Ein Verfahrenstechniker spezifiziert das Steuerungssystem für einen kontinuierlichen chemischen Reaktor. Der Reaktor kann nicht abgeschaltet werden, ohne dass eine ganze Produktcharge verloren geht, und eine Charge ist mehr wert als das gesamte SPS-System. Der Ingenieur spezifiziert eine ABB-SPS mit CPU-Redundanz. Doch bei der Durchsicht der Bestellung stellt sich die Frage: Was bedeutet Redundanz eigentlich in der Praxis? Bleibt die sekundäre CPU im Leerlauf, bis die primäre ausfällt? How quickly does the switchover happen? Und was passiert mit den Ausgängen während des Übergangs? These are not academic questions. Die Antworten bestimmen, ob die Redundanz real ist oder lediglich ein Marketingbegriff. In einemABB PLCSystem ist CPU-Redundanz eine spezifische technische Architektur mit definierten Synchronisationsmechanismen, Umschaltzeiten und Fehlermodi. Das Verständnis dieser Architektur ist für Käufer, die einen Aufpreis für die Verfügbarkeit zahlen, von entscheidender Bedeutung.
Dieser Leitfaden richtet sich an Beschaffungsingenieure und Systemintegratoren, die die SPS-Redundanz von ABB für kritische Anwendungen bewerten müssen. Wir erklären die Primär-/Sekundärarchitektur, den Synchronisationsprozess, den Umschaltmechanismus und die I/O-Verarbeitung während einer Umschaltung. Wir werden auch die Kriterien für die Bewertung eines Lieferanten und die Produktparameter aus unserem Werk bei Yueyang Tongtu E-Commerce Co., Ltd. behandeln. Ganz gleich, ob Sie ein neues System spezifizieren oder ein bestehendes aufrüsten, dieser Leitfaden hilft Ihnen zu verstehen, was CPU-Redundanz tatsächlich in einem ABB-SPS-System leistet.
CPU-Redundanz in einem ABB-SPS-System bedeutet, dass zwei CPU-Module für den Parallelbetrieb konfiguriert sind, wobei eines als primäres und das andere als sekundäres Modul fungiert. The primary CPU is the active controller. Es führt das Anwendungsprogramm aus, schreibt Daten in die E/A-Module und kommuniziert mit dem Überwachungssystem. The secondary CPU is not idle. Es führt auch das Anwendungsprogramm aus und liest die E/A, schreibt jedoch nicht auf die Ausgänge. Es empfängt Synchronisierungsdaten vom Primärserver, sodass sein interner Status mit dem Status des Primärservers übereinstimmt. Wenn die primäre CPU ausfällt, übernimmt die sekundäre CPU die Rolle der primären CPU und beginnt mit dem Schreiben auf die E/A. This architecture is known as hot standby. Beide CPUs laufen; Die Sekundärseite ist jederzeit zur Übernahme bereit[citation:1][citation:3].
Der Hauptunterschied zwischen Redundanz und einfacher Sicherung besteht darin, dass die sekundäre CPU kontinuierlich synchronisiert wird. Es handelt sich nicht um ein Cold-Spare, das bei einem Fehler eingeschaltet und mit dem Programm geladen werden muss. Es handelt sich um ein laufendes System, das den aktuellen Stand des Prozesses bereits kennt. Dies bedeutet, dass die Umstellung ohne vollständigen Neustart erfolgen kann und der Prozess mit minimaler Unterbrechung fortgesetzt werden kann. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Merkmale der ABB-CPU-Redundanz zusammen.
| Merkmal | ABB CPU-Redundanz |
| Architektur | Hot Standby (beide CPUs laufen) |
| Primäre CPU-Rolle | Führt ein Programm aus, liest E/A und schreibt Ausgaben |
| Sekundäre CPU-Rolle | Führt ein Programm aus, liest E/A und empfängt Synchronisierungsdaten |
| Synchronisation | Kontinuierliche Übertragung kritischer Daten von der Primär- zur Sekundärseite |
| Umschaltauslöser | Ausfall der primären CPU, Stromausfall oder Kommunikationsfehler |
| Umschaltzeit | Typischerweise im Millisekundenbereich (anwendungsabhängig) |
| E/A-Handhabung während der Umschaltung | Ausgänge behalten den letzten Zustand; Eingaben werden weiterhin gelesen |
BeiYueyang Tongtu E-Commerce Co., Ltd.Unser Werk liefert ABB-SPS-Systeme, die für Redundanz konfiguriert sind. Wir arbeiten mit unseren Kunden zusammen, um das richtige Maß an Redundanz für ihre Anwendung festzulegen, von einfacher CPU-Redundanz bis hin zu vollständig redundanten Systemen mit redundanten E/A- und Kommunikationsnetzwerken. Unser technisches Team kann Sie beim Auswahlprozess unterstützen und detaillierte Systemarchitekturdiagramme bereitstellen.
