Innovation zur Hochverfügbaren SIMATIC S7-400H

Transkript

1 Innovation zur en SIMATIC S7-400H und e SIMATIC S7-400H E/A E/A Vermeidung teurer Stillstandzeitendurch Ausfall der Steuerung (Produktivität) Vermeidung hoher Wiederanlaufkosten nach Anlagenausfall(Datenverlust) Schutz von Anlagen und Werkstücke oder Materialen bei Anlagen- oder Maschinenstillstand (Investitionsschutz) 24 Stunden-Betrieb ohne Aufsichts-oder Wartungspersonal Einfache Realisierbarkeit ausfallsicherer Steuerungen Systemanforderungen Problemloser Austausch aller Komponenten im laufenden Betrieb Kein Datenverlust im Störungsfall durch die ereignisgesteuerte Synchronisation der Höchste Anlagenverfügbarkeit mit früher Fehlererkennung und integrierten Diagnosemöglichkeiten Konfigurationsänderungen im laufenden Betrieb

2 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H Aufbau Innovationen Redundante Skalierbarkeit Einfache Projektierung Programmierung wie ein Standard-System Alle S7-Programmiersprachen nutzbar Vorhandenes SIMATIC Know-how kann weiter nutzen Skalierbare Redundanz und skalierbare Leistung flexible Architektur abgestuftes CPU-Spektrum mit Safety erweiterbar Hohe Wirtschaftlichkeit durch Anpassung an geforderte Verfügbarkeit durch flexible Architektur ET 200S E/A E/A Device mit Unterstützung des PN IO System Redundanz Protokolls ET 200iSP ET 200pro Ereignisgesteuerte Synchronisierung Stoßfreie Umschaltung Event Synchronisierung CPU B CPU A Device Ohne Informationsverlust umschalten e SIMATIC S7-400H CPU41x-5H CPU41x-5H. System. Redundanz Synchronisation

3 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H Innovationen FW V6.0 Aufbau Innovationen Redundante Skalierbarkeit E/A E/A Features - Neue Mittelklasse-CPU 416H - Höhere Rechenleistung - Mehr Kommunikations-Ressourcen - Integriertes Ethernet - Routing für integrierte Schnittstelle - System Redundanz - CPU 412-5H: Synchronisation bis zu 10Km Vorteile: Größere E/A-Mengengerüste pro Automatisierungssystem Reduzierte Kosten durch integrierte Ethernet-Schnittstelle es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H Leistungssteigerung Memory [ MB ] CPU 417-5H 32 CPU 417-4H 30 CPU 416-5H 16 CPU 414-5H New 4 CPU 414-4H 2,8 1 0,75 CPU 412-3H CPU 412-5H Neue AS 416H schließt Lücke zwischen CPU 414H und CPU 417H 19% mehr E/A mit innovierter CPU 417-5H Neue CPU 416-5H fast auf Level der bisherigen CPU 417-4H MPI/DP DP (2 port switch) ,25 18, ,5 7,5 Performance in ns [bit-operation, word operation, fixed-word operation]

4 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit H Automatisierungssysteme CPU 412-5H PN/DP (6ES7412-4HK06-0AB0) CPU 414-5H PN/DP (6ES7414-5HM06-0AB0) CPU 416-5H PN/DP (6ES7416-5HS06-0AB0) CPU 417-5H PN/DP (6ES7417-5HT06-0AB0) EA -Ebene mit IM HF (6ES7153-4BA00-0XB0) Nutzung aller Standard Analog und Digitalbaugruppen Nutzung der existierenden baugruppen Bewährte Baugruppen werden weiter verwendet Integration von Sicherheitsfunktionen Bewährte F-Module der werden verwendet es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H Technische Daten Aufbau Innovationen Redundante Skalierbarkeit E/A E/A CPU 412-5H CPU 414-5H CPU 416-5H CPU 417-5H Speicher (Code/Data) 1MB 512kB/ 512KB 4MB 2MB/2MB 16MB 6MB/10MB 32MB 16MB/ 16MB DP/MPI DP PN (inkl. 2port- Switch Safety (optional) Max. SyncLeitung 10 km 10 km 10 km 10 km

