Redundantne systemy sterowania z Saia PCD3
W wielu dziedzinach gospodarki pracują aplikacje krytyczne wymagające zastosowania specjalnych środków zapobiegających przestojom w pracy instalacji technologicznych i zapewniające stabilne oraz powtarzalne parametry procesowe. Doskonałą odpowiedzią na ich potrzeby są systemy redundantne (ang. hot standby), gwarantujące utrzymanie ciągłości sterowania i szybkie odtworzenie parametrów pracy urządzeń w przypadku krótkotrwałej awarii.
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 momencie awarii systemu głównego. Podstawowym celem zastosowania systemu gorącej rezerwy sterowania jest zapobieganie przerwom w kluczowych procesach technologicznych.
Charaterystyka systemów
Najważniejsze cechy systemów gorącej rezerwy Saia PCD:
- są oparte 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 wejść/wyjść RIO Ethernet eliminują dublowanie sygnałów wejść/wyjść i czujników/aktuatorów,
- programowalne moduły zdalnych wejść/wyjść RIO tworzą inteligentną zdecentralizowaną sieć zapewniającą dodatkowe bezpieczeństwo,
- sieć wykorzystuje standardowe komponenty Ethernet i może działać w sieci Ethernet TCP/IP łącznie z innymi usługami,
- inżynieria i uruchomienie z wykorzystaniem pakietu PG5 do automatycznego generowania projektu są łatwe,
- systemy umożliwiają 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.
Rozwiązania redundantne tworzone są w oparciu o dwa 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 (podstawowy i zapasowy) kontrolują się wzajemnie. Jeśli aktywny PCD ulegnie awarii, rezerwowy PCD przejmie zadania przetwarzania i sterowania podłączonymi stacjami RIO. Obraz procesu (wejść/wyjść) i wewnętrzne zasoby sterownika PCD (F, R, T, C, DB) – dane synchronizacyjne – są przesyłane w sposób ciągły od aktywnego PCD do rezerwowego PCD przez Ethernet. Zapewnia to bezproblemowe przełączanie z aktywnego sterownika PCD 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 opartego na komponentach innych dostawców. Sprawdzonym przez 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. SBC 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.
Standardowy schemat systemu redundantnego z dwoma urządzeniami gorącej rezerwy PCD3.M6880 i modułami zdalnych RIO Ethernet PCD3.T668
PCD3.T668 – stacja RIO systemu gorącej rezerwy
Moduły zdalnych wejść/wyjść PCD3.T668 przeznaczone są wyłącznie do stosowania ze sterownikami gorącej rezerwy PCD3.M6880. Poza obsługą redundancji charakteryzują się takimi samymi cechami i funkcjami jak Smart RIO PCD3.T666. Stacje Smart RIO PCD3.T665 i PCD3.T666 nie mogą być stosowane w połączeniu ze sterownikami gorącej rezerwy.
Najważniejsze cechy stacji RIO to:
- możliwość pracy jako prosty moduł wejść/wyjść lub jako inteligentna programowalna stacja wejść/wyjść,
- programowane przez PG5 Controls Suite; ważne lub krytyczne czasowo zadania mogą być wykonywane bezpośrednio przez RIO,
- programy stacji RIO zarządzane 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 poprzez 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 web serwer.
Topologia sieci redundantnych
Redundantne instalacje automatyki mogą wykorzystywać różne topologie sieci. Zalecane jest fizyczne odseparowanie sieci zarządzania (systemy SCADA) od sieci modułów zdalnych wejść/wyjść. Rekomendujemy również połączenie sieci zdalnych wejść/wyjść w topologii ringu z wykorzystaniem komponentów światłowodowych. 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 oparciu o topologię gwiazdy. Wspólna sieć dla modułów wejść/wyjść i systemów nadrzędnych jest także możliwa do realizacji, jednak dostępność systemu będzie niższa.
SABUR Sp. z o.o.
ul. Puławska 303, 02–785 Warszawa
tel. 22 549 43 53
fax 22 549 43 50
e-mail: sabur@sabur.com.pl
www.sabur.com.pl
source: Automatyka 11/2015