动化应用中各通信组件或服务故障所要求的恢复时间问题,但协议设计时的通用性,使得这两项协议能不仅仅适用于变电站的应用场景下,而是成为一项工业网络中的通用解决方案。HSR/PRP协议位于IEC62439其中的第3部分,即IEC62439-3,2008年第一版的协议中只有PRP协议,HSR协议是在2010年的第二版中才添加进去的。在应用场景上,HSR协议可以实现单环网,PRP协议可以实现双环网和双星网。下面我们介绍PRP协议的工作原理。1.PRP协议基本概念PRP协议在数据转发时,提供了两条不同的链路进行链路冗余备份,如图4-13所示。其中:SAN(SinglyAttachedNode)表示单端口设备,不实现PRP功能。DANP(DoublyAttachedNodeimplementingPRP)表示PRP的双端口设备,可直接发送PRP流量。REDBOX(RedundancyBox)表示将SAN传入的流量转换成PRP流量发送出去的冗余盒。PRP冗余机制主要依靠两个逻辑或物理独立的子网(网络A和网络B)分别传送相同的PRP数据帧来实现。图4-13PRP协议网络拓扑图2.PRP协议工作原理发送方将原始数据帧A复制一份,并在两份数据帧中添加了特定字段RCT,形成PRP数据帧,即数据帧B和数据帧C,分别从自身的两个端口发送给网络A和网络B,最终都会到达同一个P接收方。接收方从两个端口分别接收到这两份带有PRP信息的数据帧后,会经过一系列的数据帧处理算法,依据“先来后到”的原则,将后到达的PRP数据帧丢弃,仅保留一份先到达的PRP信息数据帧,再将特定字段RCT去掉后,还原成原始的数据帧A,传递给上层。3.PRP数据帧PRP协议在设备的内部实现只是在标准以太网设备的介质访问控制MAC子层中增添了一个链路层冗余实体子层LRE(LinkRedundancyEntity),这个子层内部实现了PRP数据帧的产生和丢弃算法。协议在原始数据帧的基础上,增加了一个RCT(RedundancyControlTrailer,冗余控制体)字段,并针对这个字段进行一系列的处理,基于802.3标准以太网的PRP帧格式如图4-14所示.8字节6字节6字节2字节46-1500字节2字节12位4位2字节4字节报头目标地址源地址L/T数据帧序列号载荷大小子网IDPRP数据帧后缀FCSRCT字段图4-14PRP帧格式RCT字段由6个字节组成:帧序列号(SequenceNumber):16位,LRE对同一原始信息帧复制而来的PRP帧赋予相同的序列号,并会随PRP帧的发送而递增序列号的值。载荷大小(LSDUsize):12位,标识数据字段和RCT字段的总字节大小。子网ID(LanId):4位,仅有两个值可选,0xa、0xb,代表A、B两个子网PRP数据帧后缀(PRPSuffix):16位,固定为0x88fb理论部分以教师讲授为主要形式学生可以提问,由教师进行进一步的解释和说明三、实践讲解4.5.5高可靠性无缝冗余配置配置SCALANCEX204RNA将其中一台S71200配置成PROFINETIOController,另一台S71200配置成I
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