ریداندانت یا ریداندانسی در پی ال سی چیست ؟ در این مطلب از نمایندگی زیمنس قصد داریم به این موضوع بپردازیم. ریداندانسی (Redundancy) در سیستم های پی ال سی (PLC) به معنای استفاده از اجزای اضافی و پشتیبان برای افزایش قابلیت اطمینان و کاهش خطر خرابی در سیستم های کنترل و اتوماسیون صنعتی است. این مفهوم در صنایع مختلف، به ویژه در فرآیندهای حساس و حیاتی، اهمیت زیادی دارد.
Redundancy چیست؟
Redundancy به معنای افزونگی می باشد که برای اطمینان از عدم قطعی از آن استفاده می شود . در واقع با وجود افزونگی یا همان redundancy با قطع شدن و از دسترس خارج شدن یک دستگاه در شبکه سازمانی شما می توانید این اطمینان را داشته باشید که خدمات رسانی شما به کاربرانتان قطع نخواهد شد!
redundancy plc siemens چیست؟
مفهوم redundancy در PLC زیمنس به اضافه کردن یک CPU پشتیبان به سیستم برای اطمینان از بدون خطی و افزایش محمولیت سیستم اشاره دارد. این تکنیک به این معناست که اگر CPU اصلی مشکل پیش آید، CPU پشتیبان به سرعت جایگزینی کرده و ادامه فعالیت های سیستم را بدون از دست دادن اطلاعات انجام دهد.
در سیستم های Hot Redundancy، CPU پشتیبان همواره با CPU اصلی همزمان است و می تواند به زودی جایگزینی کند. این نوع سیستم ها در فرآیندهای حیاتی مانند کارخانجات برق، کارخانجات تولید گاز و ماشین های پیشرفته استفاده می شوند. در حالت Warm Redundancy، تغییر جانبی ممکن است کمی زمان بر باشد، اما همچنان محمولیت سیستم را افزایش می دهد.
این تکنیک ها به این معناست که حتی در صورت مشکلات فنی، سیستم می تواند به طور مداوم و بدون توقف ادامه داشته باشد، که بسیار مهم است در صنایعی که از بدون خطی بالایی نیاز دارند.
اهداف ریداندانسی
- افزایش قابلیت اطمینان: با استفاده از اجزای پشتیبان، سیستم می تواند در صورت خرابی یکی از اجزا، به کار خود ادامه دهد.
- کاهش زمان توقف: در صورت بروز مشکل، زمان لازم برای تعمیر و بازگشت به حالت عادی کاهش می یابد.
- حفاظت از داده ها: ریداندانسی می تواند به حفظ داده ها و اطلاعات مهم در صورت بروز خرابی کمک کند.
انواع ریداندانت یا ریداندانسی در پی ال سی
- ریداندانسی سخت افزاری: شامل استفاده از واحدهای کنترل اضافی، منبع تغذیه و سنسورها است. برای مثال، دو یا چند PLC می توانند به صورت موازی کار کنند تا در صورت خرابی یکی از آن ها، دیگری فعال شود.
- ریداندانسی نرم افزاری: استفاده از نرم افزارها و الگوریتم هایی که می توانند به طور خودکار به حالت پشتیبان سوئیچ کنند و از خرابی جلوگیری کنند.
پیاده سازی ریداندانت در پی ال سی
- طراحی سیستم: در هنگام طراحی سیستم های کنترل، باید ریداندانسی را به عنوان یک بخش کلیدی در نظر گرفت و اجزای اضافی را به طور مناسب گنجاند.
- آزمایش و ارزیابی: پس از پیاده سازی، آزمایش های دوره ای برای ارزیابی کارایی و قابلیت اطمینان سیستم ضروری است. این آزمایش ها باید شامل شبیه سازی خرابی ها نیز باشد.
چالش ها و ملاحظات
- هزینه: پیاده سازی ریداندانسی معمولاً شامل هزینه های بیشتری برای خرید اجزا و نگهداری است.
- پیچیدگی: سیستم های ریداندنس ممکن است پیچیده تر باشند و نیاز به مدیریت و نگهداری بیشتری داشته باشند.
مزایای ریداندانسی
- افزایش ایمنی: در فرآیندهای حساس، ریداندانسی می تواند به افزایش ایمنی کارکنان و تجهیزات کمک کند.
- بهبود کارایی: با کاهش زمان توقف و خرابی، کارایی کلی سیستم افزایش می یابد.
ریداندانسی در پی ال سی یک راهکار حیاتی برای اطمینان از عملکرد پایدار و قابل اعتماد سیستم های کنترل در محیط های صنعتی است و می تواند نقش مهمی در بهینه سازی فرآیندها ایفا کند.
