Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Redundante Steuerungskonzepte

Doppelt genäht hält besser

Bei einer Jeans sorgen doppelte Nähte für 'bessere Verfügbarkeit': Wenn die erste Naht reißt, sorgt die zweite Naht dafür, dass die Hose hält und es nicht zu ungewünschten Ausfallerscheinungen kommt. Das gleiche Prinzip – redundantes, also doppeltes Auslegen der notwendigen Elemente – wird auch zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Automatisierungsanlagen eingesetzt.

Anbindung hochverfügbarer Steuerungen an ein PRP-Netzwerk. Bild: Siemens

Man stelle sich eine Anwendung in einem Arbeitsumfeld vor, in welchem Hochverfügbarkeit und Ausfallsicherheit der Teilnehmer und Kommunikation unter den Teilnehmern oberstes Gebot ist. Das Ziel kann dabei sein, das Anlagenpersonal und auch die Anlage selbst vor Schaden zu schützen, oder dafür zu sorgen, dass die Versorgung des Endabnehmers zum Beispiel mit Strom unterbrechungsfrei gewährleistet werden kann – oder ein Produktionsprozess, der einfach nicht unterbrochen werden darf, da sonst das Endprodukt Schaden nimmt, zum Beispiel bei der Nahrungsmittel- oder Medikamentenherstellung. Die Hauptforderung lautet also, die Anlage hochverfügbar auszulegen. Das bedeutet, dass der Betrieb mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 99 Prozent gewährleistet wird – die Anlage muss also weiterlaufen, auch wenn ein Bagger ein Kabel durchgetrennt hat, ein unachtsamer Mitarbeiter eine Verbindung löst oder ein Netzteilnehmer wegen Überlastung plötzlich ausfällt. Die Anlage muss aber auch weiterlaufen, wenn ein PC in der Warte, eine Baugruppe in der Steuerung, oder gar eine Station ausfällt. Hier greifen Redundanzmechanismen, etwa in Form funktionsgleicher Ressourcen, die für den durchgehenden Betrieb auch im Falle einer Störung vorgehalten werden.

Die Steuerung als zentraler Hochverfügbarkeitsbaustein

Herzstück der Anlage ist die Steuerung, die über ein Netzwerk mit weiteren Teilnehmern, wie zum Beispiel anderen Steuerungen oder Leitwartenrechnern kommuniziert. Um Personal, Anlage und Materialen zu schützen, darf die Steuerung nicht ausfallen. Auch aus wirtschaftlichen Gründen müssen Stillstandzeiten beziehungsweise Wiederanlaufkosten vermieden werden. Eine Möglichkeit, die Anlage im Fehlerfall am Laufen zu halten, sind auch hier Redundanzmechanismen – also das doppelte Auslegen der Steuerung. Man spricht hier von einem hochverfügbaren System: Um die Ausfallwahrscheinlichkeit im Fehlerfall zu minimieren, muss das System eine stoßfreie Umschaltung und integrierte Fehlererkennung bieten, bevor der Fehler sich auf den Prozess auswirken kann. Es muss möglich sein, während des Betriebs defekte Komponenten auszutauschen oder Konfigurationsänderungen vorzunehmen. Bei Wiederkehr des regulären Betriebszustandes sollte es zudem einen automatischen Ereignisabgleich geben. Nicht zuletzt muss auch die Kommunikation redundant ausgelegt sein, etwa durch Unterstützung von parallelen Netzwerken.

Beide Stationen eines hochverfügbaren Systems laufen parallel neben einander her. Dabei übernimmt eine Station die Aufgabe eines ‚Masters‘ und kommuniziert mit den entsprechenden Teilnehmern, zum Beispiel einem anderen Hochverfügbarkeitssystem (H-System) oder einem PC im Netzwerk über ein eigenes, meist herstellerspezifisches Protokoll. Die beiden Stationen im H-System überwachen sich gegenseitig. Fällt die Master-Seite aus, übernimmt automatisch die zweite Seite deren Aufgabe und die Kommunikation. Für diesen Aufgabenbereich bietet Siemens mit der Steuerung Simatic S7-400H einen hochverfügbaren Controller an, um die Wahrscheinlichkeit eines Produktionsausfalls zu minimieren. Die Steuerung besteht aus zwei identisch aufgebauten Stationen, von denen eine die Masterfunktion übernimmt. Über ein Synchronisationskabel werden ständig die Daten zwischen beiden Stationen abgeglichen, so dass beide Stationen die gleichen Daten halten. Im Fehlerfall, wenn der Master ausfällt, werden die Aufgaben zur Prozesssteuerung automatisch von der Partnerstation übernommen.


Das könnte Sie auch interessieren:

Die Zukunft ist digital. Doch sollte man im Rahmen des technologischen Fortschritts nicht die IT-Sicherheit aus den Augen verlieren. Der elfte State of Software Security (SoSS) Report zeigt, dass die Fertigungsindustrie im Vergleich zu anderen Branchen im Bereich der Anwendungssicherheit schlecht abschneidet. Julian Totzek-Hallhuber, Principal Solution Architect von Veracode, fasst die Ergebnisse zusammen.‣ weiterlesen

Im VDMA-Leitfaden Virtuelle Inbetriebnahme wird der Technologieeinstieg in eine Pilotphase und eine Produktivphase gegliedert. Dieser Artikel behandelt den zweiten Abschnitt, also wie Firmen VIBN und Engineering zusammenbringen.‣ weiterlesen

Die Software AG führt eine neue Management-Team-Struktur ein. Das neue Team soll aus den vier Vorstandsmitgliedern sowie zwei intern ernannten Mitgliedern bestehen und die Struktur ergänzen: Scott Little wird ab dem 1. August Chief Revenue Officer (CRO) und Dr. Benno Quade Chief Customer Success Officer (CCO).‣ weiterlesen

Am KIT in Karlsruhe hat der neue Hochleistungsrechner HoreKa seine Arbeit aufgenommen. Die Rechenleistung des Supercomputers soll dabei unterschiedlichen Forschungsdisziplinen neue Erkenntnisse ermöglichen.‣ weiterlesen

Der Anteil der Tätigkeiten, die heute schon potenziell von Computern erledigt werden könnten, ist in Fachkraftberufen mit 4,6 und Spezialistenberufen mit 4,8 Prozentpunkten zwischen 2016 und 2019 stark angestiegen. In den Helferberufen ist der Anteil mit 0,7 Prozentpunkten am wenigsten stark gestiegen. Das geht aus einer des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) hervor.‣ weiterlesen

Deutschen Industrieunternehmen fehlt es an Material. In einer Ifo-Umfrage geben rund 64 Prozent der befragten an, dass Probleme bei Vorlieferungen die Produktion behindern.‣ weiterlesen

Laut einer Analyse von KPMG gewinnt der Ansatz des Equipment as a Service (EaaS) an Bedeutung. Mehr als die Hälfte der befragten Unternehmen kann sich vorstellen, in den nächsten 5 Jahren dieses Modell zu nutzen.‣ weiterlesen

Mit einem dem Profil für Roboter-Systeme will eine PI-Arbeitsgruppe eine einheitliche Datenschnittstelle zwischen SPS und Robotersteuerungen definieren.‣ weiterlesen

Der Weltmarkt für elektrotechnische und elektronische Güter kam im vergangenen Jahr auf 4,6Bio.€. "Damit hat er sein 2019er-Niveau trotz Corona-Pandemie halten können", so ZVEI-Finanzexperte Dr. Andreas Gontermann.‣ weiterlesen

Die Software Visual Shop Floor von Solunio hilft Firmen, ihr Fertigungsmanagement zu digitalisieren. Mit einem neuen Kioskmodus soll die Software künftig Besprechungen und Meetings von der Fertigungshalle bis zur Chefetage besser unterstützen.‣ weiterlesen

Im Juni 2021 ist der VDI-Statusreport 'Thermografie und Strahlungsthermometrie - Stand und Trends' erschienen. Um bei Messungen mit Strahlungsthermometern und Thermografiekameras verlässliche Ergebnisse zu erzielen, müssen die Messmittel unter anderem kalibriert sowie radiometrisch und strahlungsthermometrisch charakterisiert werden.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige