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Reliable and highly available automation systems: PROFINET S2 system redundancy with Hilscher

What do I need system redundancy for?

Depending on the industry sector and specific application, industrial networks place very different demands on the reliability and availability of automation systems. The higher these requirements are, the more the keyword redundancy plays a decisive role: in other words, the additional availability of functionally identical or comparable resources that enable a technical system to continue to function without disruption if individual system components fail.

In the following blog post, you will learn everything you need to know about common redundancy mechanisms, S2 system redundancy in particular and how Hilscher can support you in implementing them in PROFINET networks.

Which redundancy mechanisms does PROFINET offer?
A PROFINET controller icon on top, a PROFINET device icon on the bottom. In the middle is a PROFINET icon.
S1 redundancy:

PROFINET S1 does not actually describe a special redundancy configuration, but rather the conventional PROFINET standard. This means that one IO device has a PROFINET interface that can establish a communication relationship with one controller.

Two PROFINET controller icons on top, a PROFINET device icon on the bottom. In the middle is a PROFINET icon.
S2 redundancy:

With S2 redundancy, an IO device also has exactly one PROFINET interface, which can however establish up to two communication relationships with two redundant IO controllers. Data is usually exchanged via the primary connection. However, if this connection is faulty, data is exchanged via the backup controller.

Two PROFINET controller icons on top, a PROFINET device icon on the bottom. In the middle is a PROFINET icon.
R1 redundancy:

In this configuration, an IO device has two PROFINET interfaces, each of which is connected to a controller. If the primary connection fails, the same interface does not switch to the second controller, but the IO device switches to the second interface.

Two PROFINET controller icons on top, a PROFINET device icon on the bottom. In the middle is a PROFINET icon.
R2 redundancy:

R2 system redundancy combines the approaches of S2 and R1. The IO device therefore has two PROFINET interfaces, each of which has two communication relationships to redundant controllers. Depending on the type of system error, the connection is always restored via the fastest possible communication relationship.

S2 system redundancy: the efficient all-rounder

S2 system redundancy describes a redundancy at the control level in which two redundant controllers are used to ensure the continuous operation of a system. If one of the controllers fails, the second controller automatically takes over control without any downtime. This is particularly important in industrial applications where smooth and uninterrupted operation is critical. These include:

  • Critical process automation: Industries such as oil and gas, chemicals and pharmaceuticals require high reliability and availability. PROFINET S2 redundancy ensures that in the event of a controller failure, the backup controller can take over immediately. This guarantees the continuity of critical processes without interruptions.
  • Production with high availability requirements: In the high-performance production facilities used in automotive manufacturing or semiconductor manufacturing, for example, any unplanned downtime can lead to significant losses. S2 redundancy helps to maintain a smooth production flow by seamlessly changing the controller in the event of a fault.
  • Utilities and energy sector: Power plants, water treatment plants and other utility services rely on continuous operation. S2 system redundancy ensures that even if a control unit fails, operations can continue without noticeable interruption.

Compared to the R redundancies, which enable completely separate network segments, a redundant system can be achieved using S2 system redundancy with relatively straightforward means. In this case, a device only requires one network interface, i.e. just one communication controller. This makes it possible to connect a compact field device to a high-availability system without additional hardware. This type of redundancy is already sufficient for most application scenarios in factory automation and even applies to large parts of process automation. S2 redundancy can therefore be described as the efficient all-rounder among redundancy mechanisms.

PROFINET S2 system redundancy with Hilscher

Hilscher offers a netX PROFINET firmware for device applications that require PROFINET S2 system redundancy. This means that devices that use the netX 51, netX 90 and netX 100 communication controllers and products based on them (e.g. PC cards from the cifX family or embedded modules such as netJACK or comX) as network interfaces can be integrated into redundant systems with minimal effort.

In relation to the low investment, companies benefit in many ways from upgrading their standard devices to redundant counterparts. The advantages include

  • Increased system availability: Redundancy minimizes downtime as the system automatically switches to the secondary controller if one controller fails.
  • Reduced maintenance costs: As the systems are still operational, maintenance work can be carried out without haste, reducing the cost and effort of emergency maintenance.
  • Fast recovery from faults: The automatic switchover to the secondary controller enables fast recovery from faults, which increases productivity and reduces downtime.
  • Increased safety and reliability: The use of system redundancy minimizes the risk of a complete system failure, which is particularly important in safety-critical applications.
  • Flexible adaptation to network requirements: S2 redundancy allows networks to be flexibly adapted to specific requirements and environments, providing a customized solution for various industrial applications.

By using PROFINET S2 system redundancy, companies can therefore significantly improve the availability and reliability of their production systems, leading to an increase in efficiency and a reduction in downtime costs.

 

 

 

A tray of embedded modules with a netX chip onboard in a production machine. A red gleam is seen in the background. A small golden needle for testing comes from the top pointing at the tray.
Our PROFINET controllers

Controller di rete per slave bus di campo e slave Real-Time Ethernet con controller di memoria

 

Multiprotocollo SoC piccolissimo

 

Controller di rete per bus di campo e Real-Time Ethernet (master e slave)

 

Our PROFINET PC cards

Scheda PC PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC per un intervallo di temperatura esteso PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC Mini PCI Express half size - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete Real-Time Ethernet separata

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete Real-Time Ethernet separata

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC M.2 2230 key A+E - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC M.2 3042 key B+M - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete Real-Time Ethernet separata

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete separata Real-Time Ethernet con connettori M12

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC M.2 2242 key B+M - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC PCI Express low profile - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC con NVRAM PCI Express low profile - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC con NVRAM Mini PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC Mini PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete Real-Time Ethernet separata

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete separata Real-Time Ethernet con connettori M12

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC con NVRAM e intervallo di temperatura esteso Mini PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC senza dissipatore di calore Mini PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC per un intervallo di temperatura esteso Mini PCI Express - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC PCI - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC CompactPCI - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Scheda PC Mini PCI - Real-Time Ethernet

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete Real-Time Ethernet separata

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Interfaccia di rete separata Real-Time Ethernet con connettori M12

Comunicazione per l’automazione basata su PC

Our embedded modules for PROFINET

Modulo di comunicazione Dual-Port Memory - Real-Time Ethernet

Modulo di comunicazione flessibile per l’automazione

Modulo di comunicazione SPI - slave Real-Time Ethernet

Modulo di comunicazione flessibile per l’automazione

Modulo di comunicazione Dual-Port Memory - Real-Time Ethernet

Modulo di comunicazione flessibile per l’automazione

Modulo di comunicazione SPI - slave Real-Time Ethernet

Modulo di comunicazione flessibile per l’automazione

Scheda di valutazione comX

Piattaforma di sviluppo per tutti i tipi comX

Chio Carrier netX 90 - stack di protocollo precaricato

Design netX 90 ultracompatto - testato e caricato completamente

Chip Carrier netX 90 con memoria aggiuntiva - stack di protocollo precaricato

Design netX 90 ultracompatto - testato e precaricato completamente

Scheda di valutazione netRAPID H90 - Real-Time Ethernet e bus di campo

Dotato di NRP H90-RE\F8D8

Chip Carrier netX 51 con memoria aggiuntiva - slave Real-Time Ethernet

Design netX pronto per la saldatura in formato francobollo

Scheