SIMATIC ET 200M / MP Systemredundanz
Redundanter Betrieb mit PROFINET Mögliche Konfigurationen PN Sync ET 200M/MP IM153-4 PN ST IM155-5 PN ST DP/ MPI DP Ringstruktur an einer Standard-CPU (MRP) Standard-CPU (IO Controller) Systemredundanz an einer S7-400H S7-400H DP/ MPI DP DP/ MPI DP Sync PN PN Sync PN Sync PN Sync PN ET 200M/MP ET 200M/MP ET 200M/MP IM 153-4 PN HF IM 155-5 PN HF
Redundanter Betrieb mit PROFINET Beherrschung möglicher Fehler 3 1 1 2 2 Unterbrechung des Rings Ausfall einer einzelnen Station Umschaltzeit ca. 200ms Unterbrechung des Rings Ausfall einer einzelnen Station CPU Ausfall Umschaltzeit ca. 30ms autom. Synchronisation bei CPU-Tausch
Daten-Synchronisation Hochverfügbares Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H PROFINET mit System Redundanz (SR) Automatisches Umschalten bei Störung Ereignisgesteuerte Synchronisation beider Stationen für ein schnelles und stoßfreies Umschalten Bearbeitung an der Unterbrechungsstelle ohne Informations- und Alarmverlust durch redundante CPU Komponententausch im laufenden Betrieb (Hot Swapping). Programmen und Daten werden nach CPU-Tausch automatischnachgeladen. Systemredundanzmechanismus für Profinet-Kommunikation Bisher geht es bei der Kommunikation über Industrial-Ethernet-Protokolle im Wesentlichen um den deterministischen Austausch von I/O-Daten mit hohen Geschwindigkeiten. Für die Anforderungen in der industriellen Automatisierungstechnik ist Industrial Ethernet geeignet. In der Prozessautomatisierung stehen jedoch andere Aspekte im Vordergrund, z.B. die Verfügbarkeit der Steuerung der Fertigungseinheit. Der Austausch von Daten über Profinet hat seine Leistungsfähigkeit für Anwendungen in der Fertigung vielfach unter Beweis gestellt. Die neue Spezifikation 2.3 erweitert Profinet mit einem Mechanismus, um die zusätzlichen Anforderungen im Hinblick auf eine hohe Verfügbarkeit zu erfüllen. Traditionell würden die gesamte Infrastruktur und die aktiven Komponenten in der Anwendung dupliziert. Bei einer solchen Lösung steigen die Kosten jedoch exponenziell. Bereits bei früheren Versionen von Profinet wurde das Media Redundancy Protocol (MRP) eingeführt. Es ermöglicht den Aufbau einer redundanten, protokollunabhängigen Ringtopologie. Damit wird die Verfügbarkeit der in einer Daisychain verlinkten Geräte verbessert und die Ethernet-Kommunikation in einem Loopback zurückgeführt. Profinet führt jetzt eine 'Systemredundanz' ein, die das MRP durch eine Kommunikationsredundanz zwischen den aktiven Geräten (IO-Controller und IO-Devices) des Systems ergänzt. Systemredundanz Bei einem Ausfall der Profinet-Verbindung oder einem planmäßigen Abschalten des Profinet definiert die 'Systemredundanz' einen automatischen Mechanismus für die Umschaltung innerhalb eines bestimmten Zeitraums und das Halten der Ausgangswerte. In einem redundanten System sind die Controller doppelt vorhanden. So kann der IO-Controller 1 eine primäre Applikationsbeziehung (AR 1: Profinet-Verbindung) aufbauen, während der IO-Controller 2 eine Backup-AR herstellt. Diese primäre Kommunikation wird durch Flags in den Ausgangsdaten des primären Controllers gekennzeichnet. Eine Kontrolle beider Applikationsbeziehungen gilt dem IO-Gerät. Die Redundanzschicht im IO-Gerät ist verantwortlich für die Ausgänge, die der Applikationsschicht zugeleitet werden. Sie überwacht den ordnungsgemäßen Zustand der Applikationsbeziehung (Application Relation) AR1 über einen sogenannten Watchdog, ein Mikrocontroller, der die Funktion der anderen Systemkomponenten über- wacht. Bei einem Timeout fordert das Gerät vom IO-Controller 2 über Flags im Eingangs-Frame eine Umschaltung an und die Ausgänge werden gehalten. Wenn AR 2 zur primären Applikationsbeziehung wird (über den IO-Controller 2 gesetzt), werden die Ausgangs- daten von AR2 an die Applikationsschicht des Geräts weitergeleitet. Da der AR-Zustand auf jedem Profinet RT-Frame transportiert wird, kann die Redundanzschicht innerhalb weniger Zyklen eine fehlende primäre AR erkennen. Die Umschaltzeit wird überwacht, um eine Rückkehr auf sichere Werte zu gewährleisten, falls die Backup-AR nicht als primäre AR gesetzt werden kann. Offene Ring-Architektur SR-Support durch H-CPUs und ET 200M/MP Sync-Leitungen Gewährleistung der Funktionalität bei Fehler in einer CPU oder einem Ringteilnehmer oder einem Busfehler Daten-Synchronisation Ausfall eines IO-Devices (ET 200M/MP) ist beschränkt auf den beschädigten Ring-Teilnehmer CPU 41x-5H CPU 41x-5H Kabelbruch zwischen zwei Devices hat keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Systems Switch PROFINET Switch Switch Ausfall einer CPU hat keinen Einfluss auf die Funktions- fähigkeit des redundanten Systems Automatische Synchronisation nach Austausch der ausgefallenen Komponente ET 200M/MP ET 200M/MP ET 200M/MP ET 200M/MP Quelle http://www.sps-magazin.de/?inc=artikel/article_show&nr=59930
SIMATIC ET 200M/MP