Início / Noticias / B&R / Redundancia por B&R - Doble protección contra fallos

Redundancia por B&R - Doble protección contra fallos

Los sistemas de alta disponibilidad con redundancia de procesador real son costosos de implementar y, tradicionalmente, se reservaban a aplicaciones para las que el tiempo de inactividad tenía consecuencias más graves. B&R está eliminando estas barreras para convertir la alta disponibilidad en una opción rentable, por primera vez, para una gran variedad de aplicaciones. Este desarrollo se basa en los módulos X20, que se pueden reconfigurar con características de redundancia en cualquier momento a través de Automation Studio 4.

Redundancia por B&R - Doble protección contra fallos

En definitiva, desaparece el tiempo de inactividad no planificado del controlador. A medida que los costes se ajustan cada vez más, ya no hay margen para las pérdidas procedentes del tiempo de inactividad de producción. En centrales eléctricas, plataformas marinas, plantas químicas y farmacéuticas, y muchos otros sectores, un fallo también conlleva un riesgo considerable de daños y lesiones. En aplicaciones críticas, pero también cada vez más en la maquinaria tradicional, hay una creciente demanda de alta disponibilidad basada en la arquitectura de control redundante.

Alta disponibilidad a través de la redundancia

Cuando un sistema contiene dos componentes idénticos o extremadamente similares, se dice que son redundantes. Un sistema de alta disponibilidad se diseña de forma que si uno de los componentes falla, su homólogo redundante interviene para hacerse cargo de sus tareas. Puesto que la probabilidad de que los dos mismos componentes fallen al mismo tiempo es extremadamente baja, este método garantiza un alto nivel de disponibilidad.

Para que un sistema completo se considere sistema de alta disponibilidad, debe incluir dos modelos de todos y cada uno de los componentes, además de los mecanismos de conmutación correspondientes. Cuando se compara el coste de proveer componentes redundantes con la probabilidad y coste de un fallo, los motores redundantes rara vez pueden justificarse. Sin embargo, cuando se trata de sensores, accionadores y módulos de E/S, así como de redes IT y bus de campo, una solución redundante generalmente tiene mucho más sentido. Las consecuencias más graves, no obstante, provendrían de un fallo del procesador, por ser el núcleo de la solución de automatización y sus componentes más complejos.

Reducir el coste de la redundancia

Tradicionalmente, la construcción de un sistema a prueba de fallos con procesadores redundantes no estaba al alcance del presupuesto, y por ello solía reservarse a aplicaciones especiales como por ejemplo plantas de la industria de procesamiento, plantas energéticas o sistemas de control de tráfico. En estas aplicaciones, los altos costes compensan los costes todavía más altos que se derivarían de un eventual fallo del sistema, además de los posibles daños y lesiones que pudieran resultar.

Con la redundancia de procesador que proporciona el sistema X20 de B&R integrado en el entorno de desarrollo Automation Studio 4, los sistemas de alta disponibilidad son ahora una opción rentable incluso para pequeñas aplicaciones en los ámbitos habituales de automatización industrial. Los ingenieros de B&R también han logrado un diseño de funcionalidad que permite que las soluciones de automatización desarrolladas con Automation Studio 4 que utilizan productos de hardware idénticos puedan funcionar con o sin redundancia del procesador. Esto permite a los fabricantes de maquinaria implementar la redundancia como una opción o incluso ofrecer una actualización con redundancia para los sistemas existentes.

Transición fluida

En la solución de B&R, un procesador proporciona un control activo, mientras que el segundo se ejecuta en segundo plano en modo de espera. Todas las funciones de red se supervisan de forma continua, para que llegado el momento, el procesador de respaldo pueda hacerse cargo de todas las funciones del procesador principal, sin necesidad de reiniciar. Que esté en modo de espera no significa que el procesador de respaldo esté inactivo. Por un lado, la capacidad de comunicación transversal de POWERLINK le permite controlar todo el tráfico de datos así como la señal de sincronización del procesador principal, con el fin de poder responder a un fallo dentro de un ciclo de red.

Por el otro, los dos procesadores están constantemente intercambiando datos a través del enlace de redundancia con el fin de permanecer sincronizados. Este interface de fibra óptica de alta velocidad funciona independientemente del bus de campo y está conectado a través de módulos de comunicación de redundancia. Esto permite configurar un sistema de alta disponibilidad a través de CPUs estándar del modelo X20. No se requieren CPUs de redundancia específicas, que generalmente son muy costosas. Esto reduce todavía más los costes iniciales y simplifica la logística. Esto también simplifica el diseño de un sistema que se pueda utilizar con o sin CPU de redundancia opcional, con sólo unos pequeños cambios en el sistema. "Desde el punto de vista de un sistema de control de nivel superior, es irrelevante qué CPU en particular está activada en un momento determinado", afirma Manfred Mitterbuchner, quien como Director Técnico de la Unidad de Negocio Automation Software de B&R supervisó el desarrollo de las funciones de redundancia de procesadores. "Puesto que la CPU activa siempre tiene la misma dirección IP, aquí tampoco es necesario realizar ningún ajuste".

Conmutación en cuestión de milisegundos

Una característica fundamental en un sistema redundante es el tiempo de conmutación. Este tiempo determina el periodo en que el sistema "va a ciegas" mientras pasa al procesador de respaldo, y si esta transición es aceptable teniendo en cuenta la naturaleza del sistema. Con la solución de B&R, esto ya no es un problema. ¿Cómo se consigue? El sistema X20 de B&R ofrece un tiempo de conmutación de 1 a 2 tiempos de ciclo del bus de E/S, lo que equivale a sólo unos milisegundos.

Comparado con los valores dentro del rango de cientos de milisegundos de otras soluciones, esto coloca a B&R en otro nivel. El resultado es una transición de procesamiento rápido y fluido sin el costoso tiempo de inactividad.

La rápida conmutación entre el procesador principal y el de respaldo también aporta la conveniente funcionalidad de conexión en funcionamiento: la unidad defectuosa puede reemplazarse rápidamente sin interrumpir el funcionamiento. Dado que las nuevas estaciones se sincronizan automáticamente durante la operación, no se requieren conocimientos específicos para realizar las sustituciones, y no afectarán a la productividad.

101113

Trabajo de ingeniería reducido

"Sólo es necesario tener en cuenta unas pocas reglas relacionadas con la arquitectura del sistema para poder utilizar procesadores redundantes con eficacia", explica Mitterbuchner. Por ejemplo, los módulos de E/S deben utilizarse en una red POWERLINK o Profibus. "De lo contrario, las diferencias entre un proyecto con y sin redundancia son mínimas".

Todas las configuraciones se pueden definir en Automation Studio. Como siempre, el usuario sólo configura un componente de hardware. Con el objetivo de configurar la redundancia del procesador, el usuario simplemente declara la CPU como una unidad redundante, lo cual también puede definirse posteriormente para añadir redundancia a un proyecto existente, y configura los parámetros de comunicación, así como los criterios de fallo. Todos los demás valores se rellenan automáticamente con las respectivas funciones de Automation Studio. Cada una de las variables del proceso y las librerías se pueden definir como redundantes o no redundantes, de forma distinta a los valores predeterminados que sugiere Automation Studio.

La filosofía de sistema de B&R permite la construcción de sistemas de alta disponibilidad con redundancia de procesador real, sin necesidad de módulos CPU específicos. En el entorno de desarrollo Automation Studio, tanto la programación de la aplicación como la configuración de las funciones de redundancia opcionales se ejecutan de forma independiente. Con la solución rentable y fácil de implementar de B&R, la alta disponibilidad es ahora una opción atractiva para todo tipo de máquinas producidas en serie.

"La redundancia de CPU no tiene por qué ser un lujo reservado sólo a las aplicaciones de mayor riesgo. En las próximas versiones de Automation Studio y Automation Runtime, se presenta como una opción estándar que se puede configurar según sea necesario", explica Manfred Mitterbuchner, Director Técnico de la Unidad de Negocio Automation Software de B&R.

Más información

/noticias/marcas/24-br
Bernecker & Rainer Automatización Industrial S.L.U.
Pol. Ind. Circuit de Catalunya
C/ Can Cabanyes, 88
08400 Granollers (Barcelona)

Tel. 93 568 99 65
office.es@br-automation.com
www.br-automation.com/es-es
PCs industriales
Operator interfaces
Sistemas de control
I/O systems
Safety technology
Motion Control
Network and fieldbus modules
Software
Process control
Power supplies
Accesorios