از آنجایی که تولید نیازمند قابلیت اطمینان و عملکرد مداوم (۲۴/۷) است، خطر وقفه در تولید به دلیل خرابی کنترلر یا نقاط خرابی منفرد در سیستمهای کنترل PLC سنتی، به طور فزایندهای در حال افزایش است. یک مقاله فنی اخیر از AutomationForum، تجزیه و تحلیل عمیقی از معماری PLC آماده به کار ارائه میدهد و توانایی آن را در بهبود قابل توجه در دسترس بودن سیستمهای صنعتی و دستیابی به کنترل خرابی نزدیک به صفر در بخشهای حیاتی مانند صنایع شیمیایی، برق و داروسازی برجسته میکند.
PLC آماده به کار (Hot Standby PLC) چیست؟
در معماری آماده به کار داغ، سیستم به دو واحد پردازش مرکزی PLC (CPU) مجهز است: یکی فعال و دیگری آماده به کار. CPU فعال، منطق کنترل را اجرا کرده و با دستگاههای میدانی ارتباط برقرار میکند، در حالی که CPU آماده به کار، وضعیت و منطق CPU فعال را به صورت بلادرنگ منعکس میکند. اگر CPU فعال از کار بیفتد، CPU آماده به کار میتواند در یک چرخه اسکن (<1 چرخه اسکن) کنترل را به دست گیرد و ورودی/خروجی و ارتباط میدانی بدون وقفه را تضمین کند.
چرا تعدیل نیرو ضروری است؟
سیستمهای اتوماسیون اولیه به شدت به یک پردازنده مرکزی (CPU) متکی بودند؛ خرابی آن میتوانست باعث خاموش شدن کل خط تولید شود و در نتیجه ضررهای قابل توجهی به بار آورد. به ویژه در صنایعی که به پیوستگی بسیار حساس هستند، مانند صنایع شیمیایی، برق و پالایش نفت، وقفههای سیستم نه تنها خطرات ضرر اقتصادی، بلکه خطرات احتمالی حوادث ایمنی را نیز به همراه دارند. معماری آماده به کار داغ (Hot Standby) با دستیابی به دسترسی بالا و تحمل خطا در سطح سیستم، این نقطه ضعف اصلی را برطرف میکند.
معماری و مکانیسم کار رونمایی شد
طراحی معماری:
پردازندههای اصلی و پشتیبان، همگامسازی را از طریق یک «لینک آمادهبهکار داغ» اختصاصی (معمولاً یک اترنت پرسرعت) حفظ میکنند و وضعیت ورودی/خروجی، نتایج اسکن منطقی، متغیرهای داخلی، آلارمها و مهرهای زمانی را بهصورت بلادرنگ ارسال میکنند.
افزونگی ارتباطات:
این سیستم معمولاً از دو گذرگاه ارتباطی، گذرگاه ۱ و گذرگاه ۲، برای اطمینان از ارتباط مداوم با ماژولهای ورودی/خروجی از راه دور (RIO) و ابزارهای میدانی، حتی در صورت از کار افتادن یکی از لینکها، استفاده میکند.
دستگاههای میدانی (RIO):
ماژولهای ورودی/خروجی از راه دور به هر دو گذرگاه ارتباطی متصل هستند و پیوستگی سیگنال را در حین سوئیچینگ حفظ میکنند.
نظارت بر وضعیت سلامت:
پردازنده پشتیبان به طور مداوم «سیگنال ضربان قلب» پردازنده اصلی، وضعیت پردازنده (مانند RUN/FAULT)، وضعیت ارتباطات، ولتاژ، دما و سایر شاخصهای سلامت سختافزار را رصد میکند.
تغییر خودکار:
پس از تشخیص خطا، پردازنده مرکزی آماده به کار (Standby CPU) به طور خودکار در عرض چند میلی ثانیه به پردازنده مرکزی اصلی تبدیل میشود و به اجرای منطق کنترل، فعال کردن خروجیها و حفظ ارتباط با دستگاههای میدانی ادامه میدهد.
بازگشت به حالت اولیه (Fail-back):
برخی سیستمها پس از بازیابی CPU اصلی، از failover خودکار یا دستی پشتیبانی میکنند و به CPU اصلی اجازه میدهند تا نقش اصلی خود را از سر بگیرد.
شرایط معمول برای شروع تغییر
تغییر سیستم معمولاً به دلایل زیر اتفاق میافتد: خرابی پردازنده اصلی، قطع برق، آسیب ماژول (مثلاً کارت ورودی/خروجی)، انقضای تایمر واچداگ، خرابی لینک ارتباطی یا تعمیر و نگهداری دستی/نرمافزاری.
مزایای حالت آماده به کار داغ
طبق تحلیل مقاله، این معماری آماده به کار داغ، به طور قابل توجهی انعطافپذیری و پایداری سیستم را افزایش میدهد. مزایای کلیدی عبارتند از:
بدون خرابی یا حداقل خرابی:
زمان تعویض بسیار کوتاه و عملاً بدون هیچ اختلالی در تولید.
دسترسی بالا:
این سیستم میتواند به صورت 24 ساعته و 7 روز هفته کار کند، که برای سناریوهای بحرانی کسب و کار مناسب است.
بهبود تحمل خطا: خرابیهای سطح کنترلر باعث توقف کل سیستم نمیشود.
نگهداری انعطافپذیر:
پردازنده مرکزی آماده به کار یا اصلی را میتوان بدون ایجاد وقفه در کنترل، عیبیابی، ارتقا یا تعویض کرد.
پیوستگی دادهها و منطق:
پردازنده مرکزی آماده به کار، دادهها و منطق را به صورت بلادرنگ همگامسازی میکند و پس از تغییر وضعیت، وضعیت کنترل قبلی را ادامه میدهد.
ملاحظات نرمافزاری و برنامهنویسی
برنامه PLC باید در هر دو CPU سازگار باشد (منطق، ساختار برچسب، نسخه سیستم عامل باید یکسان باشد).
این برنامه باید شامل پرچمها یا بیتهای وضعیت داخلی باشد تا مشخص شود که آیا CPU فعلی CPU اصلی است یا آماده به کار.
رویدادهای سوئیچینگ (تغییر مسیر) باید ثبت شوند (مثلاً تاریخچه خطا، زمان سوئیچینگ، وضعیت CPU) تا بتوان آنها را در مراحل بعدی تجزیه و تحلیل کرد.
توصیه میشود منطق بررسی سلامت (مثلاً یک تایمر نگهبان) برای نظارت بر وضعیت CPU و ماژول I/O در نظر گرفته شود.
اهمیت
در صنعت اتوماسیون، قابلیت اطمینان کلید رقابتپذیری است. معماری PLC آماده به کار داغ نه تنها عملکرد پایدار سیستم را حتی در صورت خرابی کنترلر اصلی تضمین میکند، بلکه قابلیتهای نگهداری و ارتقاء انعطافپذیری را نیز در اختیار شرکتها قرار میدهد، در حالی که خطر خرابی نقاط منفرد را کاهش میدهد. برای کسبوکارهایی که تداوم کسبوکار حیاتی است (مانند کارخانههای شیمیایی، زیرساختهای انرژی و خطوط تولید حیاتی)، طراحی پشتیبانگیری داغ از یک "اختیاری" به یک الزام اصلی تبدیل شده است.
این شرکت طیف گستردهای از محصولات از جمله ABB Advant OCS، ABB Bailey INFI 90، Siemens Simatic S7، SINAMICS، Yaskawa، GE Mark VIe، Bently Nevada و موارد دیگر را ارائه میدهد. سری محصولات پرچمدار ما دارای قیمت رقابتی، موجودی مناسب و زمان تحویل کوتاه هستند که ما را قادر میسازد تا به سرعت نیازهای مشتری را برآورده کنیم.
1 سال گارانتی
