SIMATIC S7-1500 R/H für Redundanz und Hochverfügbarkeit
Vermeiden Sie Stillstände Ihrer Anlage mit redundant aufgebauten Automatisierungslösungen
Maximale Anlagenverfügbarkeit ist essenziell – wie können Sie dieses Ziel erreichen? Die redundante und hochverfügbare Steuerung SIMATIC S7-1500 R/H ist die Antwort auf diese Frage. Eine mit der Primär-CPU synchronisierte Backup-CPU stellt sicher, dass beim Umschalten keine Daten verloren gehen. Und das Beste: Synchronisation und Projektkonsistenz ist eine Systemleistung. Um eine SIMATIC S7-1500 R/H Steuerung einzusetzen, benötigen Sie also kein spezielles Fachwissen: Das Engineering erfolgt wie gewohnt in TIA Portal.
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Wie redundante Lösungen Ihre Anlagenverfügbarkeit steigern können
Redundanz ist wichtig für die Anlagenverfügbarkeit. Aber warum genau und worauf kommt es dabei an? Erfahren Sie, wie redundante Systeme mehrere potenzielle Probleme beim Betrieb und der Wartung von Anlagen lösen können.
Redundante Systeme senken Kosten und steigern Produktivität
Maschinen- und Anlagenstillstände bedeuten in der Regel immer auch Produktionsausfälle. Schlimmstenfalls kann ein ungeplanter Anlagenstillstand das Produkt oder die Maschinen beschädigen, was weitere Folgekosten nach sich zieht. Redundant aufgebaute Systeme können Stillstände in vielen Fällen vermeiden, sind einfacher zu pflegen als applikative Lösungen oder können gesetzliche Vorgaben erfüllen. Falls doch ein CPU-Ausfall eintritt, bleibt die Produktion erhalten, da die Backup-CPU nahtlos übernimmt. Und da nicht immer Techniker vor Ort sind, bleibt mehr Zeit, einen Serviceeinsatz zu planen.
Safety, Security, Verfügbarkeit – darauf kommt es an
Neben der Verfügbarkeit sind Safety und Security zwei weitere zentrale Themen beim Betrieb von Anlagen, die sich in ihrem Fokus und Auswirkungen aber deutlich unterscheiden. Safety schützt Menschen und Maschinen im Fehlerfall und versetzt die betreffenden Anlagenteile in einen sicheren Zustand, d.h. meistens den Stillstand. Security verhindert Angriffe von außen wie Cyberattacken oder Sabotage und erhält so die Verfügbarkeit. Redundante Lösungen sorgen im so genannten Hot-Standby dafür, dass bei einem Ausfall oder bei unvorhergesehenen Ereignissen die Anlage weiterlaufen kann. Dafür werden redundante CPU-Paare über PROFINET miteinander verbunden. Hochverfügbare CPU-Paare koppelt man über Synchronisations-Module und Lichtwellenleiter (LWL) miteinander – damit erreicht man für H-CPUs mit 50 ms etwa sechsmal kürzere Umschaltzeiten. Die IO-Peripherie hängt als geschaltetes S1- oder S2-Device über den PROFINET-Ring und dem Medien-Redundanz-Protokoll (MRP) an Primär- und Backup-CPU.
Hot-Standby: Damit nichts passiert, wenn eine Steuerung ausfällt
Redundante CPUs synchronisieren sich über PROFINET und eignen sich für zeitunkritischere Anwendungen, in denen die Verfügbarkeit der Steuerung bei räumlicher Nähe eine große Bedeutung hat. Hochverfügbare CPUs unterstützen Anwendungen, in denen neben der Verfügbarkeit die kurze Umschaltzeit und eine größere Entfernung wichtig ist. Dabei kommen dedizierte Synchronisations-Module und LWL-Kabel zum Einsatz. Die Primär-CPU wird genauso wie eine Standard-CPU programmiert – die Backup-CPU wird automatisch systemunterstützt mit dem gleichen Programm abgefüllt und überwacht im laufenden Betrieb die Primär-CPU synchron.
Wirtschaftliche Schäden vermeiden
Ausfälle bei der Gepäckförderung z. B. an Flughäfen sind meist ärgerlich, oft aber auch teuer, wenn dadurch Verzögerungen im Flugplan entstehen. In Lagern oder anderen Logistikbereichen können Ausfälle den Abriss der Lieferkette verursachen, was schnell zu hohen wirtschaftlichen Schäden führt, da die Folgeprozesse ebenfalls angehalten werden. Die Folgekosten übersteigen meist die Investitionskosten in redundante Systeme um ein Vielfaches. Hier empfiehlt sich ein dezentraler Aufbau des IO-Systems mit aktivem Rückwandbus und zusätzlich einer SIMATIC S7-1500 R/H Steuerung für maximale Verfügbarkeit.
Sicherer Betrieb muss stets gewährleistet sein
Aus Sicherheitsgründen müssen in Tunneln Systeme wie Verkehrssteuerung, Ventilation, Entrauchung und Licht ausfallsicher funktionieren. Die Synchronisation hochverfügbarer SIMATIC S7-1500 H CPUs ist bis etwa 10 km möglich, was in oft kilometerlangen Tunneln ein enormer Vorteil ist und den Aufbau redundanter Systeme erleichtert. Wenn die Sicherheitsanforderungen z. B. durch gesetzliche Vorgaben steigen, können die Steuerungen um neue fehlersichere Softwarebausteine erweitert werden und bieten dadurch einen optimalen Investitionsschutz.
Wenn es auf eine konstante Klimatisierung ankommt
In vielen Bereichen ist eine klimatisierte Atmosphäre wichtig, auch außerhalb der regulären Arbeitszeiten. Ausfälle von Anlagen zur Ventilation, Luftaufbereitung wie z. B. Befeuchtung oder Heizungen müssen daher zuverlässig vermieden werden. Sollte dennoch eine Störung auftreten, ist es wichtig, diese schnellstmöglich zu beheben. Hierfür ist eine redundante Lösung mit SIMATIC S7-1500 R CPU sinnvoll.
Verteilter Aufbau für verteilte Geräte
Die Pumpen für die Wasseraufbereitung sin häufig über mehrere Klärbecken verteilt – und mit ihnen die IOs. Da der Aufbereitungsprozess vergleichsweise langsam ist, müssen die Steuerungen nicht unbedingt hochverfügbar sein. Ein dezentraler Aufbau des IO-Systems sorgt dafür, dass ein kurzfristiger Ausfall einer einzelnen Station unkritisch bleibt und der Betrieb weiterlaufen kann. Ist auch auf CPU-Seite eine höhere Verfügbarkeit gefordert, dann reichen SIMATIC S7-1500 R CPUs – abhängig vom Mengengerüst werden oft auch SIMATIC S7-1500 H CPUs eingesetzt.
Zentral aufgebaute Steuerung
Im Maschinenbau spielen geringer Platzbedarf und hoher Kostendruck eine große Rolle. In der Regel werden Maschinen am Ende einer Schicht ausgeschaltet und laufen nicht unbeobachtet weiter. Daher wird in diesen Fällen meist ein zentraler Aufbau mit nur einer Steuerung realisiert. Der Ausfall einzelner Sensoren oder IO-Kanäle lässt sich leicht mit deren gezieltem redundanten Aufbau umgehen.
