O documento fornece uma visão geral da configuração de redes PROFINET em anel usando o protocolo MRP. Ele descreve os conceitos básicos do MRP, como funciona a redundância em anel e os requisitos para configuração, incluindo o uso de switches SCALANCE X.
2. MRP SCALANCE X WEB
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Informações Legais
Este documento é oriundo do Siemens Industry Online Support ao qual se aplicam os termos
gerais de uso http://www.siemens.com/terms_of_use.
Aviso Geral
Este documento apresenta dicas e exemplos sobre o produto e supõe que o leitor possua
conhecimento básico prévio sobre o mesmo. Para informações completas e atualizadas, deve-se
consultar o manual do produto. O intuito deste texto é meramente didático, sem pretensão de
aplicação direta em casos reais, podendo ser alterado pela Siemens sem aviso prévio. Os
exemplos devem ser adaptados ao uso final e exaustivamente testados antes de utilizados em
projetos reais.
Uso de exemplos de aplicação
Exemplos de aplicação ilustram a solução de tarefas de automação através de uma interação de
vários componentes na forma de texto, gráficos e / ou pacotes de software. Os exemplos de
aplicação são um serviço gratuito da Siemens AG e / ou uma subsidiária da Siemens AG
(“Siemens”). Eles não são vinculativos e não reivindicam integridade ou funcionalidade em
relação à configuração e ao equipamento. Os exemplos de aplicativos apenas oferecem ajuda
para tarefas típicas; eles não constituem soluções específicas do cliente. O leitor é responsável
pela operação adequada e segura dos produtos, de acordo com os regulamentos aplicáveis, e
também deve verificar a função do respectivo exemplo de aplicação e personalizá-lo para o seu
sistema.
A Siemens concede ao leitor o direito não exclusivo, não sublicenciável e intransferível de ter os
exemplos de aplicação usados por pessoal tecnicamente treinado. Qualquer alteração nos
exemplos de aplicação é de responsabilidade do leitor. Compartilhar os exemplos de aplicação
com terceiros ou copiar os exemplos de aplicação ou trechos deles é permitido somente em
combinação com seus próprios produtos. Os exemplos de aplicação não são obrigados a passar
pelos testes habituais e inspeções de qualidade de um produto tributável; eles podem ter defeitos
funcionais e de desempenho, bem como erros. É da responsabilidade do leitor utilizá-los de tal
maneira que quaisquer avarias que possam ocorrer não resultem em danos materiais ou
ferimentos em pessoas.
Isenção de responsabilidade
A Siemens não assumirá qualquer responsabilidade, por qualquer motivo legal, incluindo, sem
limitação, responsabilidade pela usabilidade, disponibilidade, integridade e ausência de defeitos
dos exemplos de aplicativos, bem como por informações relacionadas, configuração e dados de
desempenho e qualquer dano causado por elas. Isto não se aplica em casos de responsabilidade
obrigatória, por exemplo, sob o Ato de Responsabilidade de Produto da Alemanha, ou em casos
de intenção, negligência grosseira ou culposa, danos corporais ou danos à saúde, não
cumprimento de uma garantia, não fraudulenta divulgação de um defeito ou violação culposa de
obrigações contratuais relevantes. As reclamações por danos decorrentes de uma violação de
obrigações contratuais materiais deverão, no entanto, ser limitadas ao dano previsível típico do
tipo de acordo, a menos que a responsabilidade resulte de intenção ou negligência grave ou seja
baseada na perda de vida, lesões corporais ou danos à saúde. As disposições precedentes não
implicam qualquer alteração no ónus da prova em seu detrimento. Você deverá indenizar a
Siemens contra reclamações existentes ou futuras de terceiros nesta conexão, exceto quando a
Siemens for obrigatoriamente responsável.
Ao usar os exemplos de aplicação, você reconhece que a Siemens não pode ser
responsabilizada por qualquer dano além das disposições de responsabilidade descritas
Outras informações
A Siemens reserva-se o direito de fazer alterações nos exemplos de aplicativos a qualquer
momento, sem aviso prévio. Em caso de discrepâncias entre as sugestões nos exemplos de
aplicação e outras publicações da Siemens, como catálogos, o conteúdo da outra documentação
deve ter precedência.
Os termos de uso da Siemens (https://support.industry.siemens.com) também se aplicam.
3. MRP SCALANCE X WEB
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Informações de segurança
Siemens prove produtos e soluções com funções de segurança industrial que dão suporte à
operação segura de plantas, sistemas, máquinas e redes. A fim de proteger plantas, sistemas,
maquinas e redes contra cyber ataques, é necessário implantar – e manter continuamente – um
conceito de segurança industrial holístico no estado da arte. Os produtos e soluções Siemens
são apenas um elemento deste conceito.
O leitor é responsável por impedir o acesso não autorizado à suas fábricas, sistemas, máquinas
e redes. Sistemas, máquinas e componentes só devem ser conectados à rede da empresa ou à
Internet se e na medida necessária e com medidas de segurança apropriadas (por exemplo, uso
de firewalls e segmentação de rede) em vigor.
Sistema de Indicações
Este artigo contém indicações que devem ser observadas a fim de garantir a segurança pessoal,
assim como prevenir dados a propriedades. Seguem exemplos das simbologias usadas:
DANGER
Este tipo de indicação representa uma situação eminentemente perigosa, que
se não evitada, resultará em morte ou ferimentos sérios.
WARNING
Este tipo de indicação representa uma situação eminentemente perigosa, que
se não evitada, poderá resultar em morte ou ferimentos sérios.
CAUTION
Este tipo de indicação representa uma situação potencialmente perigosa, que se
não evitada, poderá resultar em ferimentos moderados ou leves.
NOTICE Este tipo de indicação representa uma situação potencialmente perigosa, que se
não evitada poderá resultar danos à propriedade.
NOTE Indica uma possível vantagem. Tem caráter de dica.
Se mais de uma indicação estiver presente, a maior grau de perigo deverá ser levado em conta.
Indicações relativas a danos ou morte a pessoas também incluem, implicitamente, danos à
propriedade.
4. MRP SCALANCE X WEB
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Índice
Informações Legais ..................................................................................................... 2
Índice............................................................................................................................. 4
1 Objetivo............................................................................................................... 5
2 Introdução – Conceitos..................................................................................... 6
2.1 Requisitos e limitações....................................................................... 10
2.2 Formas de configuração..................................................................... 12
2.3 Configuração via página web dos SCALANCE X .............................. 13
2.3.1 Montagem física dos equipamentos .................................................. 13
2.3.2 Planejamento de informações............................................................ 13
2.3.3 Configuração ...................................................................................... 14
3 Informações adicionais................................................................................... 20
3.1 Histórico.............................................................................................. 20
4 Referências ...................................................................................................... 21
4.1 SIOS (Siemens Industry online Support) ........................................... 21
4.2 Exemplos de aplicação ...................................................................... 21
4.3 Manuais.............................................................................................. 21
4.4 FAQ’s (Perguntas e respostas frequentes)........................................ 21
4.4.1 Equipamentos Siemens que dão suporte a MRP .............................. 22
4.4.2 Considerações especiais ao número de participantes do anel
MRP.................................................................................................... 22
5 Suporte técnico e treinamento....................................................................... 23
5. 1 Objetivo
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1 Objetivo
Este artigo tem como objetivo é dar uma visão geral de como configurar redes
PROFINET em anel (MRP).
Ele se aplica a configuração geral, incluindo diversos equipamentos Siemens que
suportam este protocolo, mas com enfoque especial ao uso de SCALANCE X e
configuração via pagina Web destes equipamentos.
6. 2 Introdução – Conceitos
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2 Introdução – Conceitos
O uso de periferia distribuída é um fato em automação industrial e o uso de
PROFINET como rede de campo trás inúmeras vantagens quanto a desempenho
e flexibilidade.
Muitas aplicações industriais demandam de redundância de meio físico na rede de
campo devido a aspectos críticos de disponibilidade que seus equipamentos de
campo necessitam.
Neste contexto, o uso de topologia em anel surge como uma alternativa lógica.
Contudo, sem medidas adequadas, a existência de mais de um caminho de
transmissão simultâneo entre dois nós em ethernet pode propiciar uma circulação
infinitas de sinais (e.g. broadcasts) e levar a rede a um colapso. Métodos de
redundância adequados devem ser usados para evitar isso.
MRP
MRP (Media Redundancy Protocol) é um método de redundância para topologias
em anel descrito pelo padrão “IEC 62439-2 Release 1.0 (2010-02) Industrial
communication networks - High availability automation networks Part 2: Media
Redundancy Protocol (MRP)” usado em redes PROFINET.
Tempo de reconfiguração
Quando um elemento (cabo, switch, nó) falha (ou retorna de uma falha), pode
haver perda de comunicação por um curto período de tempo. Isto é chamado de
“tempo de reconfiguração”.
No MRP é possível ter-se anéis com até 50 elementos em PROFINET e garantir-
se um tempo de reconfiguração de no máximo de 200ms.
NOTE Uma vez que o máximo tempo de reconfiguração de uma topologia em anel com
MRP é de 200ms, o parâmetro de whatchdog time dos IO Device devem estar
ajustados para um tempo >= 200ms.
7. 2 Introdução – Conceitos
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Princípio de funcionamento
Tabela 2-1
Princípio de funcionamento do MRP
1. Em seu estado natural, um dos elementos do anel exerce a função de gerenciador do anel.
Nesta situação o gerenciador do anel exerce dois papeis:
1. Interrompe a passagem de telegramas por si (portas pertencentes ao anel),
transformando a topologia de anel em linha.
2. Envia telegramas regulares testando o caminho entre os demais pontos do anel.
Redundancy Manager
2. Uma vez detectada a interrupção da comunicação (não recebimento dos telegramas de
testes), o gerenciador do anel passa a permitir a passagem de telegramas por si. Desta
forma a rede torna-se novamente uma rede em linha.
Redundancy Manager
8. 2 Introdução – Conceitos
MRP SCALANCE X WEB
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Princípio de funcionamento do MRP
3. Paralelamente ao passo anterior, ele envia uma mensagem aos participantes do anel, para
eles “aprenderem” o novo caminho (direção dentro do anel) ao qual os telegramas terão que
ser endereçados.
Redundancy Manager
4. Quando a configuração em anel é fisicamente restabelecida, o gerenciador do anel
interrompe novamente a passagem de telegramas por si.
Redundancy Manager
9. 2 Introdução – Conceitos
MRP SCALANCE X WEB
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Domínio MRP
Cada anel MRP tem um “nome”, chamado Domínio MRP (MRP Domain). Através
deste domínio, os anéis reconhecem seus limites e não interferem em outros anéis
na mesma rede.
Figura 2-1
Redundancy Manager Redundancy Manager
MRP domínio 1 MRP domínio 2
10. 2 Introdução – Conceitos
MRP SCALANCE X WEB
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2.1 Requisitos e limitações
Requisitos
As seguintes regras se aplicam em topologias em anel com MRP:
O anel pode conter até 50 equipamentos PROFINET em sua estrutura.
Todos os integrantes do anel devem ter suporte ao MRP e devem estar
ligados ao anel por portas que suportem esta função:
No geral os seguintes switches SCALANCE X dão suporte ao MRP:
– X-200 a partir do firmware V4.0
– X-200IRT a partir do firmware V4.0
– X-300 a partir do firmware V3.0
– X-400 a partir do firmware V3.0
– X-500 a partir do firmware V3.0
Outros equipamentos Siemens podem pertencer ao anel. Vide listas de
equipamentos Siemens compatíveis em Referências – Equipamentos Siemens
que dão suporte ao MRP.
Equipamentos não Siemens também podem pertencer ao anel desde que
compatíveis com MRP (IEC 61158 Type 10 “PROFINET”)
Redes complexas podem conter vários anéis. Estes anéis, contudo, não
podem estar “misturados” física e logicamente. Cada anel é, em termos
“lógicos”, designado por um nome (MRP domain – domínio de redundância).
Portanto, todos os equipamentos que pertencem a um anel devem fazer parte
de um mesmo domínio de redundância.
Todas as portas envolvidas no anel devem estar configuradas para full duplex
e com velocidade mínima de 100 Mbps.
Todos os componentes do anel devem ser configurados como uma das
seguintes opções de parâmetros para modo de operação:
– "MRP Client",
– "MRP Manager "
– "MRP Manager (Auto)"
– "Automatic Redundancy Detection”.
Um (e somente um) equipamento deve agir como gerenciador da redundância
(redundancy manager).
Todos os demais participantes do anel devem agir como clientes da
redundância (redundancy client).
NOTE Equipamentos que não suportam o MRP podem estar conectados a
equipamentos que pertencem ao anel, mas não podem fazer parte do anel
propriamente dito.
11. 2 Introdução – Conceitos
MRP SCALANCE X WEB
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Limitações
As seguintes limitações se aplicam a topologia em anel com MRP:
PROFINET em modo IRT não pode ser usado com MRP (não há restrições
para PROFINET RT).
Comunicação TCP/IP pode ser usada em anel MRP desde que eventuais
pacotes perdidos sejam reenviados pelo usuário (se necessário).
A função PROFINET prioritized startup não pode ser usada em equipamentos
pertencentes ao anel MPR.
A quantidade de anéis MRP que um mesmo equipamento suporta varia de
equipamento para equipamento. Cheque o manual dos equipamentos para ver
quantos anéis eles suportam.
"MRP Manager (Auto)" e "Automatic Redundancy Detection” não podem ser
usados em anéis compostos por equipamentos não Siemens.
NOTE "Automatic Redundancy Detection” é a configuração default nos SCALANCE X.
Esta configuração não pode ser usada em anéis compostos por equipamentos
não Siemens.
Com este ajuste não se pode ter certeza de qual módulo está exercendo o papel
de gerenciador do anel. Para efeitos de diagnóstico, isto pode ser um
complicador.
Desativar esta propriedade dos SCALANCE X que não pertençam a um anel.
Figura 2-2 Exemplo de configuração em anel com MRP.
12. 2 Introdução – Conceitos
MRP SCALANCE X WEB
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2.2 Formas de configuração
Dentro do contexto industrial Siemens, uma rede em anel MRP pode ser
configurada em de três modos:
Através do STEP 7 V1X (TIA)
Através do STEP 7 V5.x
Através das interfaces web dos equipamentos pertencentes ao anel (em nosso
contexto SCALANCE X).
Configurações através do STEP 7 V1X (TIA) ou STEP 7 V5.x são especialmente
interessantes por concentrarem em um único ambiente a configuração de todos os
elementos do projeto. Esta opção também permite que o controlador concentre os
diagnósticos de toda a rede (incluindo a configuração da topologia, que auxilia o
diagnóstico dos cabos e conexões) e leve de modo simples e completo estes
diagnósticos de sistema para HMI e sistemas supervisórios.
NOTE Configurações através do STEP 7 também são possíveis quando os elementos
de rede estão divididos em projetos diferentes. Maiores detalhes vide
Referências – FAQ’s (Perguntas e respostas frequentes).
A configuração via interface web é uma alternativa de escolha quando o anel é
composto apenas por SCALANCE X (portanto todos os membros do anel podem
ser configurados deste modo) e não se deseje um diagnóstico da rede integrado
ao do controlador. Este modo de configuração é simples, mas distribuído e pode
ser aplicado a redes que operam sem PROFINET (por exemplo, rede que
interligam apenas computadores).
Configurações mistas são possíveis, se bem que requerem um maior cuidado na
configuração e manutenção de backups.
13. 2 Introdução – Conceitos
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2.3 Configuração via página web dos SCALANCE X
NOTE As configurações e imagens podem variar conforme modelo ou versão do
SCALANCE X. Para maiores detalhes vide manual específico do equipamento
(Referências – Manuais)
2.3.1 Montagem física dos equipamentos
1. Interconectar os equipamentos tomando o cuidado de manter o anel aberto.
NOTE Somente fechar o anel após todas as configurações. Caso contrário, podem
acontecer reações não esperadas na rede devido à circulação de telegramas na
rede.
NOTE Abrir o anel antes de alterar uma configuração já existente. Caso contrário,
podem acontecer reações não esperadas na rede devido à circulação de
telegramas na rede.
2.3.2 Planejamento de informações
Defina com antecedência quais equipamentos vão pertencer ao anel, quais são
seus endereços e quais as portas envolvidas. Durante o planejamento especifique
também o modo de operação que cada elemento vai ter.
No caso de configuração via TIA Portal, um equipamento deve ser configurado
como "MRP Auto-Manager" e os demais como "MRP Client". A escolha de
quem vai ser “MRP Manager” e quem vai ser “MRP Cliente” é arbitrária, desde que
seja respeitada a regra acima. Para maiores detalhes vide Requisitos e limitações.
Tabela 2-2 Exemplo de tabela para organização das informações.
Equipamento Modo de
operação
Nome
PROFINET
IP Porta
1
Porta
2
Se a rede tiver mais de um anel em sua topologia, será necessário identificar
também os domínios de redundância.
Tabela 2-3 Exemplo de tabela para organização das informações.
Equipamento Domínio de
redundância
Modo de
operação
Nome
PROFINET
IP Porta
1
Porta
2
14. 2 Introdução – Conceitos
MRP SCALANCE X WEB
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2.3.3 Configuração
NOTE Os passos de configuração foram baseados no SCALANCE XB 200. As
navegações e layouts de telas variam ligeiramente conforme família de produto
e versão de equipamento. Os passos indicados devem ser adequados ao
contexto.
Ajustes fora da configuração dos SCALANCE X para redes com PROFINET
Caso existam equipamentos em PROFINET ligados ao anel, eles devem ser
configurados através de ferramenta própria (e.g. STEP 7), fora do escopo da
configuração web dos SCALANCE X:
1. Criar projeto, declarar componentes, parametrizar equipamentos, atribuir aos
equipamentos físicos os nomes relativos ao projeto, etc. como usual (i.e. como
se fosse para uma rede em topologia em linha).
2. Caso existam equipamentos comunicando em PROFINET via anel, ajustar os
parâmetros destes equipamentos de modo que o watchdog time tenha valor ≥
200ms.
Configuração via interface Web
1. Atribuir um endereço IP ao SCALANCE X via ferramenta externa (e.g. TIA -
Online Access ou STEP 7 - Edit Ethernet Nodes).
Figura 2-3 Exemplo de atribuição de endereço via TIA Portal
15. 2 Introdução – Conceitos
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2. Entrar com usuário e senha (valores default admin/admin), clicar em login.
Figura 2-4
3. Num primeiro acesso, uma mensagem lhe informará que severa ser
configurada nova senha.
Figura 2-5
16. 2 Introdução – Conceitos
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4. Entrar com senha original (e.g. admin) (1) e com a nova senha (2); clicar em
Set Values (3):
Figura 2-6
1
2
2
3
17. 2 Introdução – Conceitos
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5. Configurar as portas envolvidas no anel para operação em full duplex e com
velocidade mínima de 100 Mbps.(aplicável apenas para interfaces elétricas).
a. Navegar em System – Ports (1)
b. Selecionar as portas em questão (2)
c. Para cada porta, selecionar Mode Type como em full duplex e com
velocidade mínima de 100 Mbps.(3)
d. Clicar Set Value (4)
Figura 2-7
1
2
3
4
18. 2 Introdução – Conceitos
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6. Ajustar as propriedades relativas ao MRP na configuração geral:
a. Navegar em Layer 2 – Configuration (1)
b. Redundancy Type (2) = “Ring”
c. Redundancy Mode (3) = “MRP Auto-Manager” ou “MRP Client”
conforme planejado (Tabela 2-2 / Tabela 2-3).
d. Clicar em Set Values (4)
Figura 2-8
4
3
2
1
19. 2 Introdução – Conceitos
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7. Ajustar as propriedades relativas ao MRP:
a. Navegar em Layer 2 – Ring Reduncancy(1)
b. Marcar a opção “Ring Rednundancy” (2)
c. Ring Redundancy Mode (3) = “MRP Auto-Manager” ou “MRP Client”
conforme planejado (Tabela 2-2 / Tabela 2-3).
d. Selecionar as portas do anel (4)
e. Clicar em Set Values (5)
Figura 2-9
1
2
3
3
4
3
20. 3 Informações adicionais
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3 Informações adicionais
3.1 Histórico
Versão Data Alteração Autor
V0.0.0 30/11/2018 Elaboração Denilson Pegaia
V0.0.0 30/11/2018 Revisão Marcela Garcia
Candil Da Cruz
V1.0.0 01/12/2018 Primeira publicação Denilson Pegaia
21. 4 Referências
MRP SCALANCE X WEB
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4 Referências
4.1 SIOS (Siemens Industry online Support)
Através do SIOS, (https://support.industry.siemens.com/cs/start?lc=en-BR) pode-
se ter acesso a uma vasta gama de informações aos usuários. Ele inclui manuais,
FAQ (perguntas e respostas mais comuns), avisos de lançamento de produto,
downloads, etc.
Clicando em Product Support, você pode acessar um buscador que auxiliará no
encontro das informações desejadas.
4.2 Exemplos de aplicação
Configuration of a Ring Topology Based on “MRP”
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109739614
4.3 Manuais
SCALANCE XB-200/XC-200/XF-200BA/XP-200/XR-300WG Web Based
Management
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109757421
(em especial, capítulo 4.4.3 MRP páginas 29 a 37)
SIMATIC NET: Industrial Ethernet Switches SCALANCE X-300 / X-400
Configuration Manual
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109757297
(em especial, capítulo 2.3.2 MRP, páginas 22 a 24, 2.3.3 MRP multiple rings
página 25, 4.3.2 Ring Redundancy página 72 a 76 , 4.3.2.2 X-300/X-400 Ring
Configuration, página 77 a 80, 6.5 MRP configuration 396 a 401)
SIMATIC NET: Industrial Ethernet Switches SCALANCE XM-400/XR-500 Web
Based Management (WBM)
Configuration manual
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109748693
(em especial, capítulo 4.6.3 MRP pagina 47 a 54).
4.4 FAQ’s (Perguntas e respostas frequentes)
What should you watch out for when configuring the PROFINET MRP ring with
regard to RSTP packages (Rapid Spanning Tree Protocol)?
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109759619
How do you conFigura a common MRP ring and the topology with two projects?
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109741671
Configuration of an MRP ring with SIMOCODE and SIMATIC S7-1500
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109742280
22. 4 Referências
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HRP/MRP Ring Now Possible With 100 SCALANCE X-200/X-300 Switches
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/87496181
What should you watch out for when parameterizing the watchdog time when a ring
redundancy is established with the Media Redundancy Protocol (MRP)?
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/46636225
4.4.1 Equipamentos Siemens que dão suporte a MRP
Which IO controllers and IO devices support in STEP 7 (TIA Portal) the following
functions: IRT, prioritized startup, MRP, MRPD, PROFIenergy, Shared device,
MSI/MSO, I device, clock-synchronized mode and option handling
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/102325771
Which IO controllers and IO devices support the following functions in STEP 7
V5.x: IRT, prioritized startup, MRP, MRPD, PROFIenergy, Shared device, I device,
sochronous mode, System redundancy and Option handling?
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/44383954
NOTE
Você pode usar o TIA Selection tool para filtrar produtos por suas
características. Deste modo você pode achar rapidamente produtos próprios
para sua aplicação.
http://siemens.com/tia-selection-tool
4.4.2 Considerações especiais ao número de participantes do anel MRP
HRP/MRP Ring Now Possible With 100 SCALANCE X-200/X-300 Switches
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/87496181
23. 5 Suporte técnico e treinamento
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5 Suporte técnico e treinamento
Suporte técnico
A informação que você precisa (FAQ, manuais, arquivos, fórum) pode estar no
Portal do Suporte Técnico:
https://support.industry.siemens.com/cs/?lc=en-BR
Requisição de suporte (novos chamados):
https://support.industry.siemens.com/my/br/pt/requests/#createRequest
Centro de treinamento - SITRAIN
Informações: www.siemens.com.br/sitrain