Yedeklilik, mevcut bileşenlerin kendi mevcut kontrol görevlerinden başka yönetim ve senkronizasyon görevlerini de üstlenmeleri anlamına gelir. Eğer karmaşık tescilli yedeklilik mekanizmaları kullanılırsa, bu özellikle harici cihazlar entegre ederken bir yedeksiz sistemde olabileceğinden daha fazla potansiyel hata kaynaklarına yol açabilir. Bu risk faktörü, mekanizmalar ilgili endüstri standartlarında daha ayrıntılı olarak açıklandığından, açık endüstri standartlarına dayanan yedeklilik mekanizmaları kullanılarak minimize edilebilir. İlave olarak, uygulamadan sonra, cihazlar genellikle sistemin bütününde birlikte çalışabilirlik sağlamak için üreticiden bağımsız bir teste tabi tutulur.

 

Yüksek esneklikle arızaya karşı emniyetli

PLCnext Teknolojisine dayanan bir yedeklilik sistemi geliştirirken, Phoenix Contact sistemlerinin en yüksek önceliği açıklık ve esnekliktir. Neticede, denizcilikte otomasyon, çok farklı şekillerde ortaya çıkar. Örneğin, gemi üzerinde kurulan çeşitli sistemlerin kontrol edilmesi, genellikle aynı zamanda arızaya karşı emniyet performansıyla ilgili ihtiyaçları da etkileyen farklı gerekliliklerin uygulanmasını içerir.

 

►İlginizi Çekebilir: SmartFactoryOWL 

Açık ve endüstriyel olarak kanıtlanmış haberleşme standartları kullanılması yedeklilik mekanizmalarının rasyonel entegrasyonuna yol açar.

Gemi sınıflandırma otoriteleri tarafından yayınlanan geçerli yönetmelikler, bir gemiyi işletmek için gereken sistemleri fonksiyon ve önemlerine göre aşağıdaki kategorilere ayırmışlardır:

► Temel
► Önemli
► Acil durum 
► Önemsiz.

Tek başına isimler, ilk üç kategoride listelenen sistemlerin geminin işletimini sürdürmek için ve güvertede emniyet için mutlak öneme sahip olduğunun anlaşılmasını kolaylaştırmaktadır. "Temel hizmetler" kategorisi, geminin manevra kabiliyetini sağlayan tüm sistemleri kapsamaktadır. "Önemli" kategorisi, doğrudan geminin manevra kabiliyetiyle ilgili olmayan, fakat yine de gemi üzerindeki önemli bir fonksiyondan sorumlu olan sistemleri içerir. Bunlar örneğin yangın söndürme sistemleri olabilir.

Bu sistemlerin teknik elverişliliğiyle ilgili olarak genellikle aşağıdaki kural uygulanır: Müstakil bir ekipmanın arızalanması, gemi üzerindeki bir temel fonksiyonun arızalanmasına yol açmamalıdır. Bu durum, bu sistemlerin kontrol edilmesinden ve izlenmesinden sorumlu otomasyon teknolojisi için, yedekli kontrol ve network topolojilerinin kullanılması gerektiği anlamına gelir. Bu bağlamda kullanılan sistemler, özel tasarımları örneğin kontrolörde veya bir network kablosunda bir arıza durumunda sistemin arızalanmasını engellemek için sistemin sağlam, yedek ekipmana geçmesini sağlayan yüksek kullanım kapasiteli sistemler olarak adlandırılır.



 

Harici cihazların entegrasyonu her zaman mümkün değildir

Bu, denizcilik otomasyonu dünyasında yeni bir ihtiyaç değildir. Birçok sistem tedarikçisi, bu tür hata kaldırır sistemler sunmaktadır. Çoğu durumda, yedekler yaratmak için gereken haberleşme protokolleri kısmen tescilli mekanizmalara dayanmaktadır. Phoenix Contact da yaklaşık 15 yıldır klasik kontrol ürün portföyüne dayanan bir yedeklilik konsepti sunmaktadır. Bu çözümde, verinin I/O istasyonları ile yedek kontrolörler arasında paralel olarak transfer edilebilmesi için saha cihazları haberleşme kümesinde bir tescilli genişletme yapılır. Bu sistemlerden birçoğu sahada uygun şekilde çalışmaktadır ve kendi değerlerini kanıtlamışlardır. Bununla birlikte, eğer bir sistem entegratörü bir başka üreticinin saha cihazını network'e entegre etmek isterse - bir I/O istasyonu veya bir frekans dönüştürücü gibi - bu sadece sınırlı bir ölçüde yapılabilir veya yapılamaz.

Bu nedenle Phoenix Contact, PLCnext Teknolojisinin temelinde en son nesil kontrolörlerde yedekleme fonksiyonunun uygulanmasında açık endüstri standartlarının kullanılmasını tüm cihaz üreticileri için erişilebilir kılmıştır. Sonuç olarak, uygulama sistem yedekliliği (ASR), bir otomasyon çözümünün çeşitli haberleşme düzeylerinde yedekleme fonksiyonunu temsil eden birkaç jenerik ana unsura dayanmaktadır.


Yedeklilik rolünü görüşmek için fonksiyon bloğu


PROFINET-S2 sistem yedekliliğinin yedeklilik mekanizmasının kullanıldığı ilk ana unsur, I/O istasyonları ve yedekli olarak uygulanan kontrolörler arasındaki veri alışverişinden sorumludur. PROFINET-S2 sistem yedekliliğinde (SRL), her iki PLC, I/O istasyonuyla (cihaz) bir mantıksal haberleşme ilişkisi (AR) kurar. I/O istasyonu her iki kontrolöre paralel giriş verileri gönderir ve böylece PLC'ler için özdeş proses veri görüntüleri sağlar. Dolayısıyla, iki kontrolör kendi anlık yedeklilik rolleriyle işaretlenmiş kendi çıkış verilerini-birincil veya yedek - sadece ana verileri çıkış modüllerine gönderen I/O istasyonuna aktarır. Mevcut ana PLC'de bir problem oluşması durumunda, yedeklilik rolleri değişir ve I/O istasyonu artık yedek kontrolörün çıkış verilerini alır. Uygulama programındaki bir fonksiyon bloğu, her iki PLC’nin izlenmesinden ve yedeklilik rolünün müzakere edilmesinden sorumludur. Program iç değişkenlerinin değerleri, ilave fonksiyon blokları yoluyla senkronize edilebilir.

PROFINET-S2 sistem yedekliliği prensibi

Kullanımdaki tüm saha cihazlarının PROFINET-S2 sistem yedekliliğini uygun şekilde desteklemesini sağlamak için, programlama yazılımı PLCnext Engineer konfigürasyon aşaması sırasında cihaz açıklama dosyasındaki gerekli öznitelikleri gözden geçirir. Mantıksal haberleşme ilişkisi SRL dışında, ikinci ana unsur olan medya yedekleme protokolü (MRP), fiziksel network düzeyinde yedeklilik sağlar. MRP'de, network basit bir ring yapısı olarak ifade edilir. Eğer tüm network bağlantıları sağlamsa, MRP yöneticisi üzerindeki iki Ethernet portundan biri kilitlenir ve dolayısıyla ilgili network bağlantısı etkin değildir. MRP yöneticisi, ring yapısı içerisindeki herhangi bir network kablosunun arızasını tanır. Bu durumda, engellenen portu açar ve böylece tüm network abonelerinin kendilerine yönlendirilen veri telgraflarını almaya devam etmelerini sağlar. Her iki PROFINET yedeklilik mekanizması da - SRL ve MRP - PROFINET spesifikasyonunun parçasıdır ve cihaz sertifikasyonu sırasında test edilir.

PROFINET yedeklilik mekanizmaları MRP ve SRL ile PLCnext kontrolörü AXC F 2152 temelinde uygulama sistem yedekliliğinin (ASR) topolojisi

Kontrolör ve görüntüleme arasında bir iletim protokolü olarak OPC UA


ASR'nin üçüncü ana unsuru, yedek kontrolörler ile görüntüleme cihazları arasındaki veri alışverişiyle ilgilidir. Burada kullanılan iletim protokolü, endüstriyel ortamlarda kontrolör ile görüntüleme sistemi arasında dikey haberleşme için yaygın olarak kabul gören bir yöntem haline gelmiş olan OPC UA dır. OPC UA, işletim sistemlerinden bağımsızdır ve çeşitli performans seviyelerindeki cihazlara uyarlanabilir - kompakt dokunmatik panellerden büyük SCADA network’lerine kadar. Görüntüleme cihazları, görüntüleme yazılımının (SCADA) OPC UA Client sürücüsü yoluyla iki yedek kontrolöre aynı anda bağlanır.

Bir HMI'ın yedek kontrolörlere bağlanması

OPC UA sunucusu, doğrudan PLCnext Control cihazlarının işletim sistemine yerleştirilir. Diğer yandan, OPC UA Client görüntüleme yazılımının bir bileşenidir. Client ile sunucu arasında bir bağlantı yapılandırmak için, Client üzerinde karşılık gelen bir uç noktası tanımlanır. Güvenlik ayarları dışında, kullanıcı esas olarak sunucunun IP adresini tanımlar. Yedek kontrolörlerin bağlanması durumunda, bir yedek uç noktasının IP adresi de atanabilir. Sistemin çalışma süresi sırasında, görüntülemedeki bir mantık devresi, OPC UA Client daima otomatik olarak PLC'ye ana rolle bağlanmasını sağlar. Her iki protokol - OPC UA ve PROFINET - standart Ethernet mekanizmalarını kullandığından, protokoller kolaylıkla bir network içerisinde birleştirilebilir. Sistemin boyutuna ve network bölümlemenin amacına bağlı olarak, aynı zamanda iki haberleşme standardı ayrı network’lerde de işletilebilir.
 

I/O ve SCADA network’ünün ayrılmasıyla PLCnext kontrolörü AXC F 3152 temelinde uygulama sistem yedekliliğinin (ASR) topolojisi

PLCnext Control cihazı AXC F 3152, üç bağımsız network arayüzüne sahiptir. Yani, arayüzlerden biri I/O network’ü (PROFINET) için ve diğeri SCADA network’ü (OPC UA) için kullanılabilir. Sonuç olarak, bu iki haberleşme alanı için farklı network topolojileri kullanılabilir. I/O network’ü, Medya Yedekleme Protokolü (MRP) yoluyla basit bir ring yapısı olarak kurulurken, Rapid Spanning Tree Protokolüne (RSTP) dayanan bir örgüsel network yapısının SCADA networkü için kullanışlı olduğu gösterilebilir.


Denizcilik protokolleri için haberleşme modülleri

Sonuçta, uygulama sistem yedekliliği, yedekleme fonksiyonunu belirli bir sistem tipinin ihtiyaçlarına uyarlamak için birçok seçenek sunmaktadır. Denizcilik otomasyonu dünyası aynı zamanda özel protokoller gerektirmektedir. Bunlar navigasyon sensörleri için NMEA0183'ü veya denizcilikte içten yanmalı motorlarda kullanılan CAN tabanlı bir iletim protokolü olan J1939'u içerir. Doğrudan bir I/O istasyonu üzerine yerleştirilebilen özel haberleşme modülleri, yedekli otomasyon sisteminde bu alt network’lerden gelen verileri entegre etmek için kullanılabilir. Eğer böyle bir içten yanmalı motor örneğin bir ikili CAN network’ü ile donatılmışsa, tercihen farklı I/O istasyonlarında yer alan iki haberleşme modülü kullanılabilir. Kontrol ve network düzeyinde yedeklilik dışında, bu kurulum, bu haberleşme arayüzü için daha yüksek kullanılabilirlik sağlayabilir



 

Bir ikili CAN network’ü üzerinden bir içten yanmalı motordan veri yakalamanın uygulama örneği

 

Webinar | Kablosuz Veri İletişimi 


 

 

Daha fazla bilgi için:  www.phoenixcontact.com/plcnext

Kaynak: