Farnell element14   ASTOR Sp. z o. o.   Przedstawicielstwo Handlowe Paweł Rutkowski   Rittal Sp. z o.o.   Fluke Europe B.V.  

Energetyka, Automatyka przemysłowa, Elektrotechnika

Dodaj firmę Ogłoszenia Poleć znajomemu Dodaj artykuł Newsletter RSS
strona główna ARTYKUŁY Automatyka System wysokiej dostępności zbudowany na bazie sieci Profinet
drukuj stronę
poleć znajomemu

System wysokiej dostępności zbudowany na bazie sieci Profinet

fot. ASTOR

Od lat jednym z rozwiązań dla przemysłu, w których specjalizuje się firma GE Intelligent Platforms, jest system wysokiej dostępności (High Availability). Wraz pojawianiem się nowych sposobów komunikacji przechodził on metamorfozy, dostosowując się do najnowocześniejszych technologii. I tak, pierwsze rozwiązania tego typu oparte były o sterowniki serii 90-70 i wysoce stabilną sieć GENIUS, po czym rozwiązanie ewaluowało w kierunku kontrolerów serii RX7i oraz RX3i i powszechnie stosowanej sieci Ethernet. Obecnie możemy korzystać z nowej wersji tego rozwiązania – opartej o kontrolery RX3i i sieć Profinet, dzięki czemu transmisja jest pewna, a konfigurowanie systemu – niezbyt skomplikowane.

System wysokiej dostępności przewiduje użycie rozproszonych układów wejść/wyjść, z którymi komunikacja przebiega za pośrednictwem kabla miedzianego lub światłowodu. Dzięki temu może on geograficznie obejmować znaczny obszar, pozostając przy tym nieczuły na zakłócenia i przepięcia. Idea systemu wysokiej dostępności pozostaje niezmienna; występują w nim podwojone elementy, dzięki czemu w przypadku wystąpienia awarii, może on kontynuować pracę, a przejęcie sterowania przez element rezerwowy odbywa się bezuderzeniowo.

Redundancja obejmuje przede wszystkim dwie jednostki nadrzędne (Primary i Secondary), z których jedna steruje procesem, a druga pozostaje w gotowości.

Układy wejść/wyjść rozproszonych

Jako układy wejść/wyjść rozproszonych mogą zostać użyte wyspy zbudowane na bazie serii RX3i lub VersaMax. Występują w nich tzw. interfejsy komunikacyjne (PNS), których zadaniem jest pośredniczenie pomiędzy modułami wejść/wyjść a jednostkami nadrzędnymi Primary i Secondary.

Użycie serii RX3i do budowy węzłów pozwala na zastosowanie bardziej zaawansowanych modułów, np. dokonujących skalowania i kontroli alarmów, natomiast układy wejść/wyjść rozproszonych Versa-Max umożliwiają budowę ekonomicznych węzłów. W węzłach opartych o serię VersaMax można w razie potrzeby instalować moduły komunikacyjne Profibus Master i Modbus Master, a przewidywane jest dodanie do zestawu modułów instalowanych w węźle RX3i również modułów zaawansowanych, takich jak moduły komunikacyjne Profibus (IC695PBM300) czy też na łącze szeregowe (IC695CMM002/IC695CMM004).

Podobnie, jak w poprzednich wersjach systemu wysokiej dostępności, dla uproszczenia komunikacji z systemem HMI przewidziano specjalny adres IP, tzw. adres redundantny (Redundant IP Address). Jest on samoczynnie uaktywniany w tej jednostce nadrzędnej, która w danej chwili steruje procesem co upraszcza prace programistyczne w systemie SCADA. Połączenie z HMI może być opcjonalnie redundowane.

Architektura systemu wysokiej dostępności zbudowanego na bazie sieci Profinet

Architektura systemu wysokiej dostępności zbudowanego na bazie sieci Profinet

Topologia sieci Profinet 

Komunikacja z układami wejść/wyjść rozproszonych odbywa się przy użyciu sieci Profinet, która może przyjmować formę pierścienia (tzw. ringu). Używa się wtedy protokołu MRP (Media Redundancy Protocol), co w efekcie wpływa na podniesienie dostępności tej sieci – zabezpiecza przed utratą komunikacji w przypadku przerwania jej w dowolnym miejscu. Producent przewiduje rozbudowę funkcjonalności w postaci możliwości korzystania z dwóch redundantnych sieci Profinet, opcjonalnie pracujących w formie pierścieni.

Różnicą w stosunku do poprzedników i zarazem zaletą nowego rozwiązania jest fakt, że interfejs sieciowy Profinet serii RX3i wykonany został w postaci modułu zajmującego tylko jedno gniazdo i producent wyposażył go w porty pozwalające na zbudowanie sieci Profinet bez konieczności używania zewnętrznych switchów. W ten sposób zostały zaoszczędzone trzy gniazda w kasecie bazowej węzła i może on pomieścić więcej modułów wejść/wyjść.

Wygoda i oszczędność

Oszczędnością w pracy dla programisty jest możliwość konfigurowania układów wejść/wyjść rozproszonych tylko z jednego miejsca – podczas konfigurowania jednostek nadrzędnych, a w zasadzie przygotowując konfigurację dla jednostki Primary. Nie trzeba konfigurować ramek do komunikacji z układami wejść/wyjść, a jedynie wystarczy określić moduły w nich zainstalowane i zadeklarować czas odświeżania danych wymienianych z węzłem.

Należy zauważyć, że czas ten może wynosić nawet 1 ms (w poprzednim rozwiązaniu minimalny czas odświeżania wynosił 10 ms). Nieco inaczej działa również mechanizm przejmowania sterowania węzłem przez jednostkę rezerwową.

W starym rozwiązaniu węzeł otrzymywał równocześnie dane z obu jednostek i dokonywał wyboru spośród otrzymanych danych na podstawie statusu komunikacji. W nowym rozwiązaniu sterowanie węzłem realizowane jest przez jeden kontroler nadrzędny, a drugi pozostaje w stanie nasłuchu, aby w razie potrzeby przejąć sterowanie nad węzłem. Ponieważ ramki Profinet są uprzywilejowane, to ewentualne dołączenie urządzeń Ethernet do sieci Profinet nie zaburzy komunikacji z układami wejść/wyjść rozproszonych.

Zastosowanie

Bez względu na branżę, w której działa przedsiębiorstwo, nieplanowany przestój zawsze ma negatywny wpływ na ciągłość produkcji, natomiast konsekwencje mogą być różne. Jeśli przestój oznacza nie tylko niższą jakość, ale i zniszczenie części instalacji lub produkcji, zagrożenie dla ludzi i środowiska, wówczas inwestycja w systemy redundantne jest uzasadniona i znacząco redukuje koszty operacyjne.

System wysokiej dostępności znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie nieplanowane przestoje i awarie stanowią duże zagrożenie dla wszystkich przedsiębiorstw narażając je na spadek wydajności i rentowności, spadek satysfakcji i zadowolenia klientów oraz utratę reputacji. W przypadku, gdy zatrzymanie procesu produkcyjnego jest nieakceptowalne z uwagi na wysokie konsekwencje finansowe, zagrożenie dla życia ludzkiego lub zanieczyszczenia środowiska, inwestuje się w systemy podnoszące dostępność.

Zastosowanie systemów wysokiej dostępności

PACSystems HA przynosi szereg korzyści dla użytkownika końcowego oraz dla służb odpowiedzialnych za utrzymanie ruchu. System taki pozwala na:

  • ‚‚podniesienie niezawodności i dostępności systemu sterowania,
  • ‚‚redukcję kosztów dzięki minimalizacji ryzyka wystąpienia nieplanowanych przestojów,
  • ‚‚możliwość łatwej rozbudowy i serwisu systemu bez jego zatrzymywania.

Rozwiązania wysokiej dostępności PACSystems HA zostały zaprojektowane z myślą o systemach produkcji ciągłej, wsadowej oraz dyskretnej i z powodzeniem mogą być stosowane w aplikacjach, gdzie sterowany proces ma charakter wolno lub szybkozmienny.

Znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie nieplanowany przestój oznacza zagrożenie dla życia i zdrowia ludzkiego lub pociąga za sobą duże koszty oraz utratę reputacji firmy w oczach klientów.

Grzegorz Faracik
Specjalista ds. systemów sterowania
ASTOR Sp. z o.o.
grzegorz.faracik@astor.com.pl

follow us in feedly
Średnia ocena:
 
REKLAMA

Otrzymuj wiadomości z rynku elektrotechniki i informacje o nowościach produktowych bezpośrednio na swój adres e-mail.

Zapisz się
Komentarze (0)
Dodaj komentarz:  
Twój pseudonim: Zaloguj
Twój komentarz:
dodaj komentarz
ASTOR Sp. z o. o.
ASTOR Sp. z o. o.
ul. Smoleńsk 29, Kraków
tel.  124286300
fax.  124286309
$nbsp;
REKLAMA
Nasze serwisy:
elektrykapradnietyka.com
przegladelektryczny.pl
rynekelektroniki.pl
automatykairobotyka.pl
budowainfo.pl