Phoenix Contact Redundant aufgebaute Steuerung ist hoch verfügbar

Mit redundanzfähigen Steuerungen ist es nun möglich, Ethernet-basierende Lösungen wie Profinet einzusetzen. Mit der Systemredundanz wurde ein Verfahren definiert, durch das sich Profinet nun in kritischen Prozessen verwenden lässt, in denen hochverfügbare Systeme erforderlich sind, um Anlagen ausfallsicher aufzubauen.

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Phoenix Contact Electronics GmbH

In der Automatisierungstechnik werden immer häufiger Ethernet-basierende Lösungen wie Profinet eingesetzt, um die Steuerungstechnik mit den in der Feldebene montierten I/O-Baugruppen zu verbinden. Mittlerweile werden in zahlreichen Applikationen netzfähige Komponenten genutzt, sodass außer der klassischen Feldbustechnik ein Netz (Ethernet) zur Kommunikation vorhanden ist.

Vor diesem Hintergrund substituiert das Profinet-Protokoll, das auf dieser Netzinfrastruktur aufsetzt, die bisherige Feldbustechnik. Bis Ende 2010 waren weltweit bereits über drei Millionen Profinet-Knoten installiert. Mit der Systemredundanz, die den Aufbau eines hochverfügbaren Netzes (Profinet) ermöglicht, wird die Anzahl in den kommenden Jahren zusätzlich steigen.

Steuerung bietet vier voneinander unabhängige Redundanzebenen

Redundante Steuerungen sowie eine redundant ausgelegte Infrastruktur lassen sich in vielen Anwendungen der Fabrik-, Gebäude- und Prozessautomation einsetzen, um die Anforderungen an eine hohe Verfügbarkeit zu erfüllen. Ist dies nicht der Fall, können beispielsweise teure Stillstandszeiten oder hohe Wiederanlaufkosten die Folge sein. Ein Anlagenausfall kann zudem mit einer Gefahr für den Menschen verbunden sein. Dies ist besonders bei Anwendungen im Tunnel, bei Kraftwerken oder Wasser/Abwasser-Anwendungen der Fall.

Üblicherweise wird eine Anwendung respektive Anlage von einem Steuerungssystem betrieben und kontrolliert. Das trifft auf die gesamte Prozessebene zu, wo die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) über Eingabemodule Sensordaten einliest sowie über die Ausgabemodule Aktoren wie Motoren oder Achsen ansteuert. Die Prozessdaten werden von ihr verarbeitet und an übergeordnete Leitsysteme, Datenbanken und Server zur Speicherung weitergeleitet. Mit den Daten lässt sich der Prozess visualisieren und die Anlage vom Betreiber bedienen. Fällt das nicht redundanzfähige Steuerungssystem unerwartet aus, steht die Infrastruktur der Anlage nicht mehr zur Verfügung. Außerdem können unbestimmte Zustände und nicht kontrollierbare Abläufe auftreten.

Netzredundanz ergänzt die Steuerungsredundanz

Neben der Steuerungs- ist eine Netzredundanz notwendig. Sie sorgt dafür, dass eine Unterbrechung der Verbindung zur Feldebene oder zwischen einzelnen Komponenten nicht zum Ausfall dieser Teilnehmer führt. Die Netzredundanz wird mit einer Doppelverkabelung oder Ringtopologie umgesetzt. Die Doppelverkabelung verursacht jedoch hohe Zusatzkosten, weshalb sich die meisten Anwender für eine Ringtopologie entscheiden. In einem Redundanzsystem sind vier verschiedene, voneinander unabhängige Redundanzebenen zu betrachten, damit der komplette Prozess hochverfügbar ausgelegt werden kann (Bild 2 – siehe Bildergalerie).

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