3.4. Anillos de Recuperación Rápida: MRP

1. El Fracaso del RSTP en la Planta de Producción

Como vimos en la lección anterior, los protocolos de árbol de expansión (como RSTP) se inventaron para evitar las tormentas de broadcast en redes redundantes. Sin embargo, RSTP tiene un problema fundamental en entornos de automatización (UF1794): su tiempo de recuperación. Cuando un cable se rompe, RSTP necesita entre 1 y 2 segundos para "renegociar" la topología y abrir el puerto bloqueado. En el mundo IT esto es un parpadeo, pero para un PLC que actualiza sus entradas/salidas cada 2 milisegundos, una caída de 2 segundos provoca que todos los esclavos PROFINET entren en fallo de comunicación (Watchdog Timeout) y detengan la máquina de forma abrupta.

Para solucionar esto, el consorcio PROFIBUS & PROFINET International (PI) estandarizó el Media Redundancy Protocol (MRP) bajo la norma IEC 62439-2. MRP es un protocolo específico para topologías en anillo que garantiza tiempos de recuperación inferiores a 200 milisegundos (y hasta 10 ms en sus versiones avanzadas), lo suficiente para que la red se cure antes de que el PLC declare una parada de emergencia.

2. Roles en MRP: El Mánager y los Clientes

Para que MRP funcione, debemos cerrar físicamente un anillo de switches (o equipos con switch integrado de 2 puertos, como la mayoría de la periferia ET200). En este anillo, los roles se dividen estrictamente:

• MRM (Media Redundancy Manager): Es el "jefe" del anillo. Solo puede haber un único MRM activo por anillo. Su función principal es bloquear lógicamente uno de sus dos puertos del anillo para romper el bucle y evitar tormentas de broadcast. Físicamente, el anillo es un círculo; lógicamente, el MRM lo convierte en una línea.
• MRC (Media Redundancy Client): Son todos los demás equipos del anillo (switches, PLCs, variadores). Su trabajo es simplemente reenviar el tráfico y avisar al MRM si detectan que el cable conectado a sus puertos se ha roto (Link Down).

3. Dinámica de Fallo: ¿Cómo se recupera la red?

El MRM no bloquea un puerto y se echa a dormir. Constantemente inyecta por su puerto abierto tramas de test (Test Frames) a una alta frecuencia. Como los MRCs reenvían estas tramas a lo largo de todo el anillo, las tramas terminan llegando de vuelta al puerto bloqueado del MRM. Mientras el MRM reciba sus propias tramas de test por el puerto bloqueado, sabe que el anillo físico está intacto.

¿Qué ocurre si una carretilla corta el cable entre el MRC 1 y el MRC 2?

1. Las tramas de test del MRM ya no pueden completar el círculo. El MRM deja de recibirlas en su puerto bloqueado.
2. Casi simultáneamente, el MRC 1 y el MRC 2 detectan físicamente la pérdida de enlace y envían inmediatamente un mensaje de Link Change hacia el MRM.
3. El MRM se da cuenta del fallo y abre inmediatamente su puerto bloqueado, permitiendo que el tráfico fluya en ambas direcciones hasta el punto del corte.
4. El MRM inyecta un mensaje multicasting ordenando a todos los MRCs que borren sus Tablas MAC (Flush), ya que las direcciones físicas ahora se encuentran por el "otro lado" del cable. Todo esto ocurre en menos de 200 ms.

4. Reglas de Diseño para Anillos MRP

Al diseñar una red MRP en planta, un técnico de Nivel III debe respetar ciertas reglas de oro para garantizar el rendimiento prometido:

• Máximo 50 nodos por anillo: El estándar MRP garantiza la recuperación en < 200 ms solo si el anillo no supera los 50 dispositivos. Si hay más, los tiempos de propagación de las tramas de test aumentan y la red podría colapsar antes de recuperarse.
• No mezclar MRP y RSTP en el mismo segmento: MRP es un protocolo rígido diseñado puramente para anillos. Si necesitas conectar el anillo MRP a una red de oficinas más grande que usa RSTP, debes hacerlo de forma estructurada, garantizando que los mensajes de ambos protocolos no interfieran, utilizando topologías de anillo múltiple o switches puente cuidadosamente configurados.
• Topología Lineal Nativa: La inmensa ventaja de MRP en PROFINET es que aprovecha los switches de 2 puertos integrados en los dispositivos. Conectas el PLC a la periferia 1, luego a la 2, luego al variador, y finalmente tiras un cable de retorno desde el variador de vuelta al PLC. Si el PLC se configura como MRM, acabas de dotar a tu máquina de alta disponibilidad casi a coste cero en hardware adicional.