5 kann nic kann nic kan n kan n kan n kan n kan n kan n kan n kan n es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H Redundante Redundante für höchste Verfügbarkeit Neben Ausfall einer CPU, eines -Strangs oder Unterbrechung der Kommunikation wird zusätzlich der Ausfall einer Signalbaugruppe toleriert. H-CPU im Single Mode, einkanaliger E/A-Anschluss Redundante H-CPUs, einseitiger E/A-Anschluss Redundante H-CPUs, system -redundanter E/A-Anschluss Redundante H-CPUs, geschalteter E/A-Anschluss CPU 41x-5H oder PROPFINET High Low Siemens AG Alle Verfügbarkeit Rechte vorbehalten. e SIMATIC S7-400H J Flexible Modular Redundancy (FMR) mit - Skalierbare Fehlertoleranz Aufbau Innovationen Redundante Skalierbarkeit Einfacher oder redundanter Anschluss Mischbar in ein und demselben System Redundanter DI DI Master Eingang Redundanter Eingang E/A E/A Vorteil Redundanz muss nur dort bereit gestellt, wo sie auch benötigt wird. Kosteneffizientere Lösungen als herkömmliche Architekturen mit einfacher Auslegung. Redundanter Redundanter DI DI DI DI Master Eingang Redundanter Eingang Master Eingang Redundanter Eingang Skalierbare Verfügbarkeit

6 Stossfreie Umschaltung Master - Stand-by Aufbau Innovationen Redundante Redundanz Skalierbarkeit E/A E/A Allgemeine Umschaltzeit Umschaltzeit < 100 ms (worst casebei DP bzw. PN - Verbindungsausfall) Ca. 200 ms bei IO mit Systemredundanz im MRP -Ring Ausgänge werden während des Umschaltens gehalten Es geht keine Information bzw. kein Alarm verloren Kriterien für eine Master Stand-by- Umschaltung Ausfall des Master Stromversorgung, Baugruppenträger, CPU Programmierte Umschaltung SFC90 Master Stand by Umschaltung Ausfall eines DP/PN Stranges oder einer DP Slave/PN-Device Anschaltung führen nicht zu einer Umschaltung X X X H Control (SFC90 H_CTRL ) Aufbau Innovationen Redundante Redundanz Skalierbarkeit E/A E/A Asynchron arbeitende Systemfunktion zur Beeinflussung bestimmter H Funktionen: Sperren/Freigabe des Ankoppelns einer Standby CPU an eine Master H-CPU Sperren/Freigabe des Aufdatens einer angekoppelten Standby CPU von einer Master H-CPU Sinn und Zweck: Während des Aufdatens werden im letzten Schritt alle Aktualdaten an die Standby CPU übertragen. Damit nach Abschluss der Übertragung Master und Standby synchron arbeiten, wird die Master CPU während dieses Vorgangs eingefroren : Programm wird nicht bearbeitet Es findet keine Kommunikation statt Ein online Zugriff auf das System ist nicht möglich Alle Ausgänge werden gehalten Automatisches Aufdaten nach Reparatur -Ankoppeln durch SFC90 freigeben Über den H_CTRL kann also vom Bediener festgelegt werden, wann er das Aufdaten nach einer Reparatur zulassen will, um einen laufenden Prozess nicht zu stören. Ab V6 kann mit der H_CTRL der Master umgeschaltet bzw. bestimmt werden

7 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H und in einem System und in einem Flexibler Systemaufbau mit und und ergänzen sich Koexistenz beider Technologien Interne -Schnittstelle ist routingfähig Eine Lösung für und redundante Datenverbindung Koexistenz von und Einsparung von zusätzlichen CPs Einfacher Umstieg von auf Stufenweiser Umstieg möglich Profinet IO Mehrwert Einfache Anschlusstechnik durch FastConnect Schnellmontagesystem Geringe EMV Störempfindlichkeit Bis zu 64 KByte Nutzdatenbreite je Geräte Profibus IO und können gleichzeitig am betrieben werden Verringerter Hardwarebedarf es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H Portfolio - Aufbau Innovationen Redundante Skalierbarkeit Via stehen der einseitige Anschluss (normal verfügbar) oder der system-redundante Anschluss (erhöht verfügbar) zur Verfügung Einseitiger Anschluss System-redundanter Anschluss E/A E/A ET 200S ET 200pro Device mit Systemredundanz (SR)