پیکربندی ریداندانسی پی ال سی سه گانه
برای کاربردهای بسیار حیاتی ومهم، امکان دارد از یک طرح رای گیری یا Voting سه گانه، که در شکل زیر نشان داده شده می باشد. استفاده شود. در این پیکربندی، سه پردازنده به طور مداوم با اسکن های سنکرون شده و با کمک دیتاهای ورودی مشترک یا از حسگرهای ریداندانت کار می کنند.
در خروجی پردازنده ها از یک رای گیرنده دو از سه یا voting (2oo3) عبور می کند تا مقدار کنترلی فرآیند و خروجی را انتخاب کند.
گزینه های ریداندانسی پی ال سی
گزینه های ریداندانسی پی ال سی در انواع مختلف پی ال سی موجود می باشد.
- افزونگی یا ریداندانسی پردازنده یا سی پی یو CPU redundancy
در صورت خرابی سی پی یو، سی پی یوی آماده به کار یا استند بای به کار کنترل ادامه خواهد داد.
- افزونگی یا ریداندانسی منبع تغذیه Power Supply redundancy
در صورت خرابی منبع تغذیه، منبع تغذیه دیگری که به عنوان استند بای است به وظیفه خود که برق رسانی است اقدام می کند.
- ریداندانسی یا افزونگی ارتباطات Communication
چند کانال ارتباطی برای مراقبت از خرابی ارتباطات در نظر گرفته شده است و در صورتی که هرکدام مشکل پیدا کردند دیگری کار آن ها را انجام می دهد.
- افزونگی یا ریداندانسی I/O Redundancy
چند کانال ورودی و خروجی برای مراقبت از خرابی ورودی یا خروجی تعبیه شده است که کنترلر از ورودی و خروجی سالم استفاده می کند.
انواع افزونگی یا ریداندانسی سیستم های پی ال سی
زمانی که نوبت به ریداندانسی سیستم های کنترل فرایند های پیچیده مهندسی می رسد،
انواع مختلفی از ریداندانسی یا افزونگی هم وجود دارد:
- سرد
- گرم
- داغ
استفاده از هر کدام به اهمیت فرایند کنترلی و عواقب خرابی تجهیزات بستگی دارد.
بعضی از فرایندها به مداخله کمتری نیاز دارند در حالی که بعضی از آن ها نمی توانند هرگونه تاخیری را تحمل کنند.
بعضی از آن ها هم در میانه قرار دارند که مثلا اقدام خودکار ضروری است اما زمان پاسخگویی مهم نیست.
افزونگی یا ریداندانسی سرد
افزونگی سرد برای فرآیندهای غیر بحرانی است که در آن زمان از اولویت بالایی برخوردار نیست و مداخله انسانی قابل قبول می باشد. برای مثال، اگر دستگاه پرس از کار بیفتد، سیستم اتوماسیون باید اپراتور را مطلع کرده و هشدار دهد. یک عکس العمل ساده امکان دارد قطع برق موتور و نمایش چراغ زنگ قرمز باشد. در این حالت اپراتور می تواند با راه اندازی واحد دیگر و درخواست سرویس برای واحد خراب کار خود را از سر بگیرد.
افزونگی یا ریداندانسی گرم
وقتی زمان پاسخ به مشکل پیش آمده و خرابی مهم است اما حیاتی نیست استراتژی ریداندانسی گرم امکان دارد خوب باشد. ( درصورتی که قطع موقتی تولید مشکلی نباشد )
برای مثال، اگر شیر یا ولو در یک سیستم انتقال مایعات کار نکند، می توان پمپ را از کار انداخت و سیستم را به صورت موقت خاموش کرد. بسته به فرآیند کنترلی، چرخه می تواند چند ثانیه یا چند دقیقه وقفه را تحمل کند، اما روند کار باید به سرعت و به طور خودکار بازیابی شود تا از هرگونه مشکل جلوگیری کند.
افزونگی یا ریداندانسی داغ
افزونگی داغ و گرم در ساخت مشابه است اما افزونگی داغ در صورت تشخیص خرابی، پردازش فوری را ارائه می دهد.
برای مثال، در یک عملیات استخراج سنگ معدن، اگر کنترلر اصلی برای یک نوار نقاله از کار بیفتد، یک کنترل کننده پشتیبان باید بلافاصله کنترل را بر عهده بگیرد تا از تأخیر در انتقال جلوگیری کند.
هماهنگی نرم افزار و سخت افزار برنامه نویسی پی ال سی باید طوری باشد تا امکان پیام رسانی مداوم بین پردازنده ها و دسترسی به داده های موجود به راحتی فراهم شود.
داده ها می توانند بین پردازنده ها منتقل شده و یا با استفاده از یک پایگاه داده مشترک واقع در شبکه قابل دسترسی باشند.