TC3: Dokumentation und Tipps gesucht, wie man Redundanz plant.

[ducati]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Hallo Oliver,

ich hoffe, ich sprenge mit meinen vielen Rückfragen nicht deinen Thread – aber beim Lesen deiner Anfrage ist mir aufgefallen, dass ich mir ganz ähnliche Gedanken zum Thema mache.

Da hier am Feiertag nicht viel los ist, habe ich kurzerhand mal ChatGPT gefragt, in welchen Bereichen hochverfügbare Steuerungen typischerweise zum Einsatz kommen.

Die generierte Liste sieht wie folgt aus:

1. Kraftwerke und Energieversorgungsanlagen
2. Chemie- und Prozessindustrie
3. Öl- und Gasindustrie
4. Wasser- und Abwasseranlagen
5. Verkehrs- und Infrastruktursysteme
6. Automobilindustrie (selektiv)
7. Pharmaindustrie
8. Rechenzentren (Versorgungstechnik)

In vielen dieser Anwendungsfälle wäre es meiner Meinung nach oft sinnvoller (oder wirtschaftlicher), gleich ganze Anlagenteile redundant oder modular-parallel aufzubauen – also z. B. durch strukturelle Redundanz im Anlagenlayout, nicht zwingend auf Steuerungsebene.
Eine hochverfügbare Steuerung erscheint mir nur dann wirklich notwendig, wenn ein technischer Umschaltmechanismus unabdingbar ist – also wenn z. B. ein kontinuierlicher Prozess (wie in der Chemie) nicht unterbrochen werden darf, oder wenn eine Anlage sicherheitskritisch und öffentlich zugänglich ist (z. B. Tunnelsteuerung).
Letztlich ist die Steuerung dabei nur ein kleiner Baustein im Gesamtkonzept zur Verfügbarkeitsabsicherung.

@All:
Was haltet ihr von der obigen Liste – ist die so schlüssig?
Fehlen euch typische Branchen oder Spezialanwendungen?
Oder hat sich in der Praxis inzwischen gezeigt, dass andere Konzepte (z. B. organisatorische Redundanz, modulare Architektur) heute Vorrang haben?

Freue mich auf eure Rückmeldungen!

LG Cassandra

Oft hat man halt komplette Anlagenteile redundant. Wenn aber grössere übergeordnete Steuerungslogik notwendig ist, um z.B. die verschiedenen Anlagenteile sinnvoll nebeneinander betreiben zu können, macht an der Stelle ne H-Steuerung Sinn.

Bei ner einzelnen Maschine macht Redundanz u.U. keinen Sinn, wenn aber an einer Anlage die Produktion des GANZEN Werkes hängt, dann schon. Z.B. Versorgung mit speziellen Medien.

Grundsätzlich kann der Kunde alles redundant haben, muss es aber auch bezahlen wollen...

 

[Cassandra]

Grundsätzlich kann der Kunde alles redundant haben, muss es aber auch bezahlen wollen...

Ohne dir etwas unterstellen zu wollen - diese Aussage erweckt ein wenig den Eindruck, als wäre „Hochverfügbarkeit“ einfach ein optionales Feature wie z. B. eine Sonderlackierung des Schaltschranks oder eine spezielle Einzeladerkennzeichnung.

Aus meiner Sicht ist es aber deutlich mehr als das: Hochverfügbarkeit ist kein einzelnes Bauteil, sondern ein durchdachtes Gesamtkonzept, das bereits in der Anlagenplanung berücksichtigt werden muss.
Eine echte hochverfügbare Architektur lässt sich nach meiner Einschätzung nicht einfach auf eine bestehende Standardanlage „draufsetzen“ – zumindest nicht, wenn sie wirklich auf nahezu alle Eventualitäten vorbereitet sein soll.

Kennt jemand Praxisbeispiele, wo ein Hochverfügbarkeitskonzept nachträglich erfolgreich implementiert wurde?

 

[ducati]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Ohne dir etwas unterstellen zu wollen - diese Aussage erweckt ein wenig den Eindruck, als wäre „Hochverfügbarkeit“ einfach ein optionales Feature wie z. B. eine Sonderlackierung des Schaltschranks oder eine spezielle Einzeladerkennzeichnung.

Aus meiner Sicht ist es aber deutlich mehr als das: Hochverfügbarkeit ist kein einzelnes Bauteil, sondern ein durchdachtes Gesamtkonzept, das bereits in der Anlagenplanung berücksichtigt werden muss.
Eine echte hochverfügbare Architektur lässt sich nach meiner Einschätzung nicht einfach auf eine bestehende Standardanlage „draufsetzen“ – zumindest nicht, wenn sie wirklich auf nahezu alle Eventualitäten vorbereitet sein soll.

Kennt jemand Praxisbeispiele, wo ein Hochverfügbarkeitskonzept nachträglich erfolgreich implementiert wurde?

Hab ich doch weiter oben geschrieben, dass das nen Gesamtkonzept sein sollte...

Nachträglich haben wir mal ein par Ventilatoren die mit einer 300er gesteuert wurden auf mehrere 1500er umgebaut. Wobei es aber vorher bei der 300er schon so war, dass die Ventilatoren bei CPU-Stop mit letzter Drehzahl weitergelaufen sind...

Für Pumpen/Ventilatoren ist eine Redundanz ja noch relativ einfach. Anstatt einer 40kW Pumpe nimmt man halt 3 20kW Pumpen... mit separaten FUs, separate ETs, separate Netzeinspeisung usw... so in etwa die Herangehensweise...

 

[L1L2L3]

Da hier am Feiertag nicht viel los ist, habe ich kurzerhand mal ChatGPT gefragt, in welchen Bereichen hochverfügbare Steuerungen typischerweise zum Einsatz kommen.

ChatGPT ist keine verlässliche Quelle.

 

[Cassandra]

ChatGPT ist keine verlässliche Quelle.

Weil ich nur qualifizierte, umfassende und präzise Antworten will, frage ich explizit hier nach.

Spaß beiseite – ChatGPT hat seine Vorteile und liefert oft gute Ergänzungen zu Themen, über welche man sich in Vorfeld bereits Gedanken gemacht hat.
Im Gegenzug trifft man hier im Forum viele Leute unterschiedlichen Alters aus unterschiedlichen Bereichen, die sich gerne fachlich austauschen.
Beides ist eine Bereicherung.

 

[DerOnkel]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Der größte Bereich den ich kenne ist die Hardwareredundanz bei den IOs und nachgelagerten Stellen wie z.B. FUs. Ein Beispiel ist die Druckluftversorgung für die Arbeitsluft bei uns, ein Verdichter mit 1,5MW per FU geregelt, im Falle eines Ausfalls übernimmt der andere Verdichter der direkt am 30KV Netz hängt und einen anderen Einspeisepunkt hat.
Oder die Schwefelverbrennung die meist alle Sensoren in dreifacher Ausführung hat.

Eine CPU Redundanz ist mir noch nicht zu Gesicht gekommen, aber ich habe mich damit schon beschäftigt. Bei Codesys gibt es da eine Einschränkung, man kann hier keine OOP nutzen. Das könnte man theoretisch umgehen mit einer Vsps und redundanten Servern.

Ein CPU Ausfall bei einer ABB SPS die wir ausschließlich nutzen, ist mir bis jetzt nur einmal passiert bei einer AC500, bei den vorherigen „Brotkästen“ KT96 KT97 waren schon einige dabei, aber die sahen auch sehr knusprig aus.

In meinem früheren Leben fand man sehr viel Redundanz, in dem Bereich der Mikrocontroller, wie z.B Lichtgitter die zwei CPUs haben, die zweite CPU hat die erste kontrolliert ob die Ergebnisse stimmen. Im KFZ Bereich (Steuergeräte) ist/war es ähnlich.

 

[Kabeläffle]

Zwei dieser USV-Verbünde sind jetzt wohl besonders wichtig, was dem Kunden jetzt erst, kurz vor Fertigstellung der Systeme, aufgefallen ist.

Die besten Ideen kommen immer zum Schluss…

Für "Redundanz" bzw. "Hochverfügbarkeit" muss man sich in Ruhe überlegen, was man überhaupt will und wie man das umsetzt.
Das geht von der Mechanik über Sensorik/Aktorik über IO über Bussystem über Steuerung über Visualisierung über Netzeinspeisung über Medienversorgung (Druckluft)... u.U. alles zu betrachten.

Dieser Punkt wurde scheinbar übersprungen.

Ich denke Du brauchst für wirkliche Redundanz zwei unabhängige Dieselaggregate, die jeweils so groß sind, dass auch eines alleine die notwendige Leistung bereitstellen kann. Dass der Notdiesel im Bedarfsfall nicht anspringt ist vermutlich 1000mal wahrscheinlich als dass Deine CPU grad zufällig defekt ist.

Das hört sich sehr plausibel an – will der Kunde aber vielleicht nicht hören. So eine Fancy neue SPS die das alles abfängt, was vorher im Konzept verpennt wurde, gibt doch die viel bessere Schlagzeile.

 

[Klingone22]

Hallo!

Genau solche USV-Notstrom Anforderungen haben ich in meiner Vergangenheit gemacht. Folgende Varianten haben wir druchgeführt:

* EtherCat Ring welche von 2 CPUs übernommen werden kann
* x CPUs im Feld verteilt (jedes Dieselaggregat eine CPU, jede Netz-Not Umschaltung eine CPU, und vor der USV noch eine CPU, welche zwischen Netz A und Netz B umschalten kann; distributed intellegence).
* CPU mit Watchdog: Wenn CPU ausfällt, erfolgt die Netz-Not Umschaltung mittels Relaislogik

Die "beste" Variante hängt vom Einlinienschaltbild ab. Was hilft dir redundante CPUs wenn du nur eine Einschaltspule vom Generatorleistungsschalter hast?
EtherCat Ring mit zwei CPUs wurde nach ca. 10 Jahren Betrieb auf distributed intellegence umgebaut. Die Umschaltung zwischen den CPUs war nur bedingt gut, hat zwar nie die Last verlorgen (SPS Ausfall und längerer Stromausfall) aber es gab ein paar Momente, wo die Last definitiv nicht geschütz war). Gebaut wurden zwei Panel PC welche 8 EK1100 steuerten original, dies wurde auf 8 CX5xxx mit zwei Panel PCs für die Anzeige umgebaut.

Bei so "einfachen" SLDs wie von dir beschrieben, würde ich die Redundanz mit Relais mir überlegen. So eine Relaislogik funktioniert immer.

Wenn es extrem wichtige Lasten zu schützen gibt, dann wird wohl ein statischer Transferschalter zwischen zwei USVn die Last versorgen? Und jede USV hat sein Notstromaggregat.

VG,

Klingone22