TIA Zweite F-CPU (Ersatz) in einem Netzwerk - "quasi Redundanz", Umsetzbarkeit

[benostra]

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Hallo in die Runde,

nach langem mitlesen (und finden von vielen wertvollen Infos) nun auch eine konkrete Frage meinerseits zur Umsetzbarkeit eines Projekt.

Neuautomatisierung einer Förderanalage, Lebensmittel in Kühlstrecken...
Vorgabe vom Kunden ist eine möglichst hohe Ausfallsicherheit (hinsichtlich Steuerungshardware) bzw. möglichst schneller Austausch derer im Fall eines Defekt.

Angedacht war vorerst die Verwendung einer S7-1500R - dies konnte ich aber abwenden (habe zum einen nicht viel gutes darüber gehört, zudem ist eine F-Steuerung nötig).

Geplante Komponenten:

• 1515F-2PN
• 4 x dezentrale Peripherie (ET200SP)
• 6 x Drehgeber (TR-Electronic)
• 2 x TP900 Comfort
• 1 x Switch XC208 - Anbindung Fernwartungsrouter, SCADA System

Das PN-Netzwerk wird als Ring (MRP) ausgeführt.

Um im Störfall einen möglichst schnellen Tausch der CPU durchführen zu können ist folgenden Idee entstanden:
(Der CPU-Wechsel soll von einem Elektriker ohne PG durchgeführt werden können.)

• Einbau einer zweite CPU (1515F-2PN) direkt neben der ersten (inkl. Stromversorgung)
  • idente Konfiguration der PN1 Schnittstellen der CPU's
• Datenabgleich der für den Betrieb nötigen Sollwerte über die PN2-Schnittstelle zwischen den beiden Steuerungen
• Umstecken der ersten PN1-Verbindung (MRP Ring) von CPU 1 auf CPU 2 im Fehlerfall

Wäre dies so möglich bzw. welche Hindernisse könnten hierbei auftreten?

Vielen Dank schon im Vorraus.
Gruß Benno

 

[plc_typ]

Ich sehe da auf den ersten Blick keine Probleme mit dem Grundkonzept:
Allerdings: wie oft stirbt eine CPU den "Alterstod", meistens sind es doch externe Einflüsse wie z.B. Probleme mit der Spannungsversorgung oder Blitzschlag
die die CPU zerstören. Wenn dann deine Ersatz- CPU daneben sitzt ist diese doch in der Regel mit hinüber.
Vielleicht wäre es ja möglich über deine HMI die SPS- Daten die erhalten bleiben müssen azyklisch wegzuspeichern (z.B. in eine CSV).
Sollte die CPU dann abrauchen wird diese getauscht, eine SD karte mit dem richtigen Anwenderprogramm gesteckt und dann über die HMI die zuletzt
gespeicherten Werte in die neue CPU geladen.

 

[benostra]

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Hallo Florian,

danke für deine Antwort.
Das mit dem "Alterstod" sehe ich auch so. Externe Probleme sind tatsächlich die Hauptursache, die Ersatzsteuerung dauerhaft mit Spannung zu versorgen ist in der Tat nicht sehr schlau.
Die Datensicherung auf eines oder beide Panel zu sichern war auch schon mein Gedanke.

ich werde dies mit dem kunden absprechen - mal sehen was dabei rauskommt.

Vielen Dank und schönes WE!

 

[Hadante]

Es gäbe auch die Möglichkeit Daten auf der MMC der CPU abzulegen, entweder als CSV oder DB's in den Ladespeicher zu schreiben und somit Daten vor CPU defekt oder tausch zu schützen.
Klar wenn die MMC stirbt ist das auch nicht die Lösung. Man muss nur aufpassen mit der Anzahl an Schreibzyklen. (Wobei man diese ja bei der 1500 mittlerweile auslesen kann habe ich letztens in der Doku gesehen)

Externe Probleme wie Überspannung können einem HMI in der Anlage genauso zusetzen.

Von welcher Zeit reden wir den wo Daten gesichert werden müssten?

 

[plc_typ]

Externe Probleme wie Überspannung können einem HMI in der Anlage genauso zusetzen.

Wobei HMI und SPS oft Örtlich voneinander getrennt sitzen was die Wahrscheinlichkeit das beide Geräte gleichzeitig ausfallen zumindest reduziert.

Von welcher Zeit reden wir den wo Daten gesichert werden müssten?

Ich glaube es ist keine frage des Zeitraums sondern der frage wie aktuell die Daten sein müssen.
Vermutlich genügt es einen Datensatz zu haben und diesen immer wieder mit Aktualwerten zu überschreiben.
Die Frage was durch das wegspeichern realisiert werden soll.
Sollen nur werte wie z.B. Betriebstundenzähler oder Stückzähler weggespeichert werden genügen wahrscheinlich
Speicherzyklen von 10min.
Sollen allerdings Anlagenzustände weggespeichert werden, wirds wahrscheinlich schwer. Desto schneller deine Anlage
läuft, desto häufiger müssten diese Werte entsprechend gesichert werden.

 

[ducati]

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Wie sieht es denn mit dem Rest der Anlage aus? Ist da auch irgendetwas redundant aufgebaut? Komischerweise kommt oft das Thema CPU-Defekt auf die Tagesordnung, obwohl es im Vergleich ein doch eher seltener Stillstandsgrund ist.
Also ne CPU als Ersatzteil ins Lager zu legen macht schon Sinn (wie dann aber auch alle anderen Bauteile der Anlage!) Wichtig ist aber erfahrene Instandhalter zu haben, die den wirklichen Fehler finden und beheben können.
Trotzdem gibts natürlich Anwendungsfälle wo ne S7-400FH Sinn macht...
Gruß.

PS: von diesen selbstgebastelten RH-Lösungen halte ich persönlich wenig. Ebenso dieses nicht standardgemäße Wegspeichern von DB-Daten. In 5-8 Jahren, wenn der Fall dann mal eintritt, weiß niemand mehr, wie das Rücksichern funktioniert.

 

[benostra]

Wie sieht es denn mit dem Rest der Anlage aus? Ist da auch irgendetwas redundant aufgebaut? Komischerweise kommt oft das Thema CPU-Defekt auf die Tagesordnung, obwohl es im Vergleich ein doch eher seltener Stillstandsgrund ist.
Also ne CPU als Ersatzteil ins Lager zu legen macht schon Sinn (wie dann aber auch alle anderen Bauteile der Anlage!) Wichtig ist aber erfahrene Instandhalter zu haben, die den wirklichen Fehler finden und beheben können.
Trotzdem gibts natürlich Anwendungsfälle wo ne S7-400FH Sinn macht...
Gruß.

PS: von diesen selbstgebastelten RH-Lösungen halte ich persönlich wenig. Ebenso dieses nicht standardgemäße Wegspeichern von DB-Daten. In 5-8 Jahren, wenn der Fall dann mal eintritt, weiß niemand mehr, wie das Rücksichern funktioniert.

Beim Kunden wurde vom Verkäufer :evil: das Thema "Redundanz" ins Spiel gebracht (ohne genauere Betrachtung, Rücksprache mit Techniker....).
Redundanz gibt es sonst auch bei keinen Bauteilen - wohl aber ein Ersatzteillager.



Einige wichtige Informationen, welche ich im ersten Post schon erwähnen hätte sollen:

Aktuell ist dieser Anlagenteil mit einer B&R Steuerung aus den Neunzigern ausgestattet. Die Teile gibt es nicht mehr zu kaufen / werden auch nicht mehr repariert. Eine Betriebsdatenerfassung gibt es aktuell auch nicht - in Zukunft sollen aber Daten aufgezeichnet werden, um frühzeitig Verschleiß erkennen zu können bzw. um Produktdaten (z.B. Stückzahlen) zu erfassen.


Vorrangig, geht es um jene Parameter, welche nötig sind, um die Förderstrecke zu betreiben (z.B. Sollgeschwindigkeiten von FU's usw.). Diese Werte werden von der Instandhaltung justiert - dies geschieht aber nicht sehr oft.
Wie oben schon erwähnt, wird auch ein Scada System eingesetzt, welches vorrangig für die Betriebsdatenerfassung dient (SQL DB auf kundenseitigen Server).

Den Betriebsdatenverlust (laufende Aufzeichnung am Scada System) sehe ich überhaupt nicht kritisch. Das Hauptaugenmerk liegt darauf, bei einem Hardwareausfall die Förderstrecke möglichst schnell zu leeren bzw. nach der Fehlerbehebung wieder in gang zu setzten. Ist das Produkt zu lange auf der Förderstrecke (max. 25 min) muss es ausgeschieden werden (=Produktionsausfall, ca. 200 Mitarbeiter an den folgenden Anlagenteilen ohne Arbeit).


Das Thema mit der Datensicherung auf einem oder beiden Panel habe ich mir auch überlegt - diese sind aber in der selben Anlage, könnten also gleich wie die CPU auch Schaden nehmen.
Der Instandhalter soll möglichst schnell und einfach einen Wechsel durchführen können. Leider ist in der Instandhaltung bzw. beim Kunden niemand mit TIA Kenntnissen vorhanden - TIA soll aber angeschafft werden.
Wäre dies der Fall wäre es einfach - der Instandhalter müsste nur nach Parameteränderungen eine Momentaufnahme der Aktualwerte anlegen, und diese im Störfall auf die getauschte Steuerung übertragen.

Denkbar wäre auch noch die Parameter über das Scada System aufzuzeichnen - zusätzlicher Aufwand am Scada System....

 

[ducati]

Wie soll denn der Instandhalter ohne TIA Kenntnisse nen CPU Defekt erkennen? Er könnte ja nichtmal in den Diagnosepuffer schauen...
Wie soll er z.B. nen Problem am Feldbus erkennen? Wie Tauscht er ne defekte SMC? Wie tauscht er nen defektes Panel? Wie tauscht er ne defekte IM?

Mir scheint das alles sehr an den Haaren herbeigezogen zu sein. Vertriebler halt...

 

[StP]

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Ich sehe das auch so.
CPU Ausfälle kommen zwar vor, sind aber im Vergleich zu Ausfällen von IO-Baugruppen oder Peripherie (Sensoren, Schalter, Motoren,...) eher selten.
Die Frage ist auch, was will ich durch meine "Redundanz" erreichen?
Geht es um möglichst kurze Stillstandszeiten aus wirtschaftlichen Gründen, ist eine sinnvolle Ersatzteilbevorratung und gut geschultes Instandhaltungspersonal empfehlenswert.
Geht es darum, einen kritischen Prozess (zB Kühlwasserversorgung) unbedingt am Leben zu halten, sollte man eventuell eine von der Steuerung unabhängige "Fallback-Ebene" einziehen, also zB.: Pumpen-FUs gehen bei Ausfall des Sollwerts auf einen Fixsollwert, Druckregelung über ein mechanisches Ventil. Das ist dann zwar ineffizienter als eine elektronische Regelung, aber Hauptsache der Prozess läuft weiter.
Den Vorteil der H-Steuerungen (400) aus dem Hause Siemens sehe ich vor allem darin, daß viele Hardware-Änderungen ohne Stopp möglich sind.

 

[DOD666]

Wie soll denn der Instandhalter ohne TIA Kenntnisse nen CPU Defekt erkennen? Er könnte ja nichtmal in den Diagnosepuffer schauen...
Wie soll er z.B. nen Problem am Feldbus erkennen? Wie Tauscht er ne defekte SMC? Wie tauscht er nen defektes Panel? Wie tauscht er ne defekte IM?

Mir scheint das alles sehr an den Haaren herbeigezogen zu sein. Vertriebler halt...

Bei CPU defekt erkennen hast du recht, aber der Diagnosepuffer lässt sich ja am HMI über die Systemdiagnose eisehen.

 

[benostra]

Vielen Dank an alle für die Informationen bzw. den Input.

Der Vertrieb / Verkauf ist bei der Projektumsetzung dankenswerter weise nicht mehr dabei....


Ich habe das Thema mit dem Kunden bzw. der Instandhaltung erörtert. Folgende Punkte wurden definiert:

• Spannungsversorgung (24VDC) wird redundant ausgeführt
• PN Verkabelung in Ringtopologie
• Keine Steuerungsredundanz
• Zweite Steuerung (inkl. MMC) kommt auf Lager - schneller Tausch möglich
• Nach abgeschlossener Inbetriebnahme erfolgt eine Dokumentation der Prameter / Sollwerte durch die Instandhaltung
• Anschaffung TIA Portal beim Kunden / Schulung der Instandhaltung auf TIA
  -> Die Instandhaltung soll in der Lage sein eine defekte Hardware selbst zu tauschen.

Danke nochmal!

 

[ducati]

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Vielen Dank an alle für die Informationen bzw. den Input.

Der Vertrieb / Verkauf ist bei der Projektumsetzung dankenswerter weise nicht mehr dabei....


Ich habe das Thema mit dem Kunden bzw. der Instandhaltung erörtert. Folgende Punkte wurden definiert:

• Spannungsversorgung (24VDC) wird redundant ausgeführt
• PN Verkabelung in Ringtopologie
• Keine Steuerungsredundanz
• Zweite Steuerung (inkl. MMC) kommt auf Lager - schneller Tausch möglich
• Nach abgeschlossener Inbetriebnahme erfolgt eine Dokumentation der Prameter / Sollwerte durch die Instandhaltung
• Anschaffung TIA Portal beim Kunden / Schulung der Instandhaltung auf TIA
  -> Die Instandhaltung soll in der Lage sein eine defekte Hardware selbst zu tauschen.

Danke nochmal!

Super!

So wird ein Schuh draus

 

[DOD666]

Die Parameter kannst du du auch mit den Rezepturen im HMI auf dem HMI speichern.
Bei einem Tausch der CPU kannst du dann die gespeicherten parameter wieder in die CPU laden.