Die Synchronisierung zwischen der primären und sekundären CPU ist der Mechanismus, der die Redundanz zum Funktionieren bringt. Ohne Synchronisierung wäre die sekundäre CPU bei Übernahme veraltet und der Prozess würde unterbrochen werden. ABB-SPS-Systeme nutzen eine dedizierte Synchronisationsverbindung zwischen den beiden CPUs. Diese Verbindung ist vom Steuerungsnetzwerk und dem I/O-Netzwerk getrennt und stellt so sicher, dass die Synchronisierung auch bei einem Netzwerkfehler fortgesetzt wird. Die Synchronisierungsdaten umfassen die kritischen internen Variablen der Anwendung: den Status von Timern und Zählern, die Werte von Sollwerten und Steuervariablen sowie die historischen Daten, die für eine stoßfreie Übertragung erforderlich sind. Die sekundäre CPU empfängt diese Daten kontinuierlich, sodass ihr Status innerhalb eines Scanzyklus mit dem Status der primären CPU übereinstimmt[Zitat:3].
Die Synchronisationsverbindung überträgt auch ein Heartbeat-Signal. Beide CPUs überwachen dieses Signal, um zu bestätigen, dass die andere CPU aktiv ist. Wenn die sekundäre CPU den Heartbeat der primären CPU nicht mehr empfängt, interpretiert sie dies als primären Ausfall und leitet eine Umschaltung ein. In einigen ABB-Systemen wird eine zweite unabhängige Verbindung verwendet, um zwischen einem Ausfall der Synchronisationsverbindung und einem CPU-Ausfall zu unterscheiden. Dies verhindert, dass ein defektes Synchronisierungskabel dazu führt, dass beide CPUs gleichzeitig versuchen, primär zu werden. Die folgende Tabelle fasst die Synchronisierungsarchitektur zusammen.
| Element | Funktion | Bedeutung |
| Synchronisierungslink | Überträgt kritische Anwendungsdaten vom primären zum sekundären | Stellt sicher, dass die Sekundärseite ohne Datenverlust zur Übernahme bereit ist |
| Herzschlagsignal | Bestätigt, dass die andere CPU aktiv ist und in Betrieb ist | Ermöglicht die schnelle Erkennung von Primärfehlern |
| Unabhängiger Synchronisierungspfad | Separate physische Verbindung für Synchronisierungsdaten | Verhindert, dass Netzwerkfehler die Synchronisierung stören |
| Linküberwachung | Erkennt einen Sync-Link-Fehler im Vergleich zu einem CPU-Fehler | Verhindert Dual-Primär-Konflikte |
In unserem Werk liefern wir ABB-SPS-Systeme mit der richtigen Synchronisationshardware und Konfiguration für jede Anwendung. Wir können die Synchronisierungskabel, Kommunikationsmodule und Konfigurationsanleitungen bereitstellen, die zum Aufbau einer zuverlässigen Redundanz erforderlich sind. Unser Ziel ist es, sicherzustellen, dass die sekundäre CPU immer bereit ist, die Kontrolle zu übernehmen.
Das Verhalten der E/A während einer Umschaltung ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung, ob die Redundanz wirklich stoßfrei ist. Wenn die primäre CPU ausfällt und die sekundäre CPU übernimmt, gibt es einen kurzen Zeitraum, in dem keine CPU aktiv auf die Ausgänge schreibt. Das Verhalten der Ausgänge während dieser Zeit hängt vom I/O-System und der Konfiguration ab. In ABB AC 800M-Systemen mit redundanten E/A sind beide Ausgangsmodule in einem redundanten Paar aktiv und empfangen beide die gleichen Werte von der Steuerung. Das heißt, wenn ein Modul oder eine CPU ausfällt, steuert das andere Modul die Ausgänge ohne Unterbrechung weiter[citation:2][citation:9]. Bei nicht redundanten E/A behalten die Ausgänge während der Umschaltung typischerweise ihren letzten Zustand. Die Umschaltzeit ist so kurz, dass die meisten Prozesse die Unterbrechung nicht bemerken. Die folgende Tabelle fasst das E/A-Verhalten während der Umschaltung zusammen.
| I/O-Konfiguration | Verhalten beim Umschalten | Prozessauswirkungen |
| Redundante E/A (beide Module aktiv) | Ununterbrochene Kontrolle; Kein Ausgabestopp | Keine (echte stoßfreie Übertragung) |
| Nicht-redundante E/A | Ausgänge behalten den letzten Zustand | Kurzes Einfrieren (Millisekunden) |
| Redundantes Kommunikationsnetzwerk | Der Datenverkehr wechselt zum sekundären Netzwerk | Minimal (Netzwerkumschaltung) |
Bei Yueyang Tongtu E-Commerce Co., Ltd. helfen wir unseren Kunden, die richtige I/O-Konfiguration für ihre Redundanzanforderungen zu spezifizieren. Für Anwendungen, die keine Ausgangsunterbrechung vertragen, empfehlen wir neben redundanten CPUs auch redundante I/O-Module. Für Anwendungen, die ein kurzes Einfrieren vertragen, können nicht redundante E/A mit redundanten CPUs ausreichend sein. Unser technisches Team berät Sie gern zur optimalen Konfiguration für Ihren Prozess.
Die Umschaltzeit in einem ABB-SPS-System ist die Zeit zwischen der Erkennung eines primären CPU-Ausfalls und der Übernahme der primären CPU durch die sekundäre CPU. Diese Zeit ist entscheidend für Anwendungen, die eine längere Unterbrechung nicht tolerieren können. In ABB AC 800M-Systemen liegt die Umschaltzeit typischerweise im Millisekundenbereich, der genaue Wert hängt jedoch von der Systemkonfiguration und der Anwendung ab. Die Umschaltung wird durch mehrere Bedingungen ausgelöst: ein Hardwarefehler in der primären CPU, ein Stromausfall, ein Watchdog-Timeout oder ein Kommunikationsfehler, der die Kommunikation der primären CPU mit dem E/A verhindert. Wenn eine dieser Bedingungen erkannt wird, übernimmt die sekundäre CPU sofort die primäre Rolle und beginnt mit dem Schreiben auf die Ausgänge[citation:1][citation:5].
Die Geschwindigkeit der Umschaltung wird durch den Fehlererkennungsmechanismus und den Synchronisationszustand bestimmt. Wenn die sekundäre CPU vollständig synchronisiert ist, kann die Übernahme innerhalb weniger Millisekunden erfolgen. Wenn die Synchronisierung nicht aktuell ist, muss der sekundäre Server möglicherweise zusätzliche Schritte ausführen, bevor er sicher übernehmen kann. Aus diesem Grund ist eine kontinuierliche Synchronisierung für eine schnelle Umschaltung unerlässlich. Die folgende Tabelle fasst die Umschaltauslöser und typischen Zeiten zusammen.
| Auslösen | Erkennungsmethode | Typische Umschaltzeit |
| Primärer CPU-Hardwarefehler | Watchdog, Selbstdiagnose | Millisekunden |
| Leistungsverlust der primären CPU | Herzschlagverlust | Millisekunden |
| Kommunikationsfehler | Netzwerküberwachung | Millisekunden bis Sekunden (je nach Fehler) |
| Manuelle Umschaltung | Bedienerbefehl | Millisekunden |
In unserem Werk liefern wir ABB-SPS-Systeme mit getesteten und validierten Redundanzkonfigurationen. Wir können eine Dokumentation zur Umschaltleistung für das spezifische System bereitstellen, das Sie in Betracht ziehen. Unser Technikteam kann Sie bei der Konfiguration der Umschaltauslöser und beim Testen des Systems unterstützen, um sicherzustellen, dass es Ihren Verfügbarkeitsanforderungen entspricht.
Die Bewertung eines Lieferanten von ABB-SPS-Systemen für Redundanzanwendungen erfordert mehr als nur die Überprüfung, ob die Hardware vorrätig ist. Der Lieferant muss über Fachwissen in Redundanzarchitektur, Konfiguration und Tests verfügen. Die wichtigsten Kriterien sind Anwendungsentwicklungsfähigkeiten, Konfigurationskompetenz, Test- und Validierungsunterstützung sowie Kundendienst. Durch die Fähigkeit zur Anwendungstechnik kann der Lieferant Ihren Prozess analysieren und das richtige Maß an Redundanz empfehlen. Konfigurationskenntnisse bedeuten, dass sie die Primär-/Sekundärbeziehung, die Synchronisierung und die I/O-Verarbeitung korrekt konfigurieren können. Mithilfe der Test- und Validierungsunterstützung können sie nachweisen, dass die Redundanz wie angegeben funktioniert. Der Kundendienst bedeutet, dass sie das System über den gesamten Lebenszyklus unterstützen können, einschließlich Ersatzteilen und Fehlerbehebung. The table below summarizes these criteria.
