Redundantne sterowanie z Saia PCD3

Termin hot standby, który jest używany wymiennie z pojęciem redundancji, oznacza zastosowanie dwóch identycznych systemów sterowania, które pracują jednocześnie: głównego oraz awaryjnego w stanie tzw. czuwania.

System pozostający w stanie czuwania przejmuje sterowanie procesem w chwili awarii systemu głównego. Podstawowym celem zastosowania systemu gorącej rezerwy sterowania jest zapobieganie przerwom w kluczowych procesach technologicznych.

NAJWAŻNIEJSZE CECHY SYSTEMÓW REDUNDANTNYCH SAIA PCD:

• bazują na rodzinie modułowych, przemysłowych sterowników PCD3 i wykorzystują standardowe moduły serii Saia PCD,
• prosta architektura systemu redukuje koszty inwestycji,
• procesory gorącej rezerwy ze współdzielonymi modułami zdalnych we/wy RIO eliminują dublowanie sygnałów we/wy i czujników/aktuatorów,
• programowalne moduły zdalnych we/wy RIO tworzą inteligentną zdecentralizowaną sieć zapewniającą dodatkowe bezpieczeństwo,
• system wykorzystuje standardowe komponenty Ethernet i może działać w sieci Ethernet TCP/IP łącznie z innymi usługami,
• łatwy inżyniering i uruchomienie z wykorzystaniem pakietu PG5 do automatycznego generowania projektu,
• bezprzestojowe przełączanie ze stanu gotowości do aktywnego,
• sterowniki gorącej rezerwy mają dwa procesory: jeden przetwarza program redundantny i monitoruje aktywny sterownik, drugi niezależny procesor przetwarza program nieredundantny; taki podział znacznie zwiększa wydajność i elastyczność systemu,
• duże możliwości diagnostyczne wspomagają uruchamianie systemu i wykrywanie usterek.

Fot. 1. Smart RIO dla systemu gorącej rezerwy do połączenia ze sterownikiem PCD3.M6880

Rozwiązania redundantne tworzą 2 sterowniki gorącej rezerwy PCD3.M6880. Wejścia/wyjścia (sygnały procesowe) są podłączone i kontrolowane przez moduły Smart RIO PCD3. T668. Stacje RIO są podłączone do obu sterowników przez Ethernet. Oznacza to, że nie ma potrzeby dublowania wejść, wyjść, sygnałów i aktuatorów.

Oba sterowniki kontrolują się wzajemnie. Jeśli aktywny PCD ulegnie awarii, rezerwowy PCD przejmie zadania przetwarzania i sterowania podłączonymi stacjami RIO. Obraz procesu (we/wy) i wewnętrzne zasoby sterownika PCD (F, R, T, C, DB) - dane synchronizacyjne - są przesyłane w sposób ciągły od aktywnego do rezerwowego PCD przez Ethernet. Zapewnia to bezproblemowe przełączanie z aktywnego sterownika do sterownika rezerwowego.

Redundantny sterownik PCD jest wyposażony w dwa niezależne interfejsy Ethernet. Interfejs ETH 2.x jest zarezerwowany wyłącznie do komunikacji ze stacjami RIO PCD3. T668. Za pośrednictwem tego samego interfejsu sterowniki PCD przeprowadzają synchronizację danych. Ze względów bezpieczeństwa zalecamy użycie sieci o strukturze ringu bazującego na komponentach innych dostawców. Sprawdzonym przez firmę Saia Burgess Controls (SBC) rozwiązaniem są ethernetowe switche przemysłowe firmy Hirschmann.

Interfejs ETH 1 znajdujący się przy procesorze CPU0 umożliwia połączenia z innymi urządzeniami i systemami, np. systemami SCADA. Saia Burgess Controls nie dostarcza własnego systemu SCADA do rozwiązań redundantnych, jednak może być do tego wykorzystany niemal każdy system dostępny na rynku. Może być to pojedynczy system SCADA lub system wspierający redundantne sterowniki. Sterowniki PCD3. M6880 dostarczają szczegółowe informacje statusowe i diagnostyczne, które mogą zasilać systemy SCADA.

STACJA RIO SYSTEMU GORĄCEJ REZERWY

Rys. 1. Standardowy schemat systemu redundantnego z dwoma sterownikami gorącej rezerwy PCD3.M6880 i modułami zdalnych RIO Ethernet PCD3.T668

Moduły zdalnych we/wy PCD3. T668 przeznaczone są wyłącznie do stosowania ze sterownikami gorącej rezerwy PCD3. M6880. Poza obsługą redundancji charakteryzują się takimi samymi funkcjami jak Smart RIO PCD3. T666. Stacje Smart RIO PCD3. T665 i T666 nie mogą być stosowane w połączeniu ze sterownikami gorącej rezerwy.

Najważniejsze cechy stacji RIO PCD3. T668:

• może pracować jako prosty moduł we/wy lub jako inteligentna programowalna stacja we/wy.
• programowane przez PG5 Controls Suite. Ważne lub krytyczne czasowo zadania mogą być wykonywane bezpośrednio przez RIO.
• programy stacji RIO zarządzane są centralnie przez Menedżera Smart RIO (PCD) i wgrywane do stacji RIO automatycznie.
• wymiana danych za pośrednictwem wydajnego protokołu Ether-S-IO. Prosta konfiguracja za pomocą Konfiguratora Sieci RIO (RIO Network Configurator).
• komunikacja z innymi sterownikami PCD przez Ether-S-Bus (bloki funkcyjne).
• obsługa modułów komunikacyjnych (np. M-Bus, DALI).
• obsługa innych protokołów (np. Modbus) poprzez Ethernet TCP/IP i wbudowany interfejs RS-485.
• wbudowany webserwer.

TOPOLOGIA SIECI REDUNDANTNYCH

Redundantne instalacje automatyki mogą wykorzystywać różne topologie sieci. Zalecane jest fizyczne odseparowanie sieci zarządzania (systemy SCADA) od sieci modułów zdalnych we/wy. Rekomendujemy również połączenie sieci zdalnych we/wy w topologii ringu z wykorzystaniem komponentów światłowodowych (schemat powyżej). Taki układ znacznie zwiększa wydajność, bezpieczeństwo, a przede wszystkim dostępność i niezawodność systemu. Można użyć standardowych komponentów innych producentów (przełączniki sieciowe).

Sieć może zostać również zbudowana w topologii gwiazdy. Wspólna sieć dla modułów we/wy i systemów nadrzędnych jest także możliwa do realizacji, jednak dostępność systemu będzie niższa.

Oprócz opisywanego systemu gorącej rezerwy firma Sabur opracowała jeszcze inne rozwiązanie redundancji oparte na urządzeniach Saia PCD. Rozwiązanie to wykorzystuje sterowniki Saia PCD3 Power z podwójnym portem Ethernet (PCD3.M6860) i zapewnia także redundancję komunikacji. Aby poznać jego możliwości i topologię, serdecznie zapraszamy na stoisko firmy na targach Automaticon.

Sabur
www.sabur.com.pl