سیستم ریداندانت در اتوماسیون صنعتی

در پروژه های حساس صنعتی و نظامی برای جلوگیری از خطرات احتمالی به سراغ سیستم ریداندانت می رویم.

افزونگی یا همان مفهوم ریداندانسی به خصوص با plc های زیمنس را در این مقاله بررسی خواهیم کرد و
سطوح ریداندنسی را از نظر سخت افزاری و نرم افزاری بررسی خواهیم کرد.

شما قادر خواهید بود که منبع تغذیه، CPU و حتی ورودی ها و خروجی ها را به صورت سیستم ریداندانت و موازی استفاده کنید؛
این یعنی اگر یکی از تجهیزات بالا از کار افتاد، تجهیز جایگزین به جای آن کار را ادامه می دهد.

1# سیستم ریداندانت چیست؟

قبل از بررسی سیستم ریداندانت بهتر است با مفهوم پایه ای تر ریداندانسی به خوبی آشنا شویم.

1-1# مفهوم ریداندانت و ریداندانسی چیست؟

ریداندانت یا ریداندنت (Redundant) در لغت به معنای افزونه و زائد است و
ریداندانسی (Redundancy) نیز از همین واژه گرفته شده و همان طور که می دانید، به معنای افزونگی است.

2-1# تعریف ریداندانسی در اتوماسیون صنعتی

ریداندانسی یا افزونگی در صنعت به معنای نسخه برداری و به عبارتی بک آپ گیری از عملیات های حیاتی سیستم برای کاربردهای حساس و مهم می باشد.

خرابی برخی از تجهیزات یا سنسور ها یا توقف PLC در بعضی از مواقع، منجر به توقف سیستم کنترل می شود.

به همین خاطر، در مواردی که کارکرد سیستم بسیار حیاتی و مهم باشد، از افزونگی برای کاهش ضرر های احتمالی استفاده می شود.

اگر به تصویر بالا با دقت نگاه کنید متوجه خواهید شد که 2 عدد PLC زیمنس را با استفاده از کابل نارنجی رنگ بهم متصل کرده ایم و
نوعی سیستم ریداندنت در آن ایجاد کرده ایم.

در ادامه این مقاله به انواع ریداندنسی Redundancy اشاره خواهیم کرد؛ اما برای درک بهتر مفهوم این سیستم ویدیوی زیر را مشاهده کنید.

2# سطوح ریداندنسی در سیستم ریداندانت 

ریداندانسی در 4 سطح قابل اعمال است که
رایج ترین آن استفاده همزمان از دو CPU یا به عبارتی سیستم ریداندانت برای cpu کنترلر بوده و
گران ترین آن سیستم ریداندانت برای ورودی ها و خروجی های اتوماسیونی است.

3# انواع افزونگی (Redundancy)

در برخی از دسته بندی ها، افزونگی را از نظر سخت افزاری و نرم افزاری نیز طبقه بندی می کنند.

بایستی دقت کنیم که در هر صورت، هنگامی که صحبت از ریداندانسی می شود، حتما منبع تغذیه، CPU و شبکه به صورت افزونه می باشند.

1-3# افزونگی سخت افزاری (Hardware Redundancy)

اگر ریداندانسی را به صورت سخت افزاری یا به اصطلاح Hot Redundant داشته باشیم،
این قابلیت به انواع خاصی از PLC ها مثل پی ال سی های 400 زیمنس محدود می شود.

مزیت این نوع افزونگی این است که بدون هیچ توقفی در سیستم، سوئیچ یا تغییر را بین هر دو سیستم داریم.

برای ایجاد ریداندانسی سخت افزاری، حداقل به موارد زیر نیاز داریم:

• دو CPU
• چهار ماژول سینک (sync module)
• دو کابل فیبر نوری (sync cable) برای اتصال دو PLC به هم از طریق سینک ماژول
• دو منبع تغذیه
• رک

اگر به عکسی که در گام اول نمایش دادیم، مراجعه کنید، تمامی این المان ها را مشاهده می کنید.

2-3# افزونگی نرم افزاری (Software Redundancy) در سیستم ریداندانت

برای افزونگی نرم افزاری، تعدادی فانکشن و دستور در برنامه ای که با آن کار می کنیم وجود دارد و
با استفاده از آن فانکشن ها و دستورات به صورت نرم افزاری یک سیستم ریداندانت داریم.

در این حالت، در صورت خرابی یکی از سیستم ها و نیاز به سیستم دوم، مقداری تاخیر خواهیم داشت.

در پی ال سی های زیمنس، ریداندانسی نرم افزاری برای سری 300 و 400 زیمنس فراهم شده است.

3-3# مقایسه انواع افزونگی در کنترل صنعتی با PLC

اگر بخواهیم سیستم ریداندانت سخت افزاری را با نرم افزاری مقایسه کنیم،
اولین نکته آن است که هزینه این کار به روش سخت افزاری، چندین برابر روش نرم افزاری است.

در جدول زیر، این 2 روش را با هم مقایسه می کنیم:

4# استفاده از ریموت IO برای ریداندانسی ورودی ها و خروجی ها

یکی از جالب ترین قسمت های سیستم ریداندانت در اتوماسیون صنعتی، افزونگی برای ورودی ها و و خروجی ها است.
(البته این کار، هزینه های زیادی را هم دارد)

تصویر بالا، این موضوع را به خوبی نمایش می دهد.

اول از همه دقت کنید که در این سیستم، ریداندانسی را به صورت سخت افزاری اجرا کرده ایم و
هر 5 موردی را که گفتیم برای هر افزونگی سخت افزاری داریم، که در تصویر مشاهده می کنید.

علاوه بر این 5 مورد، چون سیستم ریداندانت را برای ورودی ها و خروجی ها هم در نظر گرفته ایم،
از کابل های پروفی نت برای اتصال بین PLC و ریموت IO ها (ET 200 ها) استفاده کرده ایم.

دقت کنید که سنسورها و ورودی و خروجی ها به این ET 200 ها متصل می شوند.