| Bewertungskriterium | Worauf Sie achten sollten | Warum es wichtig ist |
| Anwendungstechnik | Erfahrung mit redundanten Systemen in ähnlichen Prozessen | Stellt die richtige Redundanzstufe für die Anwendung sicher |
| Konfigurationskompetenz | Zertifizierte ABB-Ingenieure, dokumentierte Konfigurationen | Stellt sicher, dass die Redundanz wie vorgesehen funktioniert |
| Testen und Validieren | Werksabnahmetests, Umschalttests | Überprüft die Leistung vor dem Versand |
| Kundendienst | Ersatzteile, technischer Support, Schulung | Gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit |
| Erfolgsbilanz | Referenzen aus ähnlichen Entlassungsprojekten | Zeigt Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit |
Unser Werk in Yueyang Tongtu verfügt über umfassende Erfahrung mit ABB-SPS-Systemen für kritische Anwendungen. Wir verfügen über ein Team zertifizierter Ingenieure, die auf Redundanzkonfiguration und -tests spezialisiert sind. Wir bieten Werksabnahmetests an, die simulierte Primärausfälle zur Überprüfung der Umstellung umfassen. Und wir bieten After-Sales-Support, einschließlich Ersatzteilen und technischer Unterstützung. Wir laden Sie ein, uns anhand dieser Kriterien zu bewerten und uns als Ihren Partner für ABB-SPS-Redundanzanwendungen zu betrachten.
Die folgende Tabelle enthält die wichtigsten Produktparameter für ABB-SPS-Systeme, die für CPU-Redundanz konfiguriert sind. Diese Systeme basieren auf der AC 800M-Controllerfamilie, die vollständige CPU-Redundanz mit Hot-Standby-Betrieb unterstützt. Unser Werk kann komplette Systeme oder einzelne Komponenten entsprechend Ihren spezifischen Anforderungen liefern.
| Parameter | Spezifikation | Notizen |
| Controller-Familie | ABB AC 800M | Unterstützt CPU-Redundanz |
| Redundanztyp | Hot Standby (primär/sekundär) | Beide CPUs laufen parallel |
| CPU-Module | PM86x-Serie (redundanzfähig) | Ausgewählt aufgrund der Verarbeitungsanforderungen |
| Synchronisation | Dedizierter Synchronisierungslink | Getrennt vom Steuernetzwerk |
| Umschaltzeit | Millisekunden (anwendungsabhängig) | Getestet und dokumentiert |
| E/A-Redundanz | Optional (redundante S800-E/A-Paare) | Für stoßfreies Übertragen |
| Netzwerkredundanz | RNRP (Redundant Network Routing Protocol) | Für Kommunikationsverfügbarkeit |
| Redundanz der Stromversorgung | Optional (redundante Netzteile) | Für vollständige Anlagenverfügbarkeit |
| Ingenieursoftware | ABB Control Builder / 800xA | Zur Konfiguration und Programmierung |
| Zertifizierungen | CE, UL, SIL (je nach Modell) | Ausgewählt für Anwendungsanforderungen |
In unserem Werk beliefern wir ABB-SPS-Systeme mit der Konfiguration und den Komponenten, die für eine zuverlässige CPU-Redundanz erforderlich sind. Wir können die CPU-Module, Synchronisationshardware, I/O-Module und Netzwerkgeräte als Komplettsystem oder als Einzelkomponenten liefern. Unser Engineering-Team kann Sie beim Systemdesign unterstützen und die für die Validierung und Wartung erforderliche Dokumentation bereitstellen.
Frage 1: Führt die sekundäre CPU dasselbe Programm aus wie die primäre CPU?
Antwort: Ja. In einem SPS-Hot-Standby-Redundanzsystem von ABB führen beide CPUs dasselbe Anwendungsprogramm aus. Die primäre CPU schreibt auf die Ausgänge, während die sekundäre CPU das Programm ausführt, aber nur die Eingänge liest. Der sekundäre Server empfängt Synchronisierungsdaten vom primären Server, sodass sein interner Status mit dem Status des primären Servers übereinstimmt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Sekundärteil sofort übernehmen kann, wenn der Primärteil ausfällt.
Frage 2: Was passiert, wenn die Synchronisierungsverbindung ausfällt?
Antwort: Wenn die Synchronisationsverbindung ausfällt, verliert die sekundäre CPU ihre Synchronisationsdaten. In einigen ABB-Systemen wird eine separate Überwachungsverbindung verwendet, um einen Sync-Link-Fehler von einem CPU-Fehler zu unterscheiden. Wenn die Synchronisierungsverbindung fehlschlägt, aber beide CPUs fehlerfrei sind, kann es sein, dass das System mit der primären CPU allein weiterarbeitet und ein Alarm generiert wird. Möglicherweise muss die sekundäre CPU neu synchronisiert werden, bevor sie wieder als Backup dienen kann.
Frage 3: Kann ich einem bestehenden ABB-SPS-System CPU-Redundanz hinzufügen?
Antwort: Das hängt vom bestehenden System ab. Einige SPS-Modelle von ABB, wie z. B. der AC 800M, unterstützen das Hinzufügen eines redundanten CPU-Moduls, wenn die ursprüngliche CPU redundanzfähig ist und das Rack Platz für das zweite Modul bietet. Andere Modelle unterstützen möglicherweise keine Feld-Upgrades. Sie sollten sich an einen ABB-Systemintegrator wenden, um festzustellen, ob Ihr bestehendes System auf Redundanz aufgerüstet werden kann.
Frage 4: Wie prüfe ich, ob die Redundanz tatsächlich funktioniert?
Antwort: Die Standardmethode besteht darin, einen Werksabnahmetest durchzuführen, der einen Ausfall der primären CPU simuliert. Dies kann durch Unterbrechen der Stromversorgung der primären CPU, Anhalten oder Trennen der Kommunikationsverbindung erfolgen. Der Test überprüft, ob die sekundäre CPU innerhalb der angegebenen Zeit übernimmt und ob sich die Ausgänge wie erwartet verhalten. Bei Yueyang Tongtu E-Commerce Co., Ltd. umfassen wir Umschalttests als Teil unserer Werksabnahmetests für redundante Systeme.
Frage 5: Was ist der Unterschied zwischen CPU-Redundanz und I/O-Redundanz?
Antwort: CPU-Redundanz schützt vor einem Ausfall der Steuerung. I/O-Redundanz schützt vor einem Ausfall der Ein- oder Ausgangsmodule. Ein System kann über CPU-Redundanz ohne E/A-Redundanz verfügen. Wenn in diesem Fall ein E/A-Modul ausfällt, kann der Prozess dennoch beeinträchtigt sein, obwohl die CPU fehlerfrei ist. Für echte stoßfreie Redundanz ist möglicherweise sowohl CPU- als auch E/A-Redundanz erforderlich. Die Wahl hängt von der Kritikalität des Prozesses und dem akzeptablen Grad der Unterbrechung ab.
CPU-Redundanz in einem ABB-SPS-System ist eine spezifische technische Architektur, die durch Hot-Standby-Betrieb eine hohe Verfügbarkeit bietet. Die primären und sekundären CPUs laufen parallel, mit kontinuierlicher Synchronisierung kritischer Daten. Fällt der Primärrechner aus, übernimmt der Sekundärrechner innerhalb von Millisekunden und der Prozess wird mit minimaler Unterbrechung fortgesetzt. Der Grad der Stoßfreiheit hängt von der E/A-Konfiguration ab: Redundante E/A sorgen für unterbrechungsfreie Steuerung, während nicht-redundante E/A den letzten Zustand während der Umschaltung beibehält. Für Käufer ist das Verständnis dieser Architektur von entscheidender Bedeutung, um das richtige Maß an Redundanz für ihre Anwendung festzulegen. Unser Werk bei Yueyang Tongtu E-commerce Co., Ltd. verfügt über das Fachwissen und die Erfahrung, um ABB-SPS-Systeme zu liefern, die für zuverlässige Redundanz konfiguriert sind. Wir bieten Anwendungstechnik, Konfiguration, Tests und After-Sales-Support, um sicherzustellen, dass Ihr System Ihren Verfügbarkeitsanforderungen entspricht.
Unabhängig davon, ob Sie ein neues Steuerungssystem für einen kritischen Prozess spezifizieren oder ein bestehendes System aufrüsten möchten, laden wir Sie ein, mit uns Kontakt aufzunehmen, um Ihre Anforderungen zu besprechen. Wir können Empfehlungen zur Systemarchitektur, Produktspezifikationen und Testdokumentation bereitstellen. Unser Engagement für Qualität und Kundenzufriedenheit hat uns zu einem vertrauenswürdigen Partner für die industrielle Automatisierung auf der ganzen Welt gemacht.
Kontaktieren Sie Yueyang Tongtu E-Commerce Co., Ltd. noch heuteum Ihre ABB-SPS-Redundanzanforderungen zu besprechen und herauszufinden, wie unsere Systeme die Verfügbarkeit bieten können, die Ihr Prozess erfordert.
