Der Austausch von Daten über Profinet hat seine Leistungsfähigkeit für Anwendungen in der Fertigung vielfach unter Beweis gestellt. Die neue Spezifikation 2.3 erweitert Profinet mit einem Mechanismus, um die zusätzlichen Anforderungen im Hinblick auf eine hohe Verfügbarkeit zu erfüllen. Traditionell würden die gesamte Infrastruktur und die aktiven Komponenten in der Anwendung dupliziert. Bei einer solchen Lösung steigen die Kosten jedoch exponenziell. Bereits bei früheren Versionen von Profinet wurde das Media Redundancy Protocol (MRP) eingeführt. Es ermöglicht den Aufbau einer redundanten, protokollunabhängigen Ringtopologie. Damit wird die Verfügbarkeit der in einer Daisychain verlinkten Geräte verbessert und die Ethernet-Kommunikation in einem Loopback zurückgeführt. Profinet führt jetzt eine \’Systemredundanz\‘ ein, die das MRP durch eine Kommunikationsredundanz zwischen den aktiven Geräten (IO-Controller und IO-Devices) des Systems ergänzt. Systemredundanz Bei einem Ausfall der Profinet-Verbindung oder einem planmäßigen Abschalten des Profinet definiert die \’Systemredundanz\‘ einen automatischen Mechanismus für die Umschaltung innerhalb eines bestimmten Zeitraums und das Halten der Ausgangswerte. In einem redundanten System sind die Controller doppelt vorhanden. So kann der IO-Controller 1 eine primäre Applikationsbeziehung (AR 1: Profinet-Verbindung) aufbauen, während der IO-Controller 2 eine Backup-AR herstellt. Diese primäre Kommunikation wird durch Flags in den Ausgangsdaten des primären Controllers gekennzeichnet. Eine Kontrolle beider Applikationsbeziehungen gilt dem IO-Gerät. Die Redundanzschicht im IO-Gerät ist verantwortlich für die Ausgänge, die der Applikationsschicht zugeleitet werden. Sie überwacht den ordnungsgemäßen Zustand der Applikationsbeziehung (Application Relation) AR1 über einen sogenannten Watchdog, ein Mikrocontroller, der die Funktion der anderen Systemkomponenten überwacht. Bei einem Timeout fordert das Gerät vom IO-Controller 2 über Flags im Eingangs-Frame eine Umschaltung an und die Ausgänge werden gehalten. Wenn AR 2 zur primären Applikationsbeziehung wird (über den IO-Controller 2 gesetzt), werden die Ausgangsdaten von AR2 an die Applikationsschicht des Geräts weitergeleitet. Da der AR-Zustand auf jedem Profinet RT-Frame transportiert wird, kann die Redundanzschicht innerhalb weniger Zyklen eine fehlende primäre AR erkennen. Die Umschaltzeit wird überwacht, um eine Rückkehr auf sichere Werte zu gewährleisten, falls die Backup-AR nicht als primäre AR gesetzt werden kann. Wiederherstellungszeit geprüft Mit Veröffentlichung der Profinet-Spezifikation 2.3 hat das Molex-Profinet-Kompetenzzentrum den Systemredundanzmechanismus in seinen IO-Controllern und IO-Geräte-Stacks implementiert, um die Wiederherstellungszeit bei einer Umschaltung zwischen zwei IO-Controllern zu validieren. Messungen haben Zeiten von 10ms für eine Wiederherstellung ergeben (abhängig von Watchdog- und Zyklenparameter). Das genügt für viele Anwendungen der Prozessautomatisierung und die meisten redundanten Anwendungen der industriellen Automatisierung.
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Molex Deutschland GmbH
