Explosionsschutz und Eigensicherheit - Pepperl+Fuchs

Ausgabe 220716 06/2012
Bei der Medienredundanz tauscht der gegenwärtig aktive
Buskoppler Lese- und Schreibdaten mit dem Master
aus. Das geschieht unabhängig davon, welche der beiden
Busleitungen gerade benutzt wird. Auf diese Weise wird auch
dann die Master/Slave-Kommunikation sichergestellt, wenn
mehrere Buskoppler in verschiedenen Stationen ausfallen.
Im folgenden Diagramm wird das Prinzip der erweiterten
Medienredundanz veranschaulicht.
SPS
Technologie
Master
Redundanter
Master
Voter
Voter
Bus
Redundanter
Bus
Slave
Redundanter
Slave
Versorgung
E/A-
Modul
Redundante Versorgung
Abbildung 3 Prinzip der erweiterten Medienredundanz: PLS mit redundantem
Master, der über zwei Voter oder vier Repeater mit den
redundanten Slaves kommuniziert
Redundante Remote I/O für
nichtredundante PROFIBUS-Hosts
Zwar bieten manche PLS-Hersteller noch keine redundanten
PROFIBUS-Karten, eine Redundanz ist aber dennoch
möglich. Für diese Anwendungen gibt es verschiedene
Möglichkeiten. In beiden Fällen sind unsere Buskoppler auf
Medienredundanzmodus eingestellt. Das bedeutet, dass nur
der aktive Buskoppler mit dem PROFIBUS-Master kommuniziert
und sich der passive Buskoppler im Standbymodus
befindet und sich zur Übernahme der Kommunikation bereit
hält. Aufgrund der Sperrung der Ausgangstreiber im passiven
Modus treten durch die beiden Buskoppler auch keine
Telegramm-Kollisionen auf. Generell ist diese Form der
Medienredundanz für die PROFIBUS-Masteranwendung
absolut transparent. Aus Sicht des PROFIBUS-Master wird
nur ein PROFIBUS-Gerät gefunden, obwohl es aus zwei
Buskopplern besteht.
Die Diagnosedaten des passiven Buskopplers
werden über den aktiven Buskoppler übertragen. Alle
Diagnosemeldungen, die mit „Red.Com…“ beginnen, stammen
vom passiven Buskoppler und werden über eine interne
Kommunikationsverbindung zwischen den Buskopplern
ausgetauscht.
Redundanzoption 1
Eine höhere Verfügbarkeit und elektrische Trennung der
beiden Busleitungen lässt sich mit einem PROFIBUS-Voter
wie dem RLM 01 (Redundancy Link Module) von ABB
erreichen. Dies ist direkt mit dem nichtredundanten Master
DP-Interface und beiden PROFIBUS-Leitungen verbunden,
die zur Feldebene führen (siehe Abbildung 4, A = aktiv,
P = passiv).
PLS
Voter
Abbildung 4 Medienredundanz mittels Voter
Remote I/O Remote I/O
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A
P
T
T
P
A
Der Voter verfügt über Redundanzklemmen für den
24-V-Anschluss und über einen Relaisausgang, über den
sich Leitungsfehler feststellen lassen. Aufgrund der Tatsache,
dass auf beiden PROFIBUS-Leitungen unter Umständen
Buskoppler aktiv sind, kommuniziert der Voter auf beiden
Feldbusleitungen.
Fällt ein Gateway oder eine Busleitung aus, behält die
Master-PLS über die redundante Leitung weiterhin den
Zugriff auf den Remote I/O-Slave.
Redundanzoption 2
Bei manchen Anwendungen ist der Einsatz eines Voters wie
bei der vorherigen Alternative vielleicht nicht angebracht. Als
Argument kann angeführt werden, dass der Voter in einem
redundanten System einen einzelnen Ausfallpunkt darstellt.
In diesem Fall kann das LB/FB Remote I/O-Modul wiederum
im Medienredundanzmodus verwendet, und für jede Leitung
können PROFIBUS Standardrepeater ergänzt werden. Die
Buskoppler selbst verhindern Telegramm-Kollisionen auf
dem Bus. Die intelligenten PROFIBUS-Repeater ermöglichen
den Aufbau einer alternativen Netzwerkredundanz
(siehe Abbildung 5, A = aktiv, P = passiv). Sie arbeiten mit
einer Telegramm-Erkennung, um zu entscheiden, ob die
Telegramme auf dem Bus gültig sind.
Fällt ein Gateway, eine Busleitung oder ein Repeater aus,
hat das Master-PLS stets noch über die Redundanzleitung
Zugriff auf die Remote I/O-Module. Der Repeater lässt sich
durch eine Lichtleiterverbindung ersetzen.
PLS
Repeater
Repeater
Abbildung 5 Medienredundanz ohne Voter
Anwendungsredundanz
Remote I/O
A
P
Remote I/O
Eine Remote-I/O-Station (Slave) enthält zwei redundante
Buskoppler bzw. Gateways. Der Bus ist ebenfalls redundant.
Der Master eines redundanten Anwendungssystems ist ein
Redundanz-Master, der mithilfe von Anwendungssoftware
die Busleitungen zur Adressierung der redundanten Slaves
schaltet. Diese Art der Redundanz kann daher nur bei PLSoder
SPS-Systemen verwendet werden, bei denen der
Master technisch in der Lage ist, diese Aufgabe zu erledigen.
Die Buskoppler können über einen Befehl vom Master oder
mithilfe einer automatischen und von den Buskopplern selbst
ausgelösten Aktion umgeschaltet werden. Das geschieht,
wenn entweder der Master oder ein Slave einen Ausfall auf
der Busleitung oder in einem der redundanten Master oder
Slaves feststellt.
Beide Buskoppler sind auf den beiden externen Bussen aktiv.
Auf dem internen Bus ist nur ein Buskoppler aktiv, und nur
diesem ist es gestattet, die Ausgänge zu schalten.
Im Falle eines Redundanzschalters wird die gesamte
Busleitung zur Leitung mit dem aktiven Buskoppler
umgeschaltet.
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Grundlagen
T
T
P
A
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Eigensicherheit
Funktionale
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