Fiabilité et haute disponibilité des systèmes d'automatisation : redondance système PROFINET S2 avec Hilscher
Selon le secteur d’activité et l'application, les réseaux industriels présentent des exigences très différentes en matière de niveau de fiabilité et de disponibilité des systèmes d'automatisation. Plus ces exigences sont élevées, plus la redondance joue un rôle décisif : en d'autres termes, des ressources additionnelles fonctionnellement identiques ou comparables doivent être disponibles pour autoriser un système technique à continuer de fonctionner sans perturbation si des composants individuels du système tombent en panne.
Dans l'article de blog suivant, vous apprendrez tout ce que vous avez besoin de savoir à propos des mécanismes de redondance courants, de la redondance système S2 et de la manière dont Hilscher peut vous aider à mettre en œuvre des réseaux PROFINET.
Quels sont les mécanismes de redondance proposés par PROFINET ?
Redondance S1 :
PROFINET S1 ne décrit pas une configuration de redondance spéciale, mais plutôt la norme PROFINET conventionnelle. En d'autres termes, un appareil IO dispose d'une interface PROFINET capable d'établir une relation de communication avec un contrôleur.
Redondance S2 :
Avec la redondance S2, un appareil IO possède aussi exactement une interface PROFINET, qui peut toutefois établir jusqu'à deux relations de communication avec deux contrôleurs IO redondants. Les données sont généralement échangées via la connexion principale. Mais si celle-ci est défectueuse, les données sont transmises via le contrôleur de secours.
Redondance R1 :
Dans cette configuration, un appareil IO possède deux interfaces PROFINET, chacune connectée à un contrôleur. Si la connexion principale échoue, la même interface ne passe pas sur le deuxième contrôleur : c’est l'appareil IO qui passe sur la deuxième interface.
Redondance R2 :
La redondance système R2 combine les approches de S2 et R1. L'appareil IO dispose donc de deux interfaces PROFINET, chacune possédant deux relations de communication avec des contrôleurs redondants. Selon le type d'erreur système, la connexion est toujours restaurée via la relation de communication la plus rapide possible.
La redondance système S2 décrit une redondance au niveau du contrôle, dans laquelle deux contrôleurs redondants sont utilisés pour veiller au fonctionnement continu d'un système. Si l'un des contrôleurs est en défaut, le deuxième contrôleur prend automatiquement le contrôle sans aucun temps d'arrêt. C'est particulièrement important dans les applications industrielles où un fonctionnement fluide et ininterrompu est essentiel. par exemple :
- Automatisation critique des processus : les secteurs comme le pétrole, le gaz, la chimie et la pharmacie exigent un haut niveau de fiabilité et de disponibilité. La redondance PROFINET S2 garantit qu'en cas de défaillance d'un contrôleur, le contrôleur de secours peut immédiatement prendre la main. La continuité des processus critiques est ainsi assurée sans interruption.
- Production avec exigences de disponibilité élevées : dans les installations de production à haut niveau de performances utilisées dans la construction automobile ou la fabrication de semi-conducteurs, par exemple, la moindre interruption imprévue peut conduire à des pertes importantes. La redondance S2 permet de préserver un flux de production fluide en changeant de contrôleur en cas de défaut.
- Utilités et secteur de l'énergie : les centrales électriques, les usines de traitement de l'eau et d'autres services publics exigent un fonctionnement continu. La redondance système S2 garantit qu'en cas de défaillance d'une unité de contrôle, les opérations peuvent se poursuivre sans interruption notable.
Par rapport aux redondances R, qui emploient des segments de réseau totalement séparés, un système redondant peut être obtenu à l'aide de la redondance système S2 en utilisant des moyens relativement simples. Dans ce cas, un appareil ne nécessite qu'une seule interface réseau, c'est-à-dire un seul contrôleur de communication. Cela donne la possibilité de connecter un appareil de terrain compact à un système à haut niveau de disponibilité sans matériel additionnel. Ce type de redondance suffit largement pour la plupart des scénarios liés à l'automatisation d'usine et s'applique même à une grande partie de l'automatisation des processus. La redondance S2 peut donc être décrite comme la solution la plus polyvalente et efficace des mécanismes de redondance.
Hilscher propose un firmware PROFINET netX pour les applications d'appareils qui exigent une redondance système PROFINET S2. En d'autres termes, les appareils qui utilisent des contrôleurs de communication netX 51, netX 90 et netX 100 et les produits basés sur eux (ex. : cartes PC de la famille cifX ou modules embarqués comme netJACK ou comX) comme interfaces réseau peuvent être intégrés à des systèmes redondants avec un minimum d'effort.
Ce faible investissement permet aux entreprises qui délaissent leurs appareils standard au profit de produits redondants de bénéficier de nombreux avantages, comme par exemple :
- Une hausse de la disponibilité des systèmes : la redondance réduit les arrêts car le système passe automatiquement sur le contrôleur secondaire si le premier tombe en panne.
- Une réduction des coûts de maintenance : étant donné que les systèmes sont opérationnels en permanence, les tâches de maintenance peuvent être réalisées au moment voulu, ce qui limite les coûts et les efforts de maintenance d'urgence.
- Un rétablissement rapide suite aux défaillances : le passage automatique au contrôleur secondaire autorise un rétablissement rapide après une défaillance, ce qui maximise la productivité et réduit les temps d'arrêt.
- Une hausse de la sécurité et de la fiabilité : l'utilisation de la redondance système réduit le risque de défaillance totale du système, ce qui est partiiculièrement important dans les applications critiques pour la sécurité.
- Une adaptation flexible aux exigences du réseau : la redondance S2 permet aux réseaux de s'adapter de manière flexible à des exigences et environnements spécifiques, afin d'apporter une solution personnalisée à diverses applications industrielles.
En utilisant la redondance système PROFINET S2, les entreprises peuvent donc améliorer de manière significative la disponibilité et la fiabilité de leurs systèmes de production, ce qui conduit à une hausse du rendement et à une réduction des coûts d'indisponibilité.
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