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Redundanz für Steuerungssysteme Möglichkeiten und Beispiele Version: 1.20 (April 2021) Bestellnr.: MAREDSYS-GER Originalbetriebsanleitung Alle Angaben entsprechen dem aktuellen Stand zum Zeitpunkt der Erstellung des Handbuches. Inhaltliche Änderungen dieses Handbuches behalten wir uns ohne Ankündigung vor. Die B&R Industrial Automation GmbH haftet nicht für technische oder redaktionelle Fehler und Mängel in diesem Handbuch.
1.3 POWERLINK-Ringredundanz......................... 5 2 Hardware........................6 2.1 Übersicht der verwendbaren Module......................6 2.2 Controller-Redundanz in unterschiedlichen Netzwerkstrukturen..............8 2.2.1 Controller-Redundanz in einem einfachen POWERLINK-Netzwerk............9 2.2.2 Controller-Redundanz in einem POWERLINK-Ring................. 9 2.2.3 Controller-Redundanz in einem POWERLINK-Kabelredundanzsystem..........10 2.3 POWERLINK-Kabelredundanzsystem......................10 2.3.1 X20IF2181-2 - Schnittstellenmodul......................11 2.3.2 X20HB8884 - Compact Link Selector.....................
1 Allgemeines Bei Redundanz unterscheidet man grundsätzlich zwischen Controller- und Netzwerkredundanz. Die Netzwerkred- undanz wird im Fall von POWERLINK entweder als Ringredundanz oder als Kabelredundanz ausgeführt. Die Kombination aus Controller- und Netzwerkredundanz maximiert die Ausfallsicherheit für das gesamte Automati- sierungssystem.
Controller-Redundanz ohne I/O-Systeme Die redundanten Controller können auch ohne jegliche I/O-Systeme als reine Kommunikations-Controller verwen- det werden. In diesem Fall gilt folgendes zu beachten: wenn POWERLINK-Master (X20IF2181-2) konfiguriert sind müssen diese unbedingt miteinander verkabelt werden. Andernfalls wird kein stoßfreier Redundanzbetrieb erreicht. Lizenzierung Information: Es gilt zu beachten, dass für jeden Controller (Primary und Secondary) eine Controller Redundanz...
Die Ringredundanz ist eine einfache und kostengüns- Antrieb Antrieb tige Ausführung einer Netzwerkredundanz. Dazu wer- den die POWERLINK-Geräte in Linie verbunden und Dezentrale I/Os vom letzten Gerät führt man eine Leitung zurück zum Manager. Damit ist der Ring geschlossen. Wird der...
X20CP3685 • Die integrierten POWERLINK-Schnittstellen werden bei Controller-Redundanz nur im Betriebsmodus X20CP3686X Ethernet (TCP/UDP/IP) unterstützt. Für die Verbindung zu einem POWERLINK-Netzwerk ist bei Control- ler-Redundanz das Schnittstellenmodul X20IF2181-2 einzusetzen. X20CP3687X • Der Einsatz des NC-Managers wird zurzeit nicht auf rCPUs unterstützt.
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Die obenstehende Liste ist nur ein Auszug und kann noch durch weitere Geräte erweitert werden: • Als Controlled Node können alle Geräte mit 2 POWERLINK-Anschlüssen und einem internen Hub direkt (ohne zusätzlichen Hub) in eine Linien- und Ringtopologie integriert werden (z. B.: X20BC0083, X20BC1083).
Hardware 2.2.1 Controller-Redundanz in einem einfachen POWERLINK-Netzwerk rCPU IF10X0 IF2181-2 rCPU IF10X0 IF2181-2 RJ45 RJ45 Daten- Daten- synchr. synchr. RJ45 RJ45 Redundante Steuerung Redundante Steuerung POWERLINK-Netzwerk Der folgende Fehler ist damit abgedeckt: • Ausfall einer der beiden redundanten Steuerungen Hinweis zur Konfiguration des X20IF2181-2 Moduls: •...
