Sistemi di automazione affidabili e altamente disponibili: ridondanza di sistema PROFINET S2 con Hilscher
A seconda del settore industriale e dell’applicazione specifica, le reti industriali pongono requisiti molto diversi all’affidabilità e alla disponibilità dei sistemi di automazione. Più questi requisiti sono complessi, più la parola chiave ridondanza gioca un ruolo decisivo: in altre parole, la disponibilità aggiuntiva di risorse funzionalmente identiche o comparabili che consentono a un sistema tecnico di continuare a funzionare senza interruzioni in caso di guasto di singoli componenti del sistema.
Nel seguente post del blog, scoprirete tutto quello che ciò che è bene sapere sui meccanismi di ridondanza più comuni, in particolare sulla ridondanza di sistema S2 e su come Hilscher possa supportarvi nella sua implementazione nelle reti PROFINET.
Quali meccanismi di ridondanza offre PROFINET?
Ridondanza S1:
PROFINET S1 non descrive una speciale configurazione di ridondanza, ma piuttosto lo standard PROFINET convenzionale. Ciò significa che un dispositivo IO dispone di un’interfaccia PROFINET che può stabilire una relazione di comunicazione con un controller.
Ridondanza S2:
Con la ridondanza S2, un dispositivo IO dispone di una sola interfaccia PROFINET, che può tuttavia stabilire fino a due relazioni di comunicazione con due controller IO ridondanti. I dati vengono solitamente scambiati attraverso la connessione primaria. Tuttavia, se questa connessione è difettosa, i dati vengono scambiati attraverso il controller di backup.
Ridondanza R1:
In questa configurazione, un dispositivo IO dispone di due interfacce PROFINET, ciascuna delle quali è collegata a un controller. Se la connessione primaria si interrompe, la stessa interfaccia non passa al secondo controller, ma il dispositivo IO passa alla seconda interfaccia.
Ridondanza R2:
La ridondanza del sistema R2 combina gli approcci S2 e R1. Il dispositivo IO dispone quindi di due interfacce PROFINET, ciascuna delle quali ha due relazioni di comunicazione con i controller ridondanti. A seconda del tipo di errore del sistema, la connessione viene sempre ripristinata attraverso il rapporto di comunicazione più veloce possibile.
La ridondanza di sistema S2 descrive una ridondanza a livello di controllo in cui vengono utilizzati due controller ridondanti per garantire il funzionamento continuo di un sistema. Se uno dei controller si guasta, il secondo assume automaticamente il controllo senza alcun tempo di inattività. Questo è importante in particolare nelle applicazioni industriali, dove il funzionamento regolare e ininterrotto è fondamentale. Tra essi figurano:
- Automazione di processi critici: settori come l'oil & gas, il chimico e il farmaceutico richiedono un’elevata affidabilità e disponibilità. La ridondanza PROFINET S2 garantisce che, in caso di guasto di un controller, il controller di riserva possa subentrare immediatamente. Questo garantisce la continuità dei processi critici senza interruzioni.
- Produzione con requisiti di disponibilità elevati: negli impianti di produzione ad alte prestazioni utilizzati, ad esempio, nella produzione di automobili o di semiconduttori, qualsiasi fermo macchina non programmato può comportare perdite significative. La ridondanza S2 contribuisce a mantenere un flusso di produzione regolare, cambiando senza problemi il controller in caso di guasto.
- Settore dei servizi di pubblica utilità e dell’energia: le centrali elettriche, gli impianti di trattamento delle acque e altri servizi di pubblica utilità si basano sul funzionamento continuo. La ridondanza di sistema S2 garantisce che, anche in caso di guasto di un’unità di controllo, le operazioni possano continuare senza interruzioni degne di nota.
Rispetto alle ridondanze R, che prevedono segmenti di rete completamente separati, la ridondanza di sistema S2 può essere ottenuta con mezzi relativamente semplici. In questo caso, un dispositivo necessita di una sola interfaccia di rete, ovvero di un solo controller di comunicazione. In questo modo è possibile collegare un dispositivo di campo compatto a un sistema ad alta disponibilità senza hardware aggiuntivo. Questo tipo di ridondanza è già sufficiente per la maggior parte degli scenari applicativi dell’automazione di fabbrica e si applica anche a gran parte dell’automazione di processo. La ridondanza S2 può quindi essere descritta come l’efficiente tuttofare tra i meccanismi di ridondanza.
Hilscher offre un firmware PROFINET per netX per le applicazioni dei dispositivi che richiedono la ridondanza del sistema PROFINET S2. Ciò significa che i dispositivi che utilizzano i controller di comunicazione netX 51, netX 90 e netX 100 e i prodotti basati su di essi (ad esempio le schede PC della famiglia cifX o i moduli embedded come netJACK o comX) come interfacce di rete possono essere integrati in sistemi ridondanti con il minimo sforzo.
In relazione al basso investimento, le aziende traggono beneficio in molti modi aggiornando i dispositivi standard a favore di quelli ridondanti. I vantaggi includono
- Maggiore disponibilità del sistema: la ridondanza riduce al minimo i tempi di inattività, poiché il sistema passa automaticamente al controller secondario in caso di guasto di un controller.
- Riduzione dei costi di manutenzione: poiché i sistemi sono ancora operativi, gli interventi di manutenzione possono essere eseguiti senza fretta, riducendo i costi e gli sforzi della manutenzione di emergenza.
- Recupero rapido dai guasti: la commutazione automatica sul controller secondario consente un rapido ripristino dai guasti, aumentando la produttività e riducendo i tempi di inattività.
- Maggiore sicurezza e affidabilità: l’uso della ridondanza del sistema riduce al minimo il rischio di un guasto completo del sistema, particolarmente importante nelle applicazioni critiche per la sicurezza.
- Adattamento flessibile ai requisiti della rete: la ridondanza S2 consente di adattare in modo flessibile le reti a requisiti e ambienti specifici, fornendo una soluzione personalizzata per varie applicazioni industriali.
Utilizzando la ridondanza di sistema PROFINET S2, le aziende possono quindi migliorare significativamente la disponibilità e l’affidabilità dei loro sistemi di produzione, con un conseguente aumento dell’efficienza e una riduzione dei costi di fermo.
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