8 Mehr Effizienz in der Produktion mit weniger Stillstand durch Robustheit und Stabilität der Architektur IE Switches Parallele Kommunikation Diagnose Ausfall eines Device ist beschränkt auf das beschädigte Device Ring Topologie (MRP Media Redundancy Protocol) Kein IT-Engineering erforderlich Nutzung geräte-interner Ports oder externer IE- Switches Im Fehlerfall wird das Telegram in die andere Richtung umgeleitet System Redundanz Redundante mit stoßfreiem Umschalten und automatischer Daten-Synchronisation Hohe Verfügbarkeit durch fehlertolerante Kommunikation und systemredundanten IO-Anschluss es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H mit System Redundanz (SR) E/A Systemredundanz E/A Anlagen- kommunikation Automatisches Umschalten bei Störung Ereignisgesteuerte Synchronisation beider Stationen für ein schnelles und stoßfreies Umschalten Bearbeitung an der Unterbrechungsstelle ohne Informations-und Alarmverlust durch redundante CPU Komponententausch im laufenden Betrieb (Hot Swapping). Programmen und Daten werden nach CPU-Tausch automatischnachgeladen. Offene Ring-Architektur SR-Support durch H-CPUs und Gewährleistung der Funktionalität bei Fehler in einer CPU oder einem Ringteilnehmer oder einem Busfehler Ausfall eines IO-Devices () ist beschränkt auf den beschädigten Ring-Teilnehmer Daten-Synchronisation CPU 41x-5H CPU 41x-5H Kabelbruch zwischen zwei Devices hat keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Systems Switch Switch Switch Ausfall einer CPU hat keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des redundanten Systems Automatische Synchronisation nach Austausch der ausgefallenen Komponente E 200M

9 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - und geteiltem Rack Einseitiger Anschluss Beim einseitigen Anschluss werden die baugruppen nur von einem Zentralgerät über die integrierte -Schnittstelle angesprochen. Fehlertoleranz Einseitig eingelesene Informationen stehen durch die Synchronisation grundsätzlich beiden Zentralgeräten zur Verfügung, solange das Zentralgerät, das die anspricht, korrekt arbeitet. Bei Ausfall des Zentralgerätes, welches die steuert, bleiben die Daten erhalten, so dass nach dem Gerätetausch die Steuerung wieder punktgenau aufsetzt werden kann. Ethernet 2x CPU 41x-5H es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - und geteiltem Rack System-redundanter Anschluss Beim system-redundanten Anschluss werden die baugruppen einkanalig aufgebaut und nur von einem der beiden Zentralgeräte über die integrierte -Schnittstelle angesprochen. Fehlertoleranz Die Funktion der Steuerung bleibt erhalten bei Störung oder Ausfall eines Zentralgerätes oder einer station oder bei einem Kabelbruch. - Beim Ausfall des Master-Zentralgerätes übernimmt das zweite Zentralgerät die Steuerung der stationen - Beim Ausfall einer station oder bei Kabelbruch werden von beiden Zentralgeräten die jeweils erreichbaren stationen gesteuert. Ethernet 2x CPU 41x-5H.

10 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - und getrennten Racks System-redundanter Anschluss Beim system-redundanten Anschluss werden die baugruppen einkanalig aufgebaut und nur von einem der beiden Zentralgeräte über die integrierte -Schnittstelle angesprochen. Ethernet Fehlertoleranz Die Funktion der Steuerung bleibt erhalten bei Störung oder Ausfall eines Zentralgerätes oder einer station oder bei einem Kabelbruch. 2x CPU 41x-5H Beim Ausfall des Master-Zentralgerätes übernimmt das zweite Zentralgerät die Steuerung der baugruppen Beim Ausfall einer station oder bei Kabelbruch werden von beiden Zentralgeräten die jeweils erreichbaren stationen gesteuert. Die Verfügbarkeit kann zusätzlich erhöht werden, wenn die Zentraleinheiten völlig voneinander getrennt aufgebaut werden. Hierbei kann die Distanz zwischen den Systemen bis zu 10 Km betragen. es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - Via stehen der einseitige Anschluss (normal verfügbar) der einkanalige Anschluss (erhöht verfügbar) oder der geschaltete Anschluss (höchst verfügbar) zur Verfügung. E/A Einseitiger Anschluss Einkanaliger Anschluss Geschalteter Anschluss E/A Skalierbarkeit ET 200S ET 200S ET 200iSP ET 200iSP ET 200pro ET 200eco Normslave ET 200pro ET 200eco DP is ET 200iSP Normslave

11 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - und geteiltem Rack Einkanaliger Anschluss Beim einseitigen Anschluss werden die baugruppen einkanalig aufgebaut und von beiden Zentralgeräte angesprochen. Für erfolgt der einkanalige Anschluss via Y-Link. Der Y- Link bildet hierbei den Netzübergang von einem redundanten -Mastersystem zu einem einkanaligen DP- Mastersystem. Fehlertoleranz Einseitig eingelesene Informationen stehen durch die Synchronisation grundsätzlich beiden Zentralgeräten zur Verfügung, solange das Zentralgerät, das die anspricht, korrekt arbeitet. Im Störungsfall erfolgt die Umschaltung des kompletten strangs stoßfrei. sind die baugruppen des betroffenen Zentralgeräts außer Betrieb, die Daten aber sind auf den redundanten Zentralgerät weiter verfügbar und stehen nach dem Gerätetausch wieder zur Verfügung. Ethernet 2x CPU 41x-5H RS 485iS- Koppler PA Y-Link ET 200iSP es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - und geteiltem Rack Geschalteter Anschluss Beim geschalteten Anschluss sind die baugruppen über zwei Interface-Module mit beiden Zentralgeräten verbunden. Beide Zentralgeräte sind im ungestörten Betrieb aktiv. Beim Ausgänge schreiben werden die Daten von beiden Kanälen entgegen genommen aber nur die Daten des Vorzugskanals werden an die Ausgänge weitergegeben. Ethernet Fehlertoleranz Die Funktion des Systems bleibt auch dann vollständig erhalten, wenn z. B. ein Zentralgerät und/oder das angeschlossene - Netzwerk und/oder eines oder mehrere an dieses Netzwerk angeschlossenen Interfacemodule in der ET 200 ausfallen. Bzgl. Kommunikation wird der Ausfall eines Zentralgerätes verkraftet. 2x CPU 41x-5H RS 485iS- Koppler PA ET 200iSP

12 es Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H J mit - und getrennten Racks Geschalteter Anschluss Beim geschalteten Anschluss sind die baugruppen über zwei Interface-Module mit beiden Zentralgeräten verbunden. Beide Zentralgeräte sind im ungestörten Betrieb aktiv. Beim Ausgänge schreiben werden die Daten von beiden Kanälen entgegen genommen aber nur die Daten des Vorzugskanals werden an die Ausgänge weitergegeben. Fehlertoleranz Die Funktion des Systems bleibt auch dann vollständig erhalten, wenn z. B. ein Zentralgerät und/oder das angeschlossene - Netzwerk und/oder eines oder mehrere an dieses Netzwerk angeschlossenen Interfacemodule in der ET 200 ausfallen. Bzgl. Kommunikation wird der Ausfall eines Zentralgeätes verkraftet. Die Verfügbarkeit kann zusätzlich erhöht werden, wenn die Zentraleinheiten Systeme völlig voneinander getrennt aufgebaut werden. Hierbei kann die Distanz zwischen den Systemen bis zu 10 Km betragen. Ethernet 2x CPU 41x-5H RS 485iS- Koppler ET 200iSP PA IO Konfigurationsbeispiele Ringnetz über externe Switches Redundanzeigenschaf ten Konfiguration Scalance Kommunikation Panel an H Ring A Ring B System - Konfigurationen PN Konfigurationen Bestellinformationen ET200M Ring 1

13 e J in Verbindung mit - E/A e Kommunikation mit einfachem Anlagenbus - via einem Kommunikationsprozessor (CP) oder interne CPU Schnittstelle Der Bus ist sicher verlegt und nicht ausfallgefährdet. Der Ausfall einer Komponente pro System wird verkraftet Ethernet ISO-on-TCP Ethernet ISO-on-TCP 2x CPU 41x-5H und 2 x CP x CPU 41x-5H RS 485iS- Koppler PA ET 200iSP e J in Verbindung mit - E/A e Kommunikation mit einem redundantem Anlagenbus -via redundanten Kommunikationsprozessoren (2x CP) oder redundanten CPU SS + CP Der Bus und die Busanschaltung sind redundant ausgeführt. In diesem Fall wird der Ausfall des Busses und einer beliebigen anderen Komponente pro System verkraftet. Ethernet ISO-on-TCP Ethernet ISO-on-TCP. 2x CPU 41x-5H und 4 x CP x CPU 41x-5H und 2 x CP443-1 RS 485iS- Koppler PA ET 200iSP

14 e J in Verbindung mit - E/A e Kommunikation mit Anlagenbus als Ring - via einem Kommunikationsprozessor (CP) oder interner CPU-SS Bei dieser Konfiguration wird die Ausfallsicherheit des Busses über die Ringstruktur erreicht. Zusätzlich kann noch der Ausfall einer weiteren Komponente verkraftet werden. Ethernet ISO-on-TCP Ethernet ISO-on-TCP 2x CPU 41x-5H und 2 x CP x CPU 41x-5H RS 485iS- Koppler PA ET 200iSP e J in Verbindung mit - E/A e Kommunikation mit Anlagenbus als redundanter Ring -via zwei redundanten CP 443J.. oder redundanten CPU SS und CP 443J.. Bei dieser Konfiguration wird die Ausfallsicherheit des Busses über die Ringstruktur erreicht. Zusätzlich zu dem Ausfall eines Busses kann noch der Ausfall einer weiteren Komponente und verkraftet werden. Ethernet ISO-on-TCP Ethernet ISO-on-TCP 2x CPU 41x-5H und 4 x CP x CPU 41x-5H und 2 x CP443-1 RS 485iS- Koppler PA ET 200iSP

15 e & fehlersichere SIMATIC S7-400FH E/A E/A Engineering e Systeme Bieten höchste Verfügbarkeit für Anlage und Prozess. Sind redundant aufgebaut und im Falle einer Störung, bedingt durch Hardwarefehler, wird automatisch und ohne Datenverlust umgeschaltet. e und sichere Systeme Überwachen sich selbstständig Erkennen eigenständig Fehler Gehen unmittelbar bei Auftreten eines Fehlers in einen sicheren Zustand über oder verbleiben in diesem. Die sichere und fehlertolerante SIMATIC S7 vereint keit und Sicherheit in einem System. e & fehlersichere SIMATIC S7-400FH E/A E/A Engineering Die fehlersichere und hochverfügbare SIMATIC S7-400FH basiert auf S7-400H-CPUs Engineering F-Systems Fehlersicheren Modulen der ET 200 Fehlersicheren Kommunikation via PROFIsafe. Bei Auftreten eines sicherheitsrelevanten Fehlers geht nur der betroffene Sicherheitskreis in einen sicheren Zustand, der Rest läuft weiter. Die Architektur von SIMATIC S7-400FH toleriertfehler bei Beibehaltung der Sicherheit. Die S7-400FH ist vom TÜV zertifiziert und erfüllt alle relevante Normen. S7-400H + S7-F-Systems = S7-400FH

16 e & fehlersichere SIMATIC S7-400FH J mit - und/oder - SIMATIC ET 200 PROFIsafe-Module Breites Spektrum zum Anschluss von Sensoren und Aktoren Integrierte Signaltests (Drahtbruch, Kurzschluss J) IP 20 inkl. ExZone 1, IP 65/67 Anschlussmöglichkeiten Einseitige Anschluss Einkanaliger Anschluss Geschalteter Anschluss Einseitiger Anschluss System-redundanter Anschluss ET 200iSP ET 200iSP ET 200pro ET 200pro ET 200eco ET 200eco Normslave ET 200S ET 200S ET 200S DP is ET 200pro ET 200iSP Device mit Systemredundanz (SR) Normslave Beispiele für den Einsatz von hochverfügbaren & fehlericheren Steuerungen E/A E/A S7-400H Transport (z.b. Tunnelautomatisierung) Logistik (z. B. Hochregalsteuerung) Steuerung von Wasserwerken/ -aufbereitungsanlagen Verkehrsflüssen Energieerzeugung und -verteilung Chemie/Petrochemie Flughafenautomatisierung Füllstands- und Temperaturregelung... S7-400FH Brennersteuerung Ölindustrie Chemie...

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!