INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2019

Auf dem Weg zur

Auf dem Weg zur PROFINET-Integration in die Prozessautomatisierung DOPPELSPITZE PROFINET wird zunehmend für die Prozessautomatisierung attraktiv, auch weil sich mit dem neuen Profil für Systemredundanz ein Konzept zum hochverfügbaren Anlagenbetrieb in Ex- und Nicht-Ex-Bereichen etabliert. Nun wurde kürzlich ein IO-Link-Master-Modul in IP67 vorgestellt, das S2-Systemredundanz unterstützt. Viele Automobilhersteller und Zulieferer sind auf dem Gebiet von PROFINET bereits erfahrene Nutzer, als „Early Adopter“ stellen sie die Praxistauglichkeit des auf Industrial Ethernet-basierenden Datenaustauschs seit Jahren unter Beweis. Momentan steigt die Zahl der Anwender rasant, da vor allem Maschinenbauer die gewaltigen Übertragungskapazitäten unter Real-Time-Wahrung schätzen. Der Aufwärtstrend ist daher ungebrochen; in den kommenden Monaten rechnet die Nutzerorganisation PI mit mehr als 30 Millionen Knoten. Diese Entwicklung dürfte sich noch einmal spürbar verstärken, denn PROFINET hält nun auch in der Prozessautomatisierung Einzug. Dort herrschen jedoch spezielle Anforderungen, denen Steuerungen und Feldgeräte gerecht werden müssen. Anlagen in der Chemie- und Pharmaindustrie werden mit großem Aufwand vor Ausfällen geschützt. Im Vergleich zur Fabrikautomation, wo der High available CPUs Primary Backup Device Sync S1 High available CPUs Primary Backup Device Sync R1 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. High available CPUs Primary Backup Device Sync S2 High available CPUs Primary Backup Device Sync R2 S2-SYSTEMREDUNDANZ WIRD BEVORZUGT 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 Backup unterstützt, wird dies als S2 klassifiziert. Beim Ausfall der Hauptsteuerung erfolgt eine stoßfreie Umschaltung auf den physischen Zwilling. Dazu muss das IO-System bzw. IO-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. UNTERSTÜTZUNG DER S2- SYSTEMREDUNDANZ Redundanzprinzipien: S1 ist eine einfache Verbindung, also keine Redundanz. Wenn ein PROFI- NET-Gerät über diese Verbindung mit dem Primary-Controller und dessen Back-up kommuniziert, wird dies als S2 klassifiziert. Sehr hohe und maximale Verfügbarkeit bieten jedoch nur R1- bzw. R2-Systemredudanz, die auch auf der Feldseite doppelte Systeme verlangen. Siemens hat die PROFINET-Implementierung des Redundanzprofils angestoßen und seine Steuerungssysteme auf redundante 20 PI-Magazin 2 /2019

Bild: Adobe Stock 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 mehr nicht benötigt. In den USA werden schon bald die ersten Module in der Anlage eines Biopharma-Herstellers eingesetzt. Dieser verwaltet zukünftig seine Produktion über PROFINET-Systemredundanz und IO-Link. Im Umgang mit den meist sensiblen, kostenintensiven Produkten der Branche ist Hochverfügbarkeit essentiell. Anlagen in der Chemie- und Pharmaindustrie lassen sich mit I/O-Systemen in PROFINET-S2-Systemredundanz zuverlässiger vor Ausfällen schützen. Neben den IO-Link Mastern unterstützen heute weitere Turck-I/O- Module in IP20 und IP67 die S2-Systemredundanz. Dem Umstieg auf PROFINET mit unterschiedlichsten Signaltypen sowohl für den Ex- als auch dem Nicht-Ex-Bereich steht demnach nichts mehr im Wege. Aurel Buda, Leiter Produktmanagement Fabrikautomation Systeme bei Turck 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 steht erstmals ein IO-Link-Master-Modul zur Verfügung, das S2-Systemredundanz unterstützt und aufgrund vollvergossener Elektronik die hohen Schutzarten IP67 und IP69K 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 IO-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 bietet Turck mit SIDI (Simple IO-Link Device Integration) eine nutzerfreundliche Einbindung von IO-Link in PROFINET- Projekte. IO-Link Master mit SIDI geben IO-Link Devices die Identität eines echten PROFINET-Moduls mit eigenem GSDML-Eintrag. Die Hintergrundwissen: Systemredundanz Von Redundanz ist im PROFINET-Umfeld seit mehreren Jahren die Rede. Allerdings gilt es, zwei Arten zu unterscheiden. Die schon länger verfügbare Medienredundanz – wegen der englischen Protokollbezeichnung kurz MRP genannt – beschreibt eine Verbindung zwischen Steuerung und PROFINET-Gerät über eine Ringtopologie. Alle Systeme sind hier einfach vorhanden, aber der Anlagenbetrieb wird beim Ausfall eines Wegs über den Ersatzweg des Rings gewährleistet. Systemredundanz bezieht sich hingegen auf multiple Kommunikationsbeziehungen zwischen Controller und PROFINET-Modul, was keine Erweiterung von physischen Verbindungen voraussetzt. Bei der S2-Systemredundanz ist die Steuerungsebene unter Hinzunahme einer Back-up-Steuerung redundant ausgelegt. MRP und Systemredundanz beschreiben also verschiedene Konzepte, die aber auch gut kombinierbar sind. POSITIONIERUNG IN ECHTZEIT PROFINET DREHGEBER Besuchen Sie uns: Halle 7A | Stand 506 Industrial Ethernet Drehgeber mit Profinet IO-Schnittstelle. Die absoluten Drehgeber Singleturn und Multiturn mit PROFINET IO-Schnittstelle und optischer Sensorik unterstützen den IRT-Mode und sind damit ideal geeignet für Echtzeitanwendungen. ROBUST. SCHNELL. ZUVERLÄSSIG · Singleturn und Multiturn, optisch · Wellen- und Hohlwellenvariante · Gesamtauflösung bis zu 28 bit · Zykluszeit ≤ 1 ms · Schutzart max. IP67 PI-Magazin 2 /2019 kuebler.com/profinet 21