I/O-Modul mit Profinet-S2-Systemredundanz und hoher Schutzart

Profinet-Integration in die Prozessautomation

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Profinet hält nun auch in der Prozessautomation Einzug. Dort herrschen jedoch spezielle Anforderungen, denen Steuerungen und Feldgeräte gerecht werden müssen. Turcks zukunftsweisender Beitrag zur Profinet-Integration ist eine umfassende Funktionserweiterung von Feldbusprodukten um die Unterstützung der S2-Systemredundanz.

Anlagen in der Chemie- und Pharmaindustrie werden mit großem Aufwand vor Ausfällen geschützt. Im Vergleich zur Fabrikautomation, wo der Fokus auf hohen Stückzahlen und kurzen Zykluszeiten liegt, könnte die Unterbrechung eines kontinuierlichen Produktionsprozesses zu immensen wirtschaftlichen Verlusten führen. Zudem sind beim Umgang mit flüssigen oder gasförmigen Gefahrstoffen strenge Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten – vor allem in Bereichen, die unter Explosionsschutz stehen. Präventiv investieren Unternehmen daher einerseits in die Absicherung von potenziellen Zündquellen und andererseits in eine hochverfügbare Systemarchitektur. Um den sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten, werden Steuerungen und I/O-Baugruppen im Feld üblicherweise redundant ausgelegt. Fallen ein Gerät oder eine Verbindung aus, greift die ansonsten inaktive Back-up-Lösung. Gemäß den jeweiligen Anforderungen realisieren Planer ein solch redundantes Gefüge komplex oder limitiert – sowohl auf der physischen Geräteebene als auch in der zugrunde liegenden Programmierungslogik.

Systemredundanz als Standard

Im Profinet-Kontext wurde dafür mit der Systemredundanz ein neuer Standard geschaffen. Dessen Terminologie orientiert sich an einer Abstufung, je nachdem, wie ausfallsicher ein Automatisierungssystem sein soll. Kommunizieren eine Steuerung und ein Feldgerät lediglich per Singularverbindung, liegt zunächst einmal gar keine Redundanz vor (S1). Wenn ein Profinet-Gerät jedoch über diese einzelne Verbindung Kommunikationsbeziehungen zum Primary Controller sowie zu dessen Back-up unterstützt, wird dies als S2 klassifiziert. Beim Ausfall der Hauptsteuerung erfolgt eine stoßfreie Umschaltung auf den physischen Zwilling. Dazu muss das I/O-System bzw. I/O-Modul im Feld diese logische Doppelverbindung zu zwei durchaus räumlich getrennten Steuerungen aufrechterhalten. Solche S2-Lösungen erfüllen die Anforderungen vieler Applikationen und sind in der Praxis bevorzugt. Darüber sollte die Alternativbezeichnung „einfache Systemredundanz“ nicht hinwegtäuschen.

Sehr hohe und maximale Verfügbarkeit sind lediglich über R1- oder R2-Systemredundanz zu erreichen. Hier ist zusätzlich die Kommunikationsschnittstelle eines Feldgeräts redundant ausgeführt, was etwa im Zusammenhang mit Remote I/O geläufig ist. R2 bewegt sich mit einer Vier-Wege-Verbindung wiederum auf der höchsten Komplexitätsstufe. Dabei können die beiden Kommunikationsschnittstellen eines Geräts jeweils zwei Kommunikationsbeziehungen aufbauen – also zur Hauptsteuerung und zu ihrer redundanten Kopie. Diese kreuzweise Absicherung vor Ausfällen findet sich äußerst selten.

Hochverfügbarkeit im Feld

Siemens hat die Profinet-Implementierung des Redundanzprofils angestoßen und seine Steuerungssysteme auf redundante Infrastrukturen ausgelegt. Bislang fehlte unter Profinet-Geräten allerdings eine flächendeckende Unterstützung der S2-Systemredundanz. Turck reagiert auf diesen Bedarf nun mit einer weitreichenden Funktionserweiterung. Mit dem TBEN-L5–8IOL erhalten Kunden erstmals ein IO-Link-Master-Modul, das S2-Systemredundanz unterstützt und aufgrund vollvergossener Elektronik die hohen Schutzarten IP 67 und IP 69K erfüllt. Diese Kombination aus Industrial Ethernet und IO-Link steht für Digitalisierung bis zum letzten Meter. Und damit auch alle digitalen Schätze gehoben werden können, sind Turcks I/O-Module mit einer zusätzlichen TCP/IP-Schnittstelle für den lesenden Zugriff auf Gerätedaten ausgestattet. Condition Monitoring, Asset Management und Predictive Maintenance sind damit keine Grenzen mehr gesetzt.

Darüber hinaus wird mit SIDI (Simple IO-Link Device Integration) die wohl nutzerfreundlichste Einbindung von IO-Link in Profinet-Projekte angeboten. IO-Link Master mit SIDI geben IO-Link-Devices die Identität eines echten Profinet-Moduls mit eigenem GSDML-Eintrag. Die Funktion vereinfacht das Engineering von IO-Link Devices in Projekten mit Profinet-Steuerungen erheblich, denn sie erlaubt den Zugriff auf alle Parameter und Geräteeigenschaften aus dem Engineering-System, Zusatzsoftware wird nicht mehr benötigt.

Einsatz in der Praxis

In den USA werden die ersten TBEN-L5–8IOL-Module schon bald eingesetzt; in der Anlage eines Biopharma-Herstellers, der seine Produktion künftig über Profinet-Systemredundanz und IO-Link verwaltet. Im Umgang mit den meist sensiblen, kostenintensiven Produkten der Branche ist Hochverfügbarkeit essenziell. Die hinzugewonnene Profilunterstützung der Geräte in IP 67-Ausführung ist für einen Integrator von Molchtechnik relevant. Dessen Kunden sind Chemie-, Pharma- und Mineralölunternehmen. Die Planung von Anlagen in diesen Branchen wird jetzt durch die hohe Schutzklasse der TBEN-Feldgeräte vereinfacht. Netzarchitekturen können dezentral und modular gestaltet werden, sodass sich der Platzbedarf im Schaltschank reduziert.

Der IO-Link Master steht erst am Anfang des groß angelegten Produktupgrades auf S2-Systemredundanz. Im Laufe des Jahres stattet Turck weitere Multiprotokollgeräte mit der Funktionserweiterung aus, es folgen Block-Module der TBEN-Familie genauso wie die I/O-Systeme für den Schaltschrank der Familien FEN20, BL20 und Excom. Dem Umstieg auf Profinet mit unterschiedlichsten Signaltypen sowohl für den Ex- als auch dem nicht-Ex-Bereich steht demnach nichts mehr im Wege.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0719turck


Autor: Aurel Buda

Produktmanager
Fabrikautomation Systeme,

Turck



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