Solution Unity Premium Hot Standby Présentateur – Tom Royal Americas Business Support End User...

Solution Unity Premium Hot Standby

Présentateur – Tom RoyalAmericas Business SupportEnd User Domain – Automation BU

Schneider Electric 2Automation BU – End User Domain - Americas Business Support

Au programme aujourd’hui

● Introduction● Description de l’offre● Comment ca marche● Comparaison avec Quantum HSBY● Rappel:

● Utilise le hardware Premium existant● Mise en œuvre FACILE● Utilise E/S in-rack et Ethernet I/O scanning● Basculement des adresses IP

●Le marche – concurrence et prix


●Elle permet d'offrir une haute disponibilité grâce à la redondance.

●API tourne toujours malgré un défaut

●API primaire avec API redondant derrière

●Fonctionnement assuré seulement pour le premier défaut

●Pas de garantie pour le deuxième défaut (au moins que le premier soit corrigé)

Introduction Qu’est-ce Hot Standby?


● La solution Hot Standby Premium UNITY est conçue pour les situations dans lesquelles les arrêts sont intolérables..

● Deux racks identiques sont nécessaires : Mêmes matériels, logiciels, firmware et programmes d'application.

● L'un des API agit en tant qu'automate primaire. Il met à jour l'automate redondant au début de chaque cycle..

● Il est possible de commuter l'UC primaire et l’UC redondante. Tout automate peut être désigné automate primaire.

● Le module d'entrée/sortie distantes n'a jamais connaissance de l'existence de deux API.

● La liaison de synchronisation d'UC est une connexion point à point dédiée à l'échange de données d'application et au diagnostic du système Hot Standby.

Introduction Principes HSBY


Offre: Architecture générale

● Même principe que pour la solution PL7 précédente,excepté que la scrutation des entrées/sorties repose sur Ethernet et non sur FIPIO

•Redondance reposant sur l'API primaire et l'API redondant

•Liaison de synchronisation d’UC haut débit pour l'échange de données (100 Mbps)

•Modules Modbus SCY et DIO/AIO en rack•Périphériques d'entrée / Sortie distantes sur Ethernet TCP/IP

•Basculement automatique d'adresses IP•Possibilité de partage du réseau par SCADA/IHM et les entrées / sorties

● Basée sur une UC Premium haut de gamme Offrant une liaison performante de synchronisation d'UC

Plus de programmation contraignante, grâce à Unity Pro

● Basée sur l'algorithme Hot Standby Quantum Unity Réutilisation des fonctionnalités Quantum haut de gamme

EthernetI/O Scanner

SCADA / IHM

Liaison de synchronisation d’UC

PrimaryPrimary StandbyStandby

SwitchSwitch

ET

Y

ET

Y

ET

Y

ET

Y

SC

Y

SC

Y

Ethernet

ATV61ATV61STBSTB


Offre: le catalogue

● TSXH5724M Processeur Hot Standby d'entrée de gamme 768 kB mémoire programme, 192 kB mémoire de données

Unity Pro 3.1 (M, L or XL), max 2 TSXETY4103 / 5103 (>= v4.0)

● TSXH5744M Processeur Hot Standby de milieu de gamme

2 MB mémoire programme, 440 kB mémoire de données

Unity Pro 3.1 (L, XL), Max 4 TSXETY4103 / 5103 (>= v4.0)

● Les processeurs vont avoir une couche Conformal (TSXH57.4MC)

● Certifications Identiques à celles de la solution Premium autonome (secteur

industriel et maritime)


Architecture typique avec E/S redondant et réseau SCADA

ETG1000

Ethernet I/O Scanner RING

CPU-syncLink

Premium primaire

Premium redondant

Ethernet TCP/IP network #2

ET

YE

TY

ET

YE

TY

ET

Y

ET

Y

Tesys

U

Modbus

XBT-

GT

Mom

entu

m

I/O

STB

OTB

Ethernet TCP/IP network #1

VIJEO CITECT

ATV61

* Fibre optique et double raccordement possibles


Étape de configuration HSBY

o Modules autorisés TSX ETY 4103 / 5103 (SV >4.1) Toutes les alimentations, tous les racks, toutes les cartes mémoire PCMCIA Tous les modules d'entrées/sorties TOR et analogiques (y compris

Preventa) TSXSCY* Module de maitre Modbus sur RS485 Embedded TSXSCP114 for Modbus Slave Comm

o Modules non autorisés Tous ceux exclus de la liste ci-dessus Exemple de modules non autorisés :

•Carte PCMCIA pour les communications de l'UC•FactoryCast HMI WMY et ETY non-HSBY courant•Profibus TSXPBY, Interbus-S TSXIBY•Module d'extension TSX REY 200 Bus-X, Rack extensible •Communication PCMCIA in CPU (CANopen, Fipway)•Bus-X expansion module : TSXREY200• Racks extensibles

Contrôle lors du build

o Programmation - points à considérer Seule la première section est exécutée dans l'API redondant. 100 mots de la zone de non-transfert fixe Pas de DFB dans la première section


o Programmation facile● Réalisation aussi vite que celle d’une application autonome● Aucune programmation utilisateur spécifique requis● Accès a tous les avantages d’Unity Pro et IEC1131-3

o Opération facile● Hot Swap et auto-reconfiguration pour certains modules d’E/S● Commutation sans à-coups (bumpless) pour les entrées/sorties Ethernet● Commutation sans à-coups pour SCADA & HMI (basculement d’adresse

IP)o Efficace

● Profite de nos connaissances Hot Standby● Echange de données de contexte efficace (aucune programmation

d’application)● Utilise le hardware Premium haut-performant● Exécution performances

Propositions de valeur Programmation et opération faciles


Comportement et commutation HSBYPrincipes du système Premium Hot Standby

Il n’est pas possible d’avoir un diagnostic non-ambigüe avec seulement une liaison entre les deux API. Donc un module Ethernet est configure dans chaque API et les deux sont liés par un câble Ethernet (avec ou sans switches).

Liaison de synchronisation d’UCLiaison de synchronisation d’UC

Liaison de synchronisation d’ETYLiaison de synchronisation d’ETY


Comportement et commutation HSBY Interprétation des types de clignotement des voyants

Voyants du bloc de visualisation: ERR: erreurs relatives au module processeur RUN: états d'exécution du programme et mode Hot Standby I/O: erreurs sur un autre module de station ou erreur de configuration TER: activité sur le port de terminal ACT: Clignotant: indique que l'automate primaire et l'automate redondant communiquent STS: Clignotant: le système est redondant et les données sont transmises de l'automate primaire vers l'automate redondant Allumé en continu: le système n'est pas redondant ou le coprocesseur démarre à partir de la mise sous tension jusqu'à la fin des auto-tests Éteint en continu: échec des auto-tests du coprocesseur

L'état du voyant RUNdépend du mode Hot Standby : PRIMAIRE REDONDANT HORS LIGNE ARRÊT


Suivant les standards IEC, Unity utilise les objets globaux, objets bits, et mots systèmes:

oMots systèmes:● %SW60 – Lecture/écriture du registre de commande du système

Hot Standby Premium.● %SW61 – Lecture du registre d'état du système Hot Standby

Premium.● %SW62/63/64/65 - Registres inverses réservés par le processus .

Écrits par le programme d'application. Contrôlés et transférés à chaque cycle vers l'automate primaire.

● %MW0 to %MW99 – Zone de non-transfert

Comportement et commutation HSBY Mots et bits systèmes


Comportement et commutation HSBY Schéma de transfert de base de données

Variables localisées (128 ko maxi)

Tous Variables localisées jusqu’à 300 ko (selon l’UC** )

La base de données est dressée automatiquement par le système d’exploitation de l’API primaire et envoyée a chaque tour de cycle vers l’API redondant. Cette échange est

effectuée par les coprocesseurs Ethernet dans les deux API.

**UC Taille maxiTSX H57 24 M 193 koctetsTSX H57 44 M 440 koctets

PrimairePrimaire RedondantRedondant

Base de données

Registres inverses


Comportement et commutation HSBYTiming du transfert de la base de données - 1

1 – Temps requis pour copier les données d’appli à la couche de communication.

2 – Le système Hot Standby alors pourra envoyer les données de l’API primaire vers l’API redondant

Au départ de chaque tour de cycle, les contenus de la mémoire données dans l’API “Primaire” sont envoyés à l’API “Standby”.

l’API redondant rafraichi ses propres SORTIES gérées dans sa section première


Schéma de transfert de base de données

● Les valeurs des modules de sortie in-rack (objets %Q et %QW)● Les valeurs des mots de commande %MW ( sauf %MW0 - 99 )● Les valeurs des entrées/sorties TOR forcées● Les valeurs des entrées/sorties des équipements à distance● Les données de l’appli utilisateur (localisées et non-localisées)

ainsi que les données de système de l’API primaire● Toutes instances des données des EF et DFB● États SFC● Quelques bits et mots systèmes:

●- %S30, %S31, %S38, %S50, %S59, %S93, %S94●- %SW0, %SW1, %SW8, %SW9, %SW49... %SW53, %SW59, %SW60, %SW70, %SW108

●- %SD18 et %SD20 sont échangés seulement lors de la commutation

Base de données


Performance de la solution Hot Standby

Temps de système « overhead »: Le temps nécessaire pour copier les données de l’application vers la couche de liaison de communication.ENTREEENTREE

HSBY CoproHSBY Copro

ProgramProgram

SORTIESORTIE

ENTREEENTREE

ATTENTEATTENTE++


SORTIESORTIE

Temps de système=

HSBY Copro (temps pour préparer la table CPU => COPRO 10 ms par 100 kb)

+ Échange des données ( temps d’échange

des données - 30 ms par 100 kb)

Échange des Échange des donnéesdonnées



Comportement et commutation HSBY Timing du transfert de la base de données - 2

1 On utilise le mode de scrutation cyclique ou périodique et le temps de transfert les données est inferieur au temps de scrutation de programme PRIMAIRE.

ENTREEENTREE

ATTENTEATTENTE ++


1 section1 section

SORTIESORTIE

ENTREEENTREE

ATTENTE ATTENTE ++


ENTREEENTREE


ProgramProgram

SORTIESORTIE

ENTREEENTREE


SORTIESORTIE SORTIESORTIE


Aucun impact sur le temps de cycle de l’API primaire



Comportement et commutation HSBY Timing du transfert de la base de données - 3

ENTREEENTREE

ATTENTEATTENTE++


1 section1 section

SORTIESORTIE

ENTREEENTREE

ENTREEENTREE


ProgramProgram

SORTIESORTIE

ENTREEENTREE

HSBY CoproHSBY Copro+ ATTENTE+ ATTENTE

Effet: SORTIE in-rack clignote (non dans le cas de I/O scanning) car les sorties sont gérées en parallèles

ATTENTEATTENTE++


Temps de cycle de l’API primaire est prolongé



2 On utilise mode de scrutation cyclique ou périodique et le temps de transfert les données est supérieur au temps de scrutation de programme PRIMAIRE.


Avec E/S Ethernet


Comportement et commutation HSBY Temps de commutation des entrées/sorties Bus-X

Le Temps de commutation est la période comprise entre la dernière mise à jour d'une sortie par l'ancien API primaire et la première mise à jour de cette même sortie par le nouvel API primaire

********

** ** le pire au niveau performance de commutationle pire au niveau performance de commutation


Configuration Unity Pro Onglet renseignements

L’état du Hot Standby est affiché dans cet écran.


Configuration Unity Pro Onglet Hot Standby - ETY 'monitoré'

Au moins 1 TSXETY 'monitoré' obligatoire.


Comportement et commutation HSBYSélection de l’API primaire

A & B désignations:• l’API avec l'adresse MAC la plus petite devient A.

MAC1 = 00.80.F4.01.6E.E1 MAC2 = 00.80.B4.01.6E.E1Lequel API devient primaire?• Le premier API recevant l'application est l'API primaire après exécution de la commande démarrage.• Si les deux sont mis sous tension en même temps, API (A) sera le primaire• Si seulement un API a une application valide, il va tourner en mode autonome

●Comment arrêter un système Hot Standby Premium?• Arrêter l’API redondant en premier afin d’éviter une commutation inutile


Comportement et commutation HSBYÉvénements qui déclenchent une commutation

• Défaut d’alimentation dans le bac UC (commutation la plus lente à cause de l’attente du timeout chien de garde)

• Défaut de programme d’appli qui provoque un HALT

• Défaut hardware ou firmware sur le module UC

• Défaut hardware ou firmware sur le module ETY «monitoré »

• Câble entre l’ ETY «monitoré » et le premier hub/switch

• Défaut lien de syncro UC - (uniquement pour l’API redondant, pas de commutation si c’est l’API primaire)


Restrictions à prendre en compte lors d’une migration:o Hardware

● ETY4103/ETY5103 (il faut mettre à jour le firmware)● Bacs non-extensibles : TSXRKY6 / TSXRKY8 / TSXRKY12

o Programme d’application● 100 premiers mots mémoires (%MW) ne sont pas échanges entre l’API

primaire et l’API redondant● Première section dans l’API primaire n’est pas scrute● Pas de taches d’événements, fronts montants, commandes SAVE_PARAM ● Ethernet ● Interdiction d’utiliser les adresses IP consécutives● Pas de service des données globales/FDR/DHCP

o Mise en service● Ne pas utiliser les adresses IP consécutives dans votre configuration

autonome● En autonome, l’API sera toujours désigné « A » -> il faut prendre ceci en

compte● Lien syncro UC NOK -> car l’API redondant est absent.● Prévoit un temps de cycle prolongé (à cause du temps nécessaire pour

l’échange des données entre les deux automates):

Migration d’une application autonome


Comportement et commutation HSBYOnline Modifications

Rappel: une différence de logique n’est pas permis dans un système Hot Standby.

Primaire est Primaire est AA and Standby est and Standby est BB

AA BB

Modifier l’appli en ligne de l’API Primaire Modifier l’appli en ligne de l’API Primaire

- l’UC primaire reste actif- l’UC primaire reste actif- Standby passe hors ligne - Standby passe hors ligne

Sauvegarde l’appli dans le PC Sauvegarde l’appli dans le PC Transférer l’appli modifiée dans l’API Transférer l’appli modifiée dans l’API

B B - l’UC primaire est toujours actif- l’UC primaire est toujours actif- Apres le transfert, l’UC- Apres le transfert, l’UC B B se trouve se trouve

HORS LIGNEHORS LIGNE Passer l’UC Passer l’UC BB en Run en Run

- - l’UC primaire est toujours actifl’UC primaire est toujours actif

- Une fois en RUN, l’UC - Une fois en RUN, l’UC BB est en est en RUN/STANDBY RUN/STANDBY

RUNRUN


Comportement et commutation HSBYProcédure de mise à jour d’OS

PRIMAIRE est PRIMAIRE est AA et STANDBY est et STANDBY est BB

AA BB

A travers Unity ou l’appli, mettre à 1 bit 4 du %SW60 A travers Unity ou l’appli, mettre à 1 bit 4 du %SW60 chez le PRIMAIRE chez le PRIMAIRE

ARRETER le PRIMAIRE ARRETER le PRIMAIRE AA STANDBYSTANDBY B B devient le PRIMAIRE devient le PRIMAIRE

Télécharger l’OS par UNITY LOADER et l’appli Télécharger l’OS par UNITY LOADER et l’appli en en A A

Se connecter à Se connecter à BB en Unity et arrêter l’API en Unity et arrêter l’API PLC PLC AA devient PRIMARY / devient PRIMARY / BB STANDBY STANDBY

Passer l’API en RUNPasser l’API en RUN PLC PLC A A devient le STANDBYdevient le STANDBY

Télécharger l’OS par UNITY LOADERTélécharger l’OS par UNITY LOADER et l’appli et l’appli en en B B

Passer l’automate en RUNPasser l’automate en RUN API API B B devient le STANDBYdevient le STANDBY

A travers Unity ou l’appli, remettre à 0 le bit 4 du A travers Unity ou l’appli, remettre à 0 le bit 4 du %SW60 chez le PRIMAIRE %SW60 chez le PRIMAIRE

RUNRUN RUNRUN

Rappel : Différence de révision d’OS est permis dans un système Premium Hot Standby.


Comportement et commutation HSBY Vérification de l'état d'un système Hot Standby Premium

● Présentation des pannes● Le registre d'état de chaque API Hot Standby permet de

réaliser le diagnostic Hot Standby. ● Vous pouvez obtenir plus d'informations de diagnostic

en surveillant l'état des API, ainsi que les bits et les mots de module.

● Il est possible de stocker les informations de diagnostic dans la zone %MW de non-transfert.

● Ces informations peuvent être envoyées depuis l'API redondant vers l'API primaire à l'aide des registres inversés %SW62 à %SW65.

● Des messages d'état sont échangés entre l'API primaire et l'API redondant.

● En cas d'erreur dans l'API primaire, l'API redondant en est informé et prend le rôle d'API primaire.

● En cas d'erreur dans l'API redondant, l'API primaire continue d'agir comme un API autonome.

● Les modules ETY 'monitorés' vérifie périodiquement les communications ayant lieu entre les API.


Positionnement fonctionnel de l'offre par rapport à Quantum Unity

Caractéristique Premium Unity Quantum UnityCommutation Ethernet 'monitoré' Oui Non (DFB non validé)

E/S en rack redondantes Oui Oui dans le 3e rack obligatoire via l'application

Communication ModBus multimaître Oui Non

Nombre d'UC disponibles 2 1

Mots système 4 registres inversés 2 registres inversés et moins d'informations relatives à l'état

Conséquence de la différence logique

API redondant passe hors ligne Choix de l'utilisateur

Double alimentation pour UC Non Oui

Norme SIL Non SIL2 (fin 2007)

Liaison de synchronisation d'UC sans émetteurs-récepteurs

100 mètres (cuivre) 2 km (fibre)

E/S distantes Uniquement sur Ethernet Ethernet ou local partagé en double liaison 4,5 km

État (face avant) Voyants Écran LCD

Communication Profibus Non Oui

Transfert appli Princ -> Red Non Oui

Taille de la mémoire interne 192 / 440 Ko 1 Mo

Taille d'application 768 Ko / 2 Mo 7 Mo

Connexions réseau 2 /4 6

E/S distantes en rack 8/16 (Bus X) 31 (E/S distantes)

Îlots d'E/S Ethernet distantes 64 par réseau 128 par réseau


Caractéristiques techniques mènent à positionnement sur le marchéo Premium est optimisé pour:

● Disponibilité très élevée et commutation très performante sur les distances courtes

● Disponibilité très élevée et commutation not critique sur les distances longues

o Quantum est idéal pour:● Disponibilité très élevée en applications importantes avec commutation rapide ● Disponibilité très élevée dans une architecture très allongée● Disponibilité très élevée en processus continu● Quantum apporte des atouts qui ne sont pas forcement nécessaire dans les

applications comme traitement d’eau

Segmentation du marchéPremium ou Quantum HSBY?


Architecture Premium HSBY Îles STB E/S sur Ethernet

Premium PRIMAIRE

Premium STANDBY

Anneau Ethernet E/S 10/100 Mbps

Advantys STB

Modicon M340 Momentum

SCADA

Rapidement:•Automates spécifiques Hot Standby •Redondance dans le matériel – pas dans le logiciel•Automates sont reliés avec câble de croisement

Ethernet•E/S détecté à distance via réseau Ethernet

(anneau).•E/S locales peuvent aussi être utilisés (redondant)

Rapidement:•Automates spécifiques Hot Standby •Redondance dans le matériel – pas dans le logiciel•Automates sont reliés avec câble de croisement

Ethernet•E/S détecté à distance via réseau Ethernet

(anneau).•E/S locales peuvent aussi être utilisés (redondant)

Premium HSBY positioningPerformance

Availability Rate

Easy usage

Cost effective


Architecture Rockwell ControlLogixÎles Flex I/O via ControlNet

Rapidement :•Redondance matériel avec module redondant dédié•Raccordement duel

Rapidement :•Redondance matériel avec module redondant dédié•Raccordement duel

Premium HSBY vs ControlLogix

Performance

Availability Rate

Easy usage

Cost effective

Premium HSBY EthI/O

ControlLogix Flex I/O


Architecture SiemensÎles ET200 via Profibus

Rapidement :•Redondance dans le logiciel•Raccordement duel

Rapidement :•Redondance dans le logiciel•Raccordement duel

Premium HSBY vs SoftRed

Performance

Availability Rate

Easy usage

Cost effective

Premium HSBY EthI/O

SoftRed ET200 I/O


IM 153-2 avec ET200M

IM 157 avecPA bus

Y-Link avec DP bus

Rack 0 Rack 1

Rapidement :•Redondance matériel•Raccordement duel

Rapidement :•Redondance matériel•Raccordement duel

Premium HSBY vs S7-400HPerformance

Availability Rate

Easy usage

Cost effective

Premium HSBY EthI/O

S7-400H ET200 I/O

Architecture Siemens S7 400HÎles ET200 E/S via Profibus


Segments du marchéPerformance

SCAN

RedondanceRedondancedans le dans le logiciellogiciel

Redondance Redondance matérielmatériel

Lent

Performance

Slow S/O onRemote I/O

Fast S/O onRemote I/O

Premium WSBY

ET

Y

ET

Y

Premium Hot Standby

Fast S/Oon CPU &Rack I/O

Slow S/Oon CPU &Rack I/O

Très rapideRapide sauf petites

applicationsRapide

Quantum Hot StandbyAB ControlLogix

Omron CS1D

SiemensSoftRed

Siemens S7400H


Positionnement de prix

●Comparaison de:●Premium HSBY vs. STB I/O sur Ethernet●Siemens SoftRed vs. ET200 I/O sur Profibus●Siemens S7400H vs. ET200 I/O sur Profibus●Rockwell Contrologix avec Flex I/O via ControlNet

Small HSBy configuration - Country

PLCPLC

PLCPLC

I/OsI/Os

I/OsI/Os

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Premium + STB S7-300 S7-400 + ET200M ControlLogix

Net Price in LC

Medium HSBy configuration - Country

PLCPLCPLC

PLC

I/OsI/Os

I/OsI/Os

05000

1000015000

2000025000

3000035000

4000045000


Net Price in LC

Large HSBy configuration - Country

PLCPLCPLCPLC

I/OsI/Os

I/OsI/Os

010000

2000030000

4000050000

6000070000

8000090000


Net Price in LC


oPoints saillants de l’offre:● Haute performance de scan, CPU et E/S locales en gardant la

garantie “bumpless” (Rockwell / Siemens SoftRed)● Juste assez de fonctionnalités pour marchés visés (SI)● Flexibilité de performance de basculement et disponibilité● Configuration standard même pour HSBY (SI – Siemens SoftRed)● Basculement d’adresses IP et choix d’Ethernet (SI - Everybody)● Investissement sûre (EU) ● Topologie en anneau permet meilleure redondance (mieux que

Siemens et Rockwell)

Argumentation de ventes


oPoints faibles (et comment les adresser)● Compatibilité avec l’instrumentation sur Fieldbus (SI). Utiliser passerelles,

présenter architectures avec instruments Ethernet, choisir Quantum● Procédé arrête en faisant des modifications importantes (EU). Viser

applications où procédé peut être arrêté parfois ou des updates ne dont pas requis

● Pas de raccordement double pour E/S à distance. Proposez E/S locales – installez E/S dans un cabinet avec un switch ou utilisez M340 ou choisir Quantum HSBY

● Pas de redondance en alimentation. Répétez îles STB ou choisir Quantum● Pas de download automatique du primaire au standby (EU)

Argumentation de ventes


oVentes globaleso ~100 pièces –

divisés également entre les deux références.

Ventes Globales

Number of CPUs

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Telecom

Power

Water

F&B

Marine

Mining

Chem/PharmaO&G

Infra

Chem /Pharma

o Par segment du marché

Aucun problème de qualité!


oSolution tolérante de fautes pour applications où une haute performance de basculement n’est pas nécessaire:

● Pannes de production coûtent cher● Matériel produite vaut cher (pharmaceutique)● Taux de démarrage sont hautes● Personnel qualifié pour entretien et opération sont rares

Applications ciblés

Infrastructure

Power TunnelAirportWater


Production de l’électricité

● Barrages hydroélectriques

Infrastructure routière● Éclairage, ventilation

et signalisation● Signalisation routière

● Infrastructure de rivières

● Écluses● Infrastructure

d’aéroports● Éclairage et

signalisation

Exemples d’applications ciblés

Eau ● traitement● désaliénation

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