• Kabellängen beider Netzwerke • Übertragungsrichtung der Telegramme Durch die doppelte Kabelführung können mit der POWERLINK-Kabelredundanz ein oder mehrere Feh- ler pro Netzwerk überbrückt werden. Diese Fehler dürfen entweder nur an Netzwerk 1 oder nur an Netzwerk 2 zur gleichen Zeit auftreten. Wenn gleichzeitig an beiden Netzwerken Fehler auftreten, kann dies zum Ausfall von Knoten führen.
X20 Schnittstellenmodul, 1x Link Selector für POWERLINK-Kabelredundanz, POWERLINK-Funktionen: - Managing Node - Controlled Node für iCN-Betrieb - Redundant Managing Node für Controller-Redundanz - Ringredundanz - 2-fach Hub - Multi- ASend - PRC-Funktion, 2x RJ45 Beispiele für den Anschluss eines Managing oder Controlled Node an ein POWERLINK-Kabelredundanzsystem: CPxx8x IF2181-2...
Verbindung zu einem nicht-redundanten Netzwerksegment verwendet werden. 2.3.2.1 X20HB8884 mit passiven Hub-Erweiterungsmodulen Dieser Abschnitt enthält verschiedene Beispiele, wie mittels Compact Link Selector X20HB8884 und passiven Hub-Erweiterungsmodulen einzelne Knoten an ein POWERLINK-Kabelredundanzsystem angeschlossen werden: X20HB8884 mit passivem Hub-Erweiterungsmodul X20HB2880 HB2880 HB8884...
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Hardware 2.3.2.2 X20HB8884 mit aktiven Hub-Erweiterungsmodulen Dieser Abschnitt enthält verschiedene Beispiele, wie mittels Compact Link Selector X20HB8884 und aktiven Hub- Erweiterungsmodulen einzelne Knoten an ein POWERLINK-Kabelredundanzsystem angeschlossen werden: X20HB8884 mit aktiven Hub-Erweiterungsmodulen X20HB2885 oder X20HB2886 HB2886 HB2886 HB8884 HB2885 HB2885...
Remote-I/O-Knoten an ein POWERLINK-Kabelredundanzsystem angeschlossen werden: Bestellnummer Kurzbeschreibung X20BC8084 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, 1x Link Selector für POWERLINK-Kabelredundanz, unterstützt Erweiterung mit aktiven X20 Hub-Modulen, 2x RJ45, Busbasis, Einspeisemodul und Feldklemme gesondert bestellen! X20HB1881 X20 Hub-Erweiterungsmodul, integrierter 1-fach Hub, für Multimode Lichtwellenleiter...
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X20 Module X20 Module RJ45 RJ45 RJ45 RJ45 POWERLINK-Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 1 Bei der Verbindung von 2 Bus Controllern X20BC8084 mit nur einer Netzwerkleitung ist Folgendes zu beachten: Unterbrechung von Netzwerk 2 zum Managing Node Dieser Knoten ist nicht mehr...
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Hardware 2.3.3.2 X20BC8084 in Kombination mit Lichtwellenleiter HB2886 HB2886 BC8084 BC8084 RJ45 RJ45 X20 Module X20 Module RJ45 RJ45 POWERLINK-Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 1 HB1881 HB1881 BC8084 HB1881 HB1881 BC8084 RJ45 RJ45 RJ45 RJ45 LWL- LWL- POWERLINK-Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 1 POWERLINK-Netzwerk 1 Das Hub-Erweiterungsmodul X20HB1881 kann ab Hardware-Revision >D0 am Bus Controller X20BC8084 betrieben werden.
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2.3.3.3 X20BC8084 in Kombination mit unterschiedlichen Übertragungsmedien HB2885 HB2886 BC8084 HB2886 HB2885 BC8084 RJ45 RJ45 RJ45 RJ45 X20 Module X20 Module RJ45 RJ45 RJ45 RJ45 POWERLINK-Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 1 POWERLINK-Netzwerk 1 Redundanz für Steuerungssysteme - Möglichkeiten und Beispiele V1.20...
Achtung! Es gilt zu beachten, dass Geräte von Drittherstellern mit 2-fach Hub nicht grundsätzlich Ringredun- danz-fähig sind. Bei der Verwendung von Ringredundanz gilt es im gesamten POWERLINK Netzwerk nur Geräte zu verwenden, die für Ringredundanz getestet und freigegeben sind (siehe "Übersicht HW-...
• Wird der Ring an 2 Stellen unterbrochen, sind alle dazwischenliegenden Knoten vom Netzwerk getrennt. POWERLINK-Ringredundanz in Kombination mit Controller-Redundanz: • siehe "Controller-Redundanz in einem POWERLINK-Ring" auf Seite 9 Schnittstellenmodule als Managing Node Eine Übersicht an kompatiblen Schnittstellenmodulen befindet sich im Abschnitt "Übersicht HW-Revisionen"...
Der Bus Controller X20BC8083 mit 2-fach Hub kann mit folgendem Hub-Erweiterungsmodul bis zu einem 6-fach Hub erweitert werden: Bestellnummer Kurzbeschreibung X20HB2880 X20 Hub-Erweiterungsmodul, integrierter 2-fach Hub, 2x RJ45 Information: Die Module X20HB1881, X20HB2881 und X20HB1882 sind nicht für POWERLINK-Ringredundanz-An- wendungen geeignet. Redundanz für Steuerungssysteme - Möglichkeiten und Beispiele V1.20...
Hardware Beispiel mit X20BC8083 und 2x X20HB2880 mit Hub-Erweiterungsmodulen POWERLINK-Ring POWERLINK-Knoten außerhalb des Rings HB2880 HB2880 BC8083 RJ45 RJ45 RJ45 X20 Module RJ45 RJ45 RJ45 POWERLINK-Knoten außerhalb des Rings POWERLINK-Ring 2.4.3 Weitere Geräte Eine Übersicht an kompatiblen Geräten befindet sich im Abschnitt "Übersicht HW-Revisionen"...
Hardware 2.6 Redundante Versorgung von Steuerungskomponenten In diesem Abschnitt wird die redundante X2X Link Versorgung und die redundante Versorgung folgender Kompo- nenten beschrieben: • X20 Hub-Basismodul mit zusätzlichen Hub-Erweiterungsmodulen • X20 Compact Link Selector mit zusätzlichen Hub-Erweiterungsmodulen • X20 Bus Controller mit zusätzlichen Erweiterungsmodulen Eine redundante Nutzung von X20 Einspeisemodulen für die I/O-Versorgung ist nicht möglich.
Hardware 2.6.1.3 Verdrahtung Die detaillierte Beschreibung und die technischen Daten des X20PS8002 sind im Datenblatt zu finden. BB8x PS8002 Versorgung für X20 Stand-alone-Geräte und für X2X Link 2.6.2 Redundante Versorgung von X20 Stand-alone-Geräten Für die redundante Versorgung von X20 Stand-alone-Geräten werden 2 Einspeisemodule (1x X20PS9400 und 1x X20PS33x0) benötigt: Bestellnummer Kurzbeschreibung...
Hardware 2.6.2.2 X20HB8884: redundante Versorgung Abhängig davon, wie viele Hub-Erweiterungsmodule am X20HB8884 betrieben werden, ist eine entsprechende X20 Busbasis zu wählen: BM01 BM01 BB82 BB81 HBxxxx HBxxxx HB8884 HBxxxx HB8884 RJ45 RJ45 RJ45 RJ45 2.6.2.3 Verdrahtung Die detaillierte Beschreibung und die technischen Daten der Einspeisemodule sind im entsprechenden Datenblatt zu finden.
X20 POWERLINK Bus Controller: Bestellnummer Kurzbeschreibung X20BC0083 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, integrierter 2-fach Hub, 2x RJ45, Busbasis, Einspeisemodul und Feldklemme gesondert bestellen! X20BC1083 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, integrierter 2-fach Hub, unterstützt Erweiterung mit X20 Schnittstellenmodu- len, 2x RJ45, Busbasis, Einspeisemodul und Feldklemme gesondert bestellen! X20BC8083 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, integrierter 2-fach Hub, unterstützt Erweiterung mit X20 Hub-Modulen, 2x...
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Hardware 2.6.3.2 Verdrahtung Die detaillierte Beschreibung und die technischen Daten des X20PS940x sind im Datenblatt zu finden. Variante 1 BB8x PS940x +24 VDC Versorgung für X20 Bus Controller und für X2X Link T 10 A I/O-Versorgung Variante 2 BB8x PS940x +24 VDC T 10 A I/O-Versorgung und...
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Hardware Variante 3 BB8x PS940x Drahtbrücke +24 VDC T 10 A I/O-Versorgung und Versorgung für X20 Bus Controller und für X2X Link Die Drahtbrücke ist für die X2X Link Versorgung über das Einspeisemodul X20PS940x erforderlich. Redundanz für Steuerungssysteme - Möglichkeiten und Beispiele V1.20...
X20 POWERLINK Bus Controller: Bestellnummer Kurzbeschreibung X20BC0083 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, integrierter 2-fach Hub, 2x RJ45, Busbasis, Einspeisemodul und Feldklemme gesondert bestellen! X20BC1083 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, integrierter 2-fach Hub, unterstützt Erweiterung mit X20 Schnittstellenmodu- len, 2x RJ45, Busbasis, Einspeisemodul und Feldklemme gesondert bestellen! X20BC8083 X20 Bus Controller, 1 POWERLINK-Schnittstelle, integrierter 2-fach Hub, unterstützt Erweiterung mit X20 Hub-Modulen, 2x...
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Hardware 2.6.4.2 Verdrahtung Die detaillierte Beschreibung und die technischen Daten der Einspeisemodule sind im entsprechenden Datenblatt zu finden. Variante 1 BB8x BM01 PS9400 PS33x0 Drahtbrücke +24 VDC Versorgung für X20 Bus Controller und für X2X Link T 10 A I/O-Versorgung Die Drahtbrücke ist für die richtige Bedienung der Error-LED des Einspeisemoduls X20PS9400 erforderlich.
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Hardware Variante 3 BB8x BM01 PS9400 PS33x0 Drahtbrücke 1 Drahtbrücke 2 +24 VDC T 10 A I/O-Versorgung und Versorgung für X20 Bus Controller und für X2X Link Die Drahtbrücke 1 ist für die richtige Bedienung der Error-LED des Einspeisemoduls X20PS9400 erforderlich. Die Drahtbrücke 2 ist für die X2X Link Versorgung über das Einspeisemodul X20PS33x0 erforderlich.
3.1 Kabelredundanz innerhalb einer Ringtopologie Im folgenden Beispiel arbeiten 2 X20 Zentraleinheiten im Controller-Redundanzbetrieb. Beide X20 Zentraleinhei- ten befinden sich in einem POWERLINK-Netzwerk, welches als Ring ausgeführt ist. Einzelne Netzwerksegmente des Rings wurden mit Kabelredundanz aufgebaut. Obwohl diese Topologie grundsätzlich funktioniert, ist sie nicht zulässig:...
Problemfälle Dasselbe Problem tritt auch auf, wenn keine Controller-Redundanz zum Einsatz kommt: Legende: Managing Node Netzwerk 1 Netzwerk 2 nicht-redundantes Netzwerk Controlled Node Controlled Node 3.2 Mehrere Fehler in kabelredundantem Netzwerk In kabelredundanten Netzwerken führen bestimmte Fehlerfälle zum Ausfall von einzelnen oder mehreren Knoten: Managing Node Legende: Netzwerk 1...
Einzelnen eingesetzt werden kann. In diesem Abschnitt folgen nun ausführlichere Beispiele für Topologien. 4.1 Kabelredundanz mit redundantem Anschluss des Managing Node X20CP158x mit 1x X20IF2181-2 (Managing Node) Legende: Netzwerk 1 Netzwerk 2 POWERLINK-Netzwerk 1 POWERLINK-Netzwerk 2 nicht-redundantes Netzwerk X20HB8884 mit 2x X20HB2885 X67BC8321-1...
Topologien 4.6 Controller-Redundanz kombiniert mit doppelter Ringredundanz Legende: Redundanz-Link POWERLINK-Ring 1 Redundanz-Link POWERLINK-Ring 2 Controller-Redundanz X20CP3585 X20IF10X0 2x X20IF2181-2 Redundante Steuerungen (Managing Nodes) Controlled Node X20CP358x 2x X20IF2181-2 Controlled Node X20CP358x 2x X20IF1082-2 Welcher Netzwerkring nun als aktiver Ring bearbeitet wird, muss durch eine entsprechende Logik in der Applikation gelöst werden.