DIN EN 62439-3-2013 Industrial communication networks - High availability automation networks - Part 3 Parallel Redundancy Protocol (PRP) and High-availability Seamless Redundancy .pdf

1、Juni 2013DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 32DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 35.

2、110!%#L“2000441www.din.deDDIN EN 62439-3Industrielle Kommunikationsnetze Hochverfgbare Automatisierungsnetze Teil 3: Parallelredundanz-Protokoll (PRP) und nahtloserHochverfgbarkeits-Ring (HSR)(IEC 62439-3:2012);Englische Fassung EN 62439-3:2012Industrial communication networks High availability auto

3、mation networks Part 3: Parallel Redundancy Protocol (PRP) and High-availability Seamless Redundancy(HSR)(IEC 62439-3:2012);English version EN 62439-3:2012Rseaux industriels de communication Rseaux dautomatisme haute disponibilit Partie 3: Protocole de redondance parallle (PRP) et redondance transpa

4、rente de hautedisponibilit (HSR)(CEI 62439-3:2012);Version anglaise EN 62439-3:2012Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 62439-3:2010-09Siehe Anwendungsbeginnwww.beuth.deGesamtumfang 88 SeitenDIN EN 62439-3:2013-06 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die vo

5、n CENELEC am 2012-08-09 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2013-06-01. Fr DIN EN 62439-3:2010-09 besteht eine bergangsfrist bis 2015-08-09. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62439-3/A1:2011-08. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 956 Feldbus“ der

6、DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 65C Industrial networks“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unvernder

7、t bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung

8、 im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen T

9、ext bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als E

10、N 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Das Prsidium des DIN hat mit Prsidialbeschluss 1/2004 festgelegt, dass DIN-Normen, deren Inhalt sich auf internationale Arbeitsergebnisse der Informationsverarbeitung grndet, unter bestimmte

11、n Bedingungen allein in englischer Sprache verffentlicht werden drfen. Diese Bedingungen sind fr die vorliegende Norm erfllt. Da sich die Benutzer der vorliegenden Norm der englischen Sprache als Fachsprache bedienen, wird die englische Fassung der EN 62439-3 verffentlicht. Zu deren Abschnitt 3, der

12、 die Begriffe festlegt, wurde eine bersetzung angefertigt und als informativer Nationaler Anhang NA der vorliegenden Norm hinzugefgt. Fr viele der verwendeten Begriffe existieren keine gebruchlichen deutschen Benennungen, da sich die deutschen Anwender in der Regel ebenfalls der englischen Benennung

13、en bedienen. Diese Norm steht nicht in unmittelbarem Zusammenhang mit Rechtsvorschriften und ist nicht als Sicherheitsnorm anzusehen. Erklrung zu Schutzrechten Die Internationale Elektrotechnische Kommission macht darauf aufmerksam, dass ihr gegenber erklrt wurde, dass die bereinstimmung mit dem vor

14、gesehenen Norminhalt die Anwendung von Patenten erforderlich machen knnte. Nhere Informationen hierzu befinden sich im Vorwort der Internationalen Norm. Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass Bestandteile der vorliegenden Norm Gegenstand von weiteren Patentrechten sein knnen. Es liegt nicht im Vera

15、ntwortungsbereich der DKE, einige oder alle dieser Patentrechte zu benennen. Der Leser der vorliegenden Norm wird jedoch gebeten, ihm bekannte derartige Patentrechte der Geschftsstelle mitzuteilen und entsprechende Informationen zur Verfgung zu stellen. DIN EN 62439-3:2013-06 3 nderungen Gegenber DI

16、N EN 62439-3:2010-09 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Festlegung der Verbindung zwischen PRP- und HSR-Netzen; b) Einfhrung eines Zusatzes fr PRP-Rahmen; c) Verbesserungen im Hinblick auf Interoperabilitt; d) Lockerung der Spezifikation, um verschiedene Ausfhrungen zu ermglichen; e) Bercksic

17、htigung der Uhrzeitsynchronisation nach IEC 61588; f) Einfhrung einer Prfbetriebsart, um Prfen und Instandhaltung zu untersttzen. Frhere Ausgaben DIN EN 62439: 2009-01 DIN EN 62439-3: 2010-09 Nationaler Anhang NA (informativ) 3.1 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach IE

18、C 60050-191 und IEC 62439-1 und die folgenden Begriffe. 3.1.1 interlink (en: interlink) Verbindung, die zwei Netzwerkhierarchien miteinander koppelt 3.1.2 RedBox (en: RedBox) Gert, das einfach angebundene Netzwerkteilnehmer mit einem redundanten Netzwerk verbindet 3.1.3 QuadBox (en: QuadBox) Gert mi

19、t vierfachem Netzwerkanschluss, das zwei hierarchisch gleichrangige HSR-Ringstrukturen miteinander verbindet, das sich in jedem HSR-Ring wie ein HSR-Netzwerkteilnehmer verhlt und den Netzwerkverkehr filtern und zwischen den zwei Ringen bertragen kann 3.1.4 HSR-Datenrahmen (en: HSR frame) Datenrahmen

20、, der als auszeichnendes Merkmal EtherType“ den HSR_ethertype trgt 3.1.5 Vermittlungslogik (en: switching logic) Hardware, die einen Datenrahmen von einem Netzanschluss an einen anderen Netzanschluss vermittelt, unter Umstnden durch Verwendung von cut-through-bertragung ANMERKUNG 1 zum Begriff: In d

21、iesem Dokument werden die Begriffe Netzwerkbrcke (en: bridge)“ beziehungsweise bridging“ und Netzwerkweiche (en: switch)“ beziehungsweise switching“ synonym verwendet, wenn sie angewendet werden, um Verbindungen auf der Sicherungsschicht (layer 2“) zu beschreiben. DIN EN 62439-3:2013-06 4 Leerseite

22、EUROPEAN STANDARD EN 62439-3 NORME EUROPENNE EUROPISCHE NORM September 2012 CENELEC European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung Management Centre: Avenue Marnix 17, B - 1000 Brussels 2012 CEN

23、ELEC - All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CENELEC members. Ref. No. EN 62439-3:2012 E ICS 25.040; 35.040 Supersedes EN 62439-3:2010English version Industrial communication networks - High availability automation networks - Part 3: Parallel Redundancy Proto

24、col (PRP) and High-availability Seamless Redundancy (HSR) (IEC 62439-3:2012) Rseaux industriels de communication - Rseaux dautomatisme haute disponibilit - Partie 3 : Protocole de redondance parallle (PRP) et redondance transparente de haute disponibilit (HSR) (CEI 62439-3:2012) Industrielle Kommuni

25、kationsnetze - Hochverfgbare Automatisierungsnetze - Teil 3: Parallelredundanz-Protokoll (PRP) und nahtloser Hochverfgbarkeits-Ring (HSR) (IEC 62439-3:2012) This European Standard was approved by CENELEC on 2012-08-09. CENELEC members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations whi

26、ch stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CENELEC member. Thi

27、s European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CENELEC member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management Centre has the same status as the official versions. CENE

28、LEC members are the national electrotechnical committees of Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, the Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, Former Yugoslav Republic of Macedonia, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, the Netherla

29、nds, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and the United Kingdom. EN 62439-3:2012 - 2 - Foreword The text of document 65C/687/FDIS, future edition 2 of IEC 62439-3, prepared by SC 65C, “Industrial networks“, of IEC TC 65, “Industrial-process measu

30、rement, control and automation“ was submitted to the IEC-CENELEC parallel vote and approved by CENELEC as EN 62439-3:2012. The following dates are fixed: latest date by which the document has to be implemented at national level by publication of an identical national standard or by endorsement (dop)

31、 2013-05-09 latest date by which the national standards conflicting with the document have to be withdrawn (dow) 2015-08-09 This document supersedes EN 62439-3:2010. EN 62439-3:2012 includes the following significant technical changes with respect to EN 62439-3:2010: specification of the interconnec

32、tion of PRP and HSR networks; introduction of a suffix for PRP frames; clarification and modification of specifications to ensure interoperability; slackening of the specifications to allow different implementations; consideration of clock synchronization according to IEC 61588; introduction of test

33、 modes to simplify testing and maintenance. This standard is to be used in conjunction with EN 62439-1:2010. Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. CENELEC and/or CEN shall not be held responsible for identifying any or a

34、ll such patent rights. Endorsement notice The text of the International Standard IEC 62439-3:2012 was approved by CENELEC as a European Standard without any modification. In the official version, for Bibliography, the following note has to be added for the standard indicated: IEC 61580 series NOTE H

35、armonized in EN 61580 series (not modified). 2 62439-3 IEC:2012 CONTENTS 0 INTRODUCTION 5 0.1 General .5 0.2 Changes with respect to the previous edition5 0.3 Patent declaration .6 1 Scope 7 2 Normative references .7 3 Terms, definitions, abbreviations, acronyms, and conventions .8 3.1 Terms and def

36、initions 8 3.2 Abbreviations and acronyms 8 3.3 Conventions 8 4 Parallel Redundancy Protocol (PRP).8 4.1 PRP principle of operation .8 4.1.1 PRP network topology8 4.1.2 PRP LANs with linear or bus topology 9 4.1.3 PRP LANs with ring topology10 4.1.4 DANP node structure .10 4.1.5 PRP attachment of si

37、ngly attached nodes.11 4.1.6 Compatibility between singly and doubly attached nodes 12 4.1.7 Network management 12 4.1.8 Implication on configuration12 4.1.9 Transition to non-redundant networks.12 4.1.10 Duplicate handling .13 4.1.11 Network supervision.17 4.1.12 Redundancy management interface17 4

38、.2 PRP protocol specifications .17 4.2.1 Installation, configuration and repair guidelines 17 4.2.2 MAC addresses .18 4.2.3 Multicast MAC addresses.18 4.2.4 IP addresses18 4.2.5 Nodes18 4.2.6 Duplicate Accept mode (testing only)19 4.2.7 Duplicate Discard mode .19 4.3 PRP_Supervision frame.22 4.3.1 S

39、upervision frame for DANP.22 4.3.2 PRP_Supervision frame contents .25 4.3.3 PRP_Supervision frame for RedBox .25 4.3.4 Reception of a PRP_Supervision frame and NodesTable 25 4.4 Bridging node 26 4.5 Constants26 4.6 PRP service specification 26 5 High-availability Seamless Redundancy (HSR)26 5.1 HSR

40、objectives26 5.2 HSR principle of operation .27 5.2.1 Basic operation with a ring topology .27 5.2.2 DANH node structure .28 62439-3 IEC:2012 3 5.2.3 Topology29 5.2.4 RedBox structure .37 5.3 HSR node specifications39 5.3.1 HSR operation .39 5.3.2 DANH receiving from its link layer interface 39 5.3.

41、3 DANH receiving from an HSR port40 5.3.4 DANH forwarding rules.41 5.3.5 CoS.41 5.3.6 Clock synchronization 41 5.3.7 Deterministic medium access .42 5.4 HSR RedBox specifications .42 5.4.1 RedBox properties .42 5.4.2 RedBox receiving from interlink 42 5.4.3 RedBox forwarding on the ring .44 5.4.4 Re

42、dBox receiving from an HSR port .44 5.4.5 RedBox receiving from its link layer interface45 5.4.6 Redbox ProxyNodeTable handling45 5.4.7 RedBox CoS 46 5.4.8 RedBox clock synchronization 46 5.4.9 RedBox medium access .46 5.5 QuadBox specification .46 5.6 Duplicate Discard method 46 5.7 Frame format fo

43、r HSR46 5.7.1 Frame format for all frames 46 5.7.2 HSR_Supervision frame .48 5.8 Constants50 5.9 HSR service specification 51 6 Protocol Implementation Conformance Statement (PICS) 52 7 PRP/HSR Management Information Base (MIB) 53 Annex A (normative) Use of IEC 61588 and IEEE C37.238 for IEC 62439-3

44、 67 Annex B (informative) Deterministic medium access in HSR .81 Bibliography .82 Figure 1 PRP example of general redundant network9 Figure 2 PRP example of redundant network as two LANs (bus topology) .10 Figure 3 PRP example of redundant ring with SANs and DANPs .10 Figure 4 PRP with two DANPs com

45、municating11 Figure 5 PRP RedBox, transition from single to double LAN13 Figure 6 PRP frame extended by an RCT .14 Figure 7 PRP VLAN-tagged frame extended by an RCT15 Figure 8 PRP padded frame closed by an RCT .15 Figure 9 Duplicate Discard algorithm boundaries 16 Figure 10 HSR example of ring confi

46、guration for multicast traffic.27 Figure 11 HSR example of ring configuration for unicast traffic .28 Figure 12 HSR structure of a DANH .29 Figure 13 HSR example of topology using two independent networks30 4 62439-3 IEC:2012 Figure 14 HSR example of peer coupling of two rings .31 Figure 15 HSR exam

47、ple of connected rings 32 Figure 16 HSR example of coupling two redundant PRP LANs to a ring 33 Figure 17 HSR example of coupling from a ring node to redundant PRP LANs 34 Figure 18 HSR example of coupling from a ring to two PRP LANs .35 Figure 19 HSR example of coupling three rings to one PRP LAN 3

48、6 Figure 20 HSR example of meshed topology 37 Figure 21 HSR structure of a RedBox.38 Figure 22 HSR frame without a VLAN tag .47 Figure 23 HSR frame with VLAN tag.47 Figure 24 HSR node with management counters.51 Figure 25 HSR RedBox with management counters 52 Figure A.1 PTP one-step clock synchroni

49、zation and delay measurement.69 Figure A.2 PTP two-step clock synchronization and delay measurement .70 Figure A.3 Two-step and one-step transparent clocks translator71 Figure A.4 Two-step to one-step translation71 Figure A.5 Connection of a Grandmaster Clock to an Ordinary Clock over PRP.72 Figure A.6 HSR with one GMC .74 Figure A.7 PTP messages sent and received by an