Redondance matérielle et logicielle automate Siemens

Dans quel cas doit-on utiliser la redondance en automatisme?

Dans le cas où on doit gérer une architecture automatisée complexe,et requérant un haut niveau de sécurité,les problèmes liées à la criticité reviennent souvent.En effet, les différents équipements de contrôle/commande doivent être suffisamment "disponibles" afin de limiter les risques de défaillances du système.Ainsi,pour accroitre la disponibilité globale du système,les automates,modules d'entrées/sorties,modules d'alimentation peuvent être configurés de manière redondante.

Fondamentalement,les deux objectifs principaux des systèmes redondants sont :

1. L'augmentation de la disponibilité du système de contrôle/commande qui pilote le processus
2. L'amélioration de la sécurité globale du système

En effet,les arrêts systèmes causés par une défaillance matérielle peuvent être très couteux.Ainsi,il revient moins cher d'acheter des équipements redondants que de risquer l'immobilisation d'une production entière.Comme exemple concret de l'avantage des systèmes redondants,imaginez une ligne de production de bouteilles qui produit 1000 bouteilles par minute,cette ligne est commandée par un automate,si on se retrouve dans le cas où l'automate commandant l'ouverture du SAS servant à acheminer les bouteilles tombe en panne,cela pourrait engendrer une catastrophe et entrainer la destruction de 1000 bouteilles.

Il est souvent relativement facile de déterminer le coût de l'arrêt d'un processus .Cela  fournit généralement des données suffisantes pour justifier (ou non) l'utilisation d'un automate avec des composants redondants.Diverses normes (telles que DIN V19.250, OSHA 1910.119, ISA SP84, IEC SC65A, etc.) fournissent des éléments permettant de quantifier les risques et la justification d'adoption d'un système redondant.

Certains processus sont plus tolérants aux défaillances (exemple : défaillance d’une pompe sur un réservoir de stockage) , alors que d’autres ne tolèrent aucune défaillance ou retard (et nécessitent une redondance à chaud,exemple : les systèmes de communication). Certains sont au milieu où une action automatique est nécessaire mais le temps de réponse n’est pas critique.

La redondance dans les systèmes d'ingénierie consiste à fournir une fiabilité et une alternative au processus en cas de défaillance.Une réponse alternative peut être conçue dans un système au niveau du composant (à savoir deux processeurs, deux pompes) ou au niveau du processus (à savoir deux  processus dupliqués).

La redondance des automates Siemens

Il existe essentiellement deux types de systèmes redondants offerts par Siemens: la redondance logicielle et le Hot-Standby.

La redondance logicielle des automates Siemens se compose essentiellement de deux processeurs fonctionnant avec le même processus de programmation, et enrichi avec un logiciel qui permet la synchronisation entre les variables des différents CPU.Les systèmes redondants Siemens Hot-Standby sont quant à eux plus complexes. Typiquement, ils impliquent, en plus du logiciel, également un ensemble d'équipements pour la redondance; Cependant, le coût d'une telle architecture peut devenir prohibitif pour certains projets.

Si nous prenons le cas d'un CPU S7-315-2DP,il est constitué d'un port de communication Profibus et d'un port MPI utilisé par le logiciel de redondance de CPU pour synchroniser les variables définies comme redondant.La mise en œuvre des systèmes redondants, à la fois dans l'automatisation et la supervision, est de plus en plus courante dans les spécifications de conception. De cette façon, fournir des outils et des moyens pour mettre en œuvre cette fonctionnalité dans des projets nouveaux ou existants est un facteur clé de différenciation pour les produits qui opèrent dans ces marchés.

La redondance des systèmes de contrôle industriels est essentielle pour la sécurité des équipements, des employés et même du public.Comprendre et mettre en œuvre la bonne stratégie de redondance permettra de mettre en place un système fiable en cas de défaillance d'un équipement.