Nachhaltige Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit

Anwendergerechte Redundanz und Diagnose in Produktionsnetzen

Nachhaltige Sicherstellung
einer hohen Verfügbarkeit

Die Advanced Managed Switches der Baureihe FL Switch 7000 von Phoenix Contact unterstützen jetzt auch HMI-Faceplates. Auf diese Weise können Bediensysteme ohne Programmieraufwand auf wichtige Diagnose-Informationen des Netzwerks zugreifen.
Durch die Einbeziehung der Feld- und Steuerungsebenen ermöglichen Ethernet-basierte Automatisierungsprotokolle eine durchgängige, fabrikweite Vernetzung. Zur Echtzeit-Steuerung diskreter und kontinuierlicher Prozesse sowie der zugehörigen Sicherheits-, Antriebs- und Bewegungsanwendungen erweist sich die Verfügbarkeit der Ethernet-Kommunikation in der Maschine respektive Prozess- oder Arbeitsstation daher als elementar. Der überlagerten Vernetzung kommt aufgrund der hohen informationstechnischen Integration moderner Fertigungsprozesse eine ebenso große Bedeutung zu. Aus diesen Rahmenbedingungen ergeben sich besondere Anforderungen an die Verfügbarkeit der verwendeten Ethernet-Infrastruktur – und das sowohl in der Feldebene als auch für den überlagerten Datenaustausch. Um eine hohe Verfügbarkeit des Netzwerks sicherzustellen, spielen die Nutzung geeigneter Redundanzmechanismen sowie die Bereitstellung anwendergerechter Diagnose- und Monitoring-Funktionen eine wesentliche Rolle.

Einbindung als Supervisor in einen DLR-Ring

Als einfachste Methode zur Umsetzung einer Datenpfad- oder Medienredundanz bietet sich in Ethernet-Netzen der Einsatz einer Ringtopologie an. Sie empfiehlt sich für den Feld- und Steuerungsbereich. Dies, weil die Busstruktur, die aus Steuerungen, E/A-Stationen, Feldgeräten und Switches besteht, einfach durch eine zusätzliche Leitung zu einer Ringtopologie geschlossen werden kann. In Ethernet-Netzen ist eine solche Lösung dann möglich, wenn der redundante Ethernet-Port über einen Redundanzmechanismus blockiert und nur bei einer Ringunterbrechung aktiviert wird. Das Ethernet/IP-Protokoll stellt in der Feldebene den Redundanzmechanismus Device Level Ring (DLR) zur Verfügung, den bereits viele Zwei-Port-Feldgeräte für diesen Standard unterstützen. Die minimale Wiederherstellungszeit von DLR beträgt drei Millisekunden, was eine nahezu stoßfreie Umschaltung erlaubt. Diese kann beispielsweise innerhalb eines Steuerungszyklus oder eines Watchdog-Timeouts erfolgen. Mit den Advanced Managed Switches der Baureihe FL Switch 7000 umfasst das Portfolio von Phoenix Contact Infrastruktur-Komponenten, die direkt in einen DLR-Ring eingebunden werden und dort die Rolle des Supervisors übernehmen können. Der Supervisor überwacht und verwaltet den Ring, indem er Testtelegramme – sogenannte Beacons – aussendet und auswertet sowie bei Bedarf den redundanten Port öffnet. Die Advanced Managed Switches ermitteln dabei kontinuierlich die aktuellen Diagnose-Informationen zum Ring- und Redundanzstatus sowie zur Fehlerlokalisierung.

Diagnose direkt aus dem Ethernet/IP-Steuerungssystem

Die nachhaltige Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit des Netzwerks erfordert neben der Verwendung von Redundanzoptionen auch geeignete Diagnose-Informationen. Sie werden benötigt, um bei Bedarf kurzfristig Wartungsmaßnahmen durch die Service-Techniker veranlassen zu können. Im Fall der Medienredundanz sollte beispielsweise das defekte Kabel schnellstmöglich ersetzt werden, damit es beim Ausfall einer weiteren Strecke nicht zu Einschränkungen des Netzwerks kommt. Ergänzend zum Web und zu SNMP (Simple Network Management Protocol) unterstützen die Advanced Managed Switches ebenfalls das Common Industrial Protocol (CIP) als Anwendungs-Schnittstelle von Ethernet/IP. So ist neben der Konfiguration ebenso die Diagnose der Switches direkt aus dem Ethernet/IP-Steuerungssystem möglich, wenn die Switches über EDS-Files (Electronic Data Sheet) in das Engineering der Steuerung integriert sind. Für den Redundanzmechanismus DLR steht dann beispielsweise in Ethernet/IP ein spezielles Object im Common Industrial Protocol zur Verfügung. Auf diese Weise lässt sich der Zustand des Rings jederzeit individuell durch die Applikation analysieren.

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Phoenix Contact Deutschland GmbH
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