Celem każdego współczesnego przedsiębiorstwa jest przede wszystkim redukcja kosztów operacyjnych. Dlatego też przeciwdziałanie powstawaniu wszelkiego rodzaju awarii jest jednym z najefektywniejszych sposobów minimalizowania kosztów generowanych w wyniku nieplanowanego przestoju. Każdy sektor przemysłu ma takie obiekty, które są kluczowe dla całego procesu produkcyjnego. Jedną z form podniesienia ich bezpieczeństwa jest redundancja.
Redundancja, czyli podwojenie
Nieprzewidziana awaria, a nawet krótkie wstrzymanie jednej instalacji biorącej udział w procesie produkcyjnym, prowadzi do zahamowania całego ciągu technologicznego, co z kolei pociąga za sobą duże straty w postaci zniszczenia części produkcji, obniżenia jakości produktu, uszkodzenia urządzeń oraz konieczności ponownego kosztownego rozruchu całego procesu.
Z pomocą przychodzi tutaj automatyka dla przemysłu w postaci redundancji, czyli podwojenia newralgicznych obiektów systemu tak, aby w razie wystąpienia awarii jednego z nich element rezerwowy natychmiast przejął jego funkcję bez konieczności wstrzymywania produkcji. Jeszcze jakiś czas temu takie systemy wykorzystywano wyłącznie w aplikacjach o charakterze procesowym. Obecnie można je spotkać również w systemach sterowania dyskretnego.
Hot standby
System redundantny (ang. hot standby) gwarantuje ciągłość sterowania oraz szybkie odtworzenie wszystkich parametrów pracy urządzeń sprzed awarii. Termin hot standby, który jest innym powszechnie używanym określeniem redundancji, oznacza wdrożenie dwóch identycznych systemów sterowania, pracujących jednocześnie - głównego oraz awaryjnego w stanie tzw. czuwania.
Na spopularyzowanie systemów o takiej architekturze ma wpływ w głównej mierze coraz powszechniej wykorzystywana automatyka dla przemysłu oparta na nowoczesnej technologii. Wydajne jednostki centralne 1 GHz, a także szybkość wymiany danych mierzona w GHz umożliwia zastosowanie systemów redundantnych w szybkozmiennych procesach dyskretnych i analogowych, zapewniając bezuderzeniowe przełączenie na element rezerwowy w czasie pojedynczego cyklu kontrolera, czyli w zasadzie kilku milisekund. Bezuderzeniowe, automatyczne przejście na układ rezerwowy jest możliwe dzięki sprzętowej synchronizacji danych, która w żaden sposób nie obciąża jednostek centralnych.
Moduły odpowiedzialne za synchronizację danych dwukrotnie w każdym cyklu kontrolera, dają pewność tego, że w momencie przełączenia element rezerwowy przejmie kontrolę nad procesem, wykorzystując te same parametry, jakie miał element główny w chwili awarii. Dane pomiędzy kontrolerami transferowane są po magistrali światłowodowej z prędkością 2,12 GHz. Dzięki temu można oddalić je od siebie nawet o 10 km, a mimo to w dalszym ciągu będą zapewniać bezuderzeniowe przełączenie.
Topologie sieci redundantnych
Redundantne systemy mogą wykorzystywać zróżnicowane topologie sieci. Ważne jest fizyczne odseparowanie sieci zarządzania (systemy SCADA) od sieci modułów zdalnych wejść/wyjść. Zalecane jest połączenie sieci zdalnych wejść/wyjść w topologii ringu z zastosowaniem komponentów światłowodowych. Tego rodzaju system pozwoli zwiększyć wydajność, bezpieczeństwo, a także dostępność i niezawodność całego układu. Sieć można także zbudować w oparciu o topologię gwiazdy. Wspólna sieć dla modułów wejść/wyjść i systemów nadrzędnych jest także możliwa do wykonania, jednak dostępność systemu będzie niższa.
