Höchste Sicherheit im Tunnel

Üblicherweise wird die Maschine oder Anlage von einem Steuerungssystem verwaltet. Fällt mit der Leitebene, der Steuerung oder dem Kommunikationsnetzwerk eine Komponente des Automatisierungssystems aus, steht die Maschine oder Anlage still. Eine Hochleistungs-Steuerung von Phoenix Contact bietet nun die Möglichkeit, Anwendungen von der Leitebene bis zu den I/O-Baugruppen durchgängig hochverfügbar auszulegen. Dazu werden zwei Remote Field Controller über ein Lichtwellenleiter-Kabel (LWL) miteinander verbunden. Zur Ankopplung der optischen Verbindung an die Steuerungen stehen drei verschiedene SFP-Module (Small Form-Factor Pluggable) zur Verfügung, die eine Übertragungsreichweite bis 80 Kilometer sicherstellen. Daher kann selbst bei sehr langen Tunneln eine Steuerung am Eingang des Bauwerks und die zweite SPS an seinem Ausgang installiert werden. Die in die Geräte integrierte AutoSync Technology baut automatisch eine hoch performante Verbindung zwischen den Steuerungen RFC 460R PN 3TX auf, über die alle Konfigurationsdaten sowie die Projektinformationen ausgetauscht werden. Darüber hinaus werden vor jedem SPS-Zyklus sämtliche zu synchronisierenden Variablen von der führenden Steuerung auf den im Hot Stand-by befindlichen Controller übertragen.

Sollte durch den Ausfall einer SPS ein Umschalten auf das zweite Gerät erforderlich sein, übernimmt die Backup-Steuerung sofort die Prozessführung. Sofern der defekte Remote Field Controller ausgewechselt wird, sorgt die AutoSync Technology dafür, dass die neue SPS die notwendigen Konfigurationsdaten und das Applikationsprogramm erhält, ohne dass der Installateur dies am Gerät einstellen muss. So wird der Hot-Standby-Zustand schnell erreicht und die Verfügbarkeit der Tunnel-Anwendung ist wieder gegeben.

Die I/O-Ebene des Tunnels wird über das Profinet-Protokoll angebunden, das sich seit einigen Jahren in der Automation bewährt hat. Der Kommunikationsstandard zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass er auf der Ethernet-Topologie aufsetzt. Wie in vielen Applikationen werden auch in Tunneln verschiedene Komponenten, die nicht zum Steuerungssystem gehören – zum Beispiel Kameras oder Industrie-PC – per Ethernet verkabelt. Weil Profinet hier die bestehende Infrastruktur nutzt, lassen sich erhebliche Kosten einsparen, die durch die Installation spezieller Feldbussysteme entstehen würden. Außerdem kann der Tunnel-Betreiber auf unterschiedliche Netzwerkredundanz-Mechanismen zurückgreifen. Die meisten Lösungen setzen eine Ringstruktur voraus, damit die restlichen Geräte bei Ausfall einer Komponente weiterhin miteinander kommunizieren können.

Alle Steuerungen werden mit dem Engineering-Tool PC Worx parametriert und programmiert. Der Anwender sieht jedoch nur eine Steuerung in seiner Busstruktur. Soll ein Projekt auf die SPSen herunter geladen werden, überprüft PC Worx zuvor, welcher der beiden Remote Field Controller prozessführend ist und speichert das Projekt auf diesem Gerät. Der Backup-Steuerung werden die Daten sofort von der prozessführenden SPS über die Synchronisations-Schnittstelle weitergeleitet, ohne dass der Projekteur dies aktivieren muss. Mit dem in PC Worx integrierten Diagnoseprogramm Diag+ lässt sich das redundante System nach einem Fehler diagnostizieren. Darüber hinaus kann der Anwender über Schaltflächen Einfluss auf das System nehmen und Fehler quittieren. Die Diagnose-Software lässt sich als ActiveX-Komponente in andere Programme wie ein überlagertes Scada-System einfügen. Dies hat den Vorteil, dass das redundante Steuerungssystem ohne Einsatz eines zusätzlichen Programms auch aus der Leitwarte des Tunnels diagnostiziert werden kann. Die gleichen Diagnose-Funktionen sind auf dem Diagnose-Display der Steuerungen verfügbar. Das ermöglicht eine Vor-Ort-Diagnose, denn sämtliche Meldungen werden im Klartext angezeigt und lassen sich bei Bedarf auch quittieren.

Nach dem Ausfall einer Steuerung muss die Tunnel-Anwendung jederzeit manuell via Leitsystem beeinflussbar sein, um in kritischen Situationen eingreifen zu können. Leitsysteme können über herstellerspezifische OPC-Server, die eine standardisierte Schnittstelle bieten, an die Steuerungen angekoppelt werden. In einem redundanten System verwendet der Anwender zwei Steuerungen. Daher muss eine Instanz entscheiden, welche SPS prozessführend ist und die Visualisierungsdaten transparent zum Scada-System durchreichen. Die Handhabung der gesamten Lösung gestaltet sich hinsichtlich Konfiguration und Programmierung einfach. Fällt eine Komponenten aus, ist die Verfügbarkeit der Anwendung deshalb sofort wieder gegeben, ohne dass das Wartungspersonal spezifische Kenntnisse besitzen muss.

Dipl.-Ing.(FH) André Brand, Phoenix Contact, Bad Pyrmont