PACSystems High Availability to redundantny system sterowania, pracujący w układzie bez uderzeniowego przełączania jednostek centralnych. Przeznaczony jest do zaawansowanych aplikacji przemysłowych, w których z uwagi na wysokie koszty nieplanowanego przestoju, wymaga się rozwiązań gwarantujących wysoki poziom niezawodności oraz dostępności.
Nieplanowane przestoje i awarie stanowią bardzo duże zagrożenie dla wszystkich przedsiębiorstw narażając je na spadek wydajności i rentowności, spadek satysfakcji i zadowolenia klientów oraz utratę wizerunku i reputacji w oczach swoich klientów. Nawet krótki okres przestoju może być bardzo kosztowny z uwagi na swoje konsekwencje, które generuje.
Z tego powodu klienci dla których zatrzymanie procesu produkcyjnego jest niedopuszczalne z uwagi na bardzo duże konsekwencje finansowe, zagrożenie dla życia ludzkiego lub zanieczyszczenia środowiska inwestują w systemy podnoszące ich dostępność. Systemy takie z uwagi na swoją funkcjonalność można stosować zarówno w rozwiązaniach sterowania dyskretnego jaki i w aplikacjach o charakterze ciągłym, redukując koszty wynikające z nieplanowanych przestojów i dając możliwość serwisu i rozbudowy na ruchu.
Układ wysokiej dostępności to system zbudowany z redundantnych elementów. Redundantne elementy gwarantują przełączenie na moduł rezerwowy w razie awarii modułu głównego, dzięki czemu awaria elementu nie zatrzymuje procesu produkcyjnego. System redundancji PACSystems HA zapewnia automatyczne przełączanie bez uderzeniowe (Hot Standby Redundancy) co oznacza, że proces przełączenia na moduł rezerwowy jest niezauważalny dla całego procesu.
Wysoka dostępność systemu wyraża się wartością 99.999%, które dla pojedynczego kontrolera wynosi 99.9%. Te dodatkowe 0.099% dostępności stanowi redukcję nieplanowanych przestojów do 5 minut rocznie w stosunku do 9 godzin w przypadku pojedynczego kontrolera. Przekłada się to bezpośrednio na ponoszone koszty związane z nieplanowanym przestojem, które w zależności od branży, typu aplikacji mogą wynosić od kilku do kilkuset tysięcy złotych.
| Dostępność systemu | Orientacyjny czas przestoju na rok |
|---|---|
| 95% | 18 dni |
| 99% | 4 dni |
| 99.9% | 9 godzin |
| 99.99% | 1 godzina |
Zastosowanie systemów wysokiej dostępności PACSystems HA przynosi szereg korzyści dla użytkownika końcowego oraz dla służb odpowiedzialnych za utrzymanie ruchu. System taki pozwala na:
Rozwiązania wysokiej dostępności PACSystems HA zostały zaprojektowane z myślą o systemach produkcji ciągłej, wsadowej oraz dyskretnej i z powodzeniem mogą być stosowane w aplikacjach gdzie sterowany proces ma charakter wolno lub szybkozmienny. Znajdują zastosowanie wszędzie tam gdzie nieplanowany przestój oznacza zagrożenie dla życia i zdrowia ludzkiego lub pociąga za sobą duże koszty oraz utratę wizerunku firmy w oczach swoich klientów.
Bez względu na branże w której działa przedsiębiorstwo, nieplanowany przestój zawsze ma negatywny wpływ na ciągłość produkcji, natomiast konsekwencje mogą być różne. Jeśli przestój oznacza nie tylko niższą jakość, ale i zniszczenie części instalacji lub produkcji, zagrożenie dla ludzi i środowiska, wówczas inwestycja w systemy redundantne jest uzasadniona i znacząco redukuje koszty operacyjne.
W aplikacjach ważnych i krytycznych analizach potencjalnych kosztów związanych z nieplanowanym przestojem pokazuje, że system wysokiej dostępności może spłacić się już przy pierwszym nieplanowanym przestoju któremu zapobiegł. To co należy przeanalizować w pierwszej kolejności to:
Typowy system wysokiej dostępności wymaga zainwestowania dodatkowych środków na drugą jednostkę centralną, kasetę montażową, zasilacz, moduły do synchronizacji danych oraz moduły komunikacyjne. W zależności od typu aplikacji w której system będzie pracował nakłady poniesione na inwestycję zwrócą się gdy układ zabezpieczy nas już przed pierwszym nieplanowanym przestojem.
| Branża | Średni koszt nieplanowanego, godzinnego przestoju instalacji [PLN] | Okres zwrotu z inwestycji w system redundantnego sterowania [godziny] | ||
|---|---|---|---|---|
| min | max | od | do | |
| Chemia | 9 000 | 120 000 | 5.0 | 0.4 |
| Petrochemia | 15 000 | 150 000 | 3.0 | 0.3 |
| Energetyka | 80 000 | 550 000 | 0.6 | 0.1 |
| Produkcja wody | 5 800 | 14 000 | 7.8 | 3.2 |
| Górnictwo / hutnictwo | 7 500 | 90 000 | 6.0 | 0.5 |
Systemy podwyższonej dostępności można wdrożyć również w obiektach już pracujących, gdzie do kontroli procesu wykorzystano rozwiązania PACSystems RX3i lub RX7i. Do sterowania wykorzystane zostaną te same urządzenia i ten sam algorytm sterujący. System rozbudowany zostanie jedynie o dodatkowy kontroler oraz moduły pozwalające na synchronizację danych. Konfiguracja układu redundancji wspierana jest przez wizardy dostępne w oprogramowaniu narzędziowym w którym przygotowano program sterujący.
Każdy system redundancji oferowany jest wraz z kompleksowym szkoleniem zarówno dla integratorów pod kątem wdrożenia i konfiguracji jak i służb utrzymania ruchu w zakresie późniejszej rozbudowy i serwisu. Tylko odpowiednio przeszkolony personel w połączeniu z niezawodnością PACSystems HA dają gwarancję wysokiej dostępności systemu przez cały okres życia instalacji.
Poziom redundancji uzależniony jest od wymagań obiektu dlatego PACSystems HA pozwala na redundancję na różnych poziomach.
Wysoką niezawodność podczas sterowania zapewniają dwie specjalizowane jednostki centralne, z których pierwsza zajmuje się kontrolą procesu, druga równolegle przetwarza dane otrzymane od jednostki głównej. Obie jednostki nieustannie synchronizują ze sobą dane aby w momencie wystąpienia awarii jednostki aktywnej przejęcie sterowania przez jednostkę rezerwową nastąpiło bez uderzeniowo.
Wymiana danych w PACSystems HA bazuje na łączu Ethernet a jej wysoką niezawodność gwarantują redundantne moduły komunikacyjne do warstwy aplikacyjnej oraz do warstwy układów wejść-wyjść. Architektura systemu może być oparta o topologię gwiazdy, magistrali, lub pierścienia i obsługuje redundancję magistral komunikacyjnych w całym systemie. Komunikacja może być realizowana w oparciu o medium elektryczne (skrętka) lub światłowodowe.
Synchronizacja danych pomiędzy kontrolerami realizowana jest niezależnie od jednostek centralnych przy pomocy dedykowanych modułów synchronizujących. Wykorzystywane jest w tym celu łącze światłowodowe, pozwalające wymieniać dane na odległość do 10 km z szybkością 2.12 GHz. Synchronizacja danych realizowana jest dwukrotnie w każdym cyklu pracy kontrolera dzięki czemu przełączanie na moduł rezerwowy realizowany jest w czasie pojedynczych milisekund.
Każda kaseta systemowa może być wyposażona w redundantne zasilacze systemowe. Dzięki nim dostarczamy nadmiarową moc do zasilania węzła oraz zabezpieczymy system na wypadek uszkodzenia źródeł zasilania.
Dla aplikacji w których przewidziano redundancję urządzeń obiektowych PACSystems HA pozwala na redundancję modułów wejść-wyjść.
Zasada działania systemu redundantnego polega na automatycznym i bez uderzeniowym przełączeniu sterowania na element zapasowy w razie awarii elementu głównego. Jest to możliwe dzięki automatycznej synchronizacji danych pomiędzy kontrolerami. Synchronizacja danych procesowych gwarantuje, przejęcie sterowania w sposób bez uderzeniowy przez kontroler zapasowy i kontynuowanie pracy z dokładanie takimi samymi danymi jakie miał kontroler główny w chwili awaryjnego wyłączenia. Dzięki temu system pracuje bez przerw, spadku jakości oraz wydajności produkcji.
Komunikacja pomiędzy systemem nadrzędnym a układami wejść-wyjść może być oparta o sieć Profinet. Kontrolery sieci Profinet instalowane w stacjach procesowych pozwalają na wymianę danych z szybkością 1Gb, mogą pracować w sieci RING dzięki obsłudze protokołu MRP oraz posiadają wbudowane, redundantne interfejsy miedziane oraz światłowodowe. Dzięki temu architektura systemu jest bardzo prosta i niezawodna gwarantując jednocześnie asynchroniczną komunikację w czasie rzeczywistym. Konfiguracja redundancji wykorzystuje gotowe wizzardy dzięki czemu proces konfiguracji i parametryzacji przebiega bardzo szybko.
Wymiana danych w systemie redundancji PACSystems HA może bazować na protokole Ethernet Global Data. W tym przypadku wykorzystywane są moduły do sieci Ethernet, komunikacja ma charakter rozgłoszeniowy a szybkość wymiany danych wynosi 100 Mbps. Taka architektura pracy wymaga od programisty większego zaangażowana w konfigurację systemu, ale daje możliwość lokalnego sterowania w ramach oddalonych węzłów RX3i I/O.
System redundancji PACSystems HA pozwala na obsługę modułów komunikacyjnych zainstalowanych w kasetach wejść-wyjść. W węzeł VersaMax I/O (Profinet) oraz RX3i I/O (EGD) możliwa jest obsługa modułów Modbus RTU Master oraz Profibus DP Master. p>
Kontroler pracujący w układzie rezerwacji PACSystems HA RX3i może sterować instalacjami automatyki obsługującymi kilkadziesiąt tysięcy sygnałów obiektowych. Algorytm sterowania dla takich aplikacji może korzystać z kilkunastu milionów zmiennych dostępnych w programie sterującym, z czego ponad 6 milionów może być synchronizowanych. Kontroler wyposażony jest w 2-rdzeniowy procesor taktowany zegarem o częstotliwości 1.1 GHz i wykonuje program logiczny z prędkością 0.047 ms / 1000 operacji bitowych.
Niezależna od jednostki centralnej synchronizacja danych procesowych ma niewielki wpływ na czas cyklu pracy nawet przy synchronizacji dużej ilości danych pomiędzy kontrolerami. Przekłada się to w bezpośredni sposób na maksymalizację wydajności systemu.
| Architektura systemu | ||
|---|---|---|
| Wykorzystana technologia | PACSystems RX3i | PACSystems CPE400/CPL410 |
| Redundancja jednostek centralnych | tak | tak |
| Redundancja zasilaczy systemowych | tak | nie |
| Redundancja modułów komunikacyjnych | tak | nie |
| Redundancja magistral komunikacyjnych | tak | tak |
| Redundancja modułów do synchronizacja danych | tak | nie |
| Redundancja modułów wejść-wyjść | tak | tak |
| Komunikacja w systemie pomiędzy kontrolerami a węzłami wejść-wyjść | Ethernet Global Data (EGD) - 10/100 Mbps Profinet - 10/100/1000 Mbps, MRP |
Profinet - 10/100/1000 Mbps, MRP |
| Wydajność systemu | ||
| Jednostka centralna | 1.2 GHz Dual Core | 1.1 GHz Quad Core |
| Szybkość wykonywania programu | 0.047mS / 1000 operacji | 0.047mS / 1000 operacji |
| Ilość pamięci | 64 MB RAM i 64 MB Flash | 64 MB RAM i 64 MB Flash |
| Ilość synchronizowanych danych | 6 000 000 rejestrów | 6 000 000 rejestrów |
| Czas przełączenia na kontroler redundantny | 1 cykl programu | 1 cykl programu + FailOver Time (30-300ms) |
| Synchronizacja danych | niezależna od CPU, 2 razy w każdym cyklu programu | niezależna od CPU, 2 razy w każdym cyklu programu |
| Szybkość synchronizacji danych | 2.12 GHz | 2.12 GHz |
| Odległość pomiędzy modułami do synchronizacji | do 10 km | do 100 m |
| Obsługiwane węzły wejść-wyjść | ||
| Obsługiwane technologie | PACSystems RX3i I/O, VersaMax I/O, PAC8000 I/O, RSTi-EP I/O | PACSystems RX3i I/O, VersaMax I/O, PAC8000 I/O, RSTi-EP I/O |
| Komunikacja | Ethernet (EGD), Profinet MRP | Profinet MRP |
| Obsługa modułow komunikacyjnych w węzłach | RX3i - Profibus DP Master/Slave, moduł szeregowy, Ethernet, Genius | RX3i - Profibus DP Master/Slave, moduł szeregowy, Ethernet, Genius |
| VersaMax I/O - Modbus RTU Master, Profibus DP Master | VersaMax I/O - Modbus RTU Master, Profibus DP Master | |
| Obsługa lokalnych programów sterujących w węzłach RX3i | tylko w RX3i I/O na sieci EGD | nie |
Firma ASTOR od 30 lat wspiera podnoszenie efektywności procesów w przemyśle, produkcji oraz infrastrukturze dostarczając komponenty automatyki przemysłowej, robotyki, systemy IT oraz wiedzę biznesową i techniczną. Kierunek wspierania rozwoju i transformacji naszych Klientów wyznacza Przemysł 4.0. W naszym portfolio znajdują się systemy sterowania Emerson Industrial Automation&Control (dawniej GE Intelligent Platforms, GE Fanuc), Horner APG oraz Astraada One, oprogramowanie przemysłowe AVEVA (dawniej Wonderware), roboty przemysłowe Kawasaki i Epson, produkty do bezprzewodowej transmisji danych SATEL Oy i Astraada, a także falowniki, panele HMI i urządzenia sieciowe Astraada. Oferujemy usługi doradcze w ramach ASTOR Consulting i szkolenia w ramach Akademii ASTOR.
12 428 63 00
