Redundantne sterowanie ze sterownikami PLC Saia PCD

Rozwiązania redundantne (z ang. hot standby) zapobiegają przerwom w pracy instalacji technologicznych i zapewniają stabilne, powtarzalne parametry procesowe. Termin hot standby, używany zamiennie z pojęciem redundancji, oznacza zastosowanie dwóch identycznych systemów sterowania, które pracują jednocześnie: głównego (aktywnego) i awaryjnego (pozostającego w stanie czuwania). System awaryjny przejmuje sterowanie procesem w momencie awarii systemu głównego.

Najważniejszym celem implementacji systemów redundantnych jest zapobieganie nieprzewidzianym przerwom w procesach produkcyjnym lub technologicznych, które mogą prowadzić do strat materiałów, zniszczenia urządzeń czy narażenia na niebezpieczeństwo ludzi. Dla wielu użytkowników zastosowanie systemu opartego na urządzeniach rozproszonych systemów sterowania DCS to nie najlepsze rozwiązanie ze względu na bardzo wysokie koszty. Zabezpieczenie funkcjonalności systemu sterowania z wykorzystaniem nowoczesnych sterowników PLC jest bardziej przystępną cenowo metodą.

Podstawowym wymaganiem wobec systemów redundantnych w Polsce jest redundancja procesorów i redundancja komunikacji, rzadziej ‒ dodatkowo redundancja wejść/wyjść. Rozwiązanie redundancji opracowane przez firmę Sabur jest oparte na programie i wykorzystuje przemysłowe sterowniki PLC serii Saia PCD3 Power firmy Saia Burgess Controls wyposażone w dwa porty Ethernet (model Saia PCD3.M6860). System zapewnia redundancję procesorów i komunikacji, ale możliwe jest także rozbudowanie go o redundancję wejść/wyjść.

Jak to działa?

Sterowniki PCD3.M6860 z funkcją Masterów są równorzędne – żaden nie jest nadrzędny w stosunku do drugiego i oba jednocześnie przetwarzają ten sam program. Wzajemna kontrola i synchronizacja pracy sterowników Master wykonywana jest za pomocą programu przetwarzanego cyklicznie. Synchronizacja danych odbywa się za pośrednictwem własnego protokołu i wykonywana jest w każdym cyklu programu. Czas trwania synchronizacji przykładowych zasobów sterownika wynosi ok. 150 ms. Ilość przesyłanych zasobów jest konfigurowalna (mniejsza liczba danych odpowiednio skraca czas synchronizacji).

Trzecim sterownikiem stosowanym w systemie redundantnym jest sterownik wejść/wyjść. Jest to także sterownik PLC Saia PCD3.M6860, wyposażony w moduły wejść/wyjść zbierające sygnały procesowe z całej instalacji. Sam sterownik można rozbudować do 1023 wejść/wyjść, a – jeśli zaistnieje taka potrzeba – sterowników wejść/wyjść włączonych w system może być znacznie więcej. Sterownik wejść/wyjść może realizować swój własny program sterujący.

Kryteria przełączania

Przełączanie między sterownikami (Masterami) następuje w przypadku nieotrzymania telegramu „keep alive” w zdefiniowanym czasie. Telegram „keep alive” jest informacją o tym, że stacja Master A pracuje poprawnie. Gdy sterownik oczekujący (Master B) nie otrzyma wiadomości od sterownika aktywnego (Master A) po upłynięciu określonego czasu (np. po 1 s.) następuje przełączenie sterownika aktywnego. Komenda przełączenia może być także wydana ręcznie.

Diagnostyka

Program redundantny przygotowany przez Sabur dostarcza obszerną diagnostykę w postaci stanów obydwu sterowników Master, informacji o czasach cyklu sterowników PLC, stanach kanałów komunikacyjnych pomiędzy Masterami i stacjami podrzędnymi. Dodatkowo przygotowany jest rejestr zdarzeń, który zapisuje 100 pozycji diagnostycznych. Zdarzeniem może być  np. awaria, przełączenie sterownika, załączenie zasilania (w rejestrze widnieje data, godzina, kod zdarzenia). Po zapełnieniu rejestru nadpisywane są najstarsze wpisy.

PLC – jakość jest kluczowa

Praca sterowników jest zazwyczaj ukryta. Dostrzegamy je zazwyczaj dopiero wtedy, gdy w systemie nastąpi jakaś awaria. Dlatego ważne jest, by decydując się na zastosowanie redundantnej instalacji wybrać sterowniki PLC, które wspomagają rozwiązywanie problemów, a nie stanowią ich przyczynę. Przy zakupie nowych lub modernizacji istniejących systemów sterowania ważna jest długość cyklu życia produktów, a także intuicyjne w obsłudze pakiety narzędziowe do programowania sterowników. Ważne jest także by sterowniki PLC czy kontrolery PAC były kompatybilne ze wszystkimi rodzinami sterowników producenta, także z tymi, które powstaną w następnych latach. Z punktu widzenia użytkownika zmiana całej generacji sprzętu jest bardzo uciążliwa i kosztowna, jeśli stare i nowe systemy nie są ze sobą kompatybilne, używać trzeba różnych pakietów oprogramowania, a istniejące aplikacje napisać zupełnie od nowa. Komfortowa dla użytkownik jest sytuacja, gdy aplikacje stworzone dla starszej generacji sterowników mogą być przenoszone do nowych urządzeń bez dodatkowej pracy i związanych z tym kosztów.

Sterowniki PLC i moduły zdalnych wejść/wyjść serii Saia PCD firmy Saia Burgess Controls współpracują z wieloma protokołami i interfejsami komunikacyjnymi, a dzięki temu urządzeniami wykonawczymi różnych producentów. Sterowniki są także wyposażone w cały zespół funkcjonalności ze świata Web i IT, dzięki którym doskonale wpisują się w wymagania optymalizacji kosztów utrzymania obiektu w całym jego cyklu życia. Funkcje Web i IT, umożliwiają użytkownikom m.in. szybkie i łatwe uzyskanie dostępu do aplikacji webowych w sterownikach za pośrednictwem zwykłej przeglądarki internetowej – na komputerze lub urządzeniu mobilnym.

Więcej informacji o sterowniku PCD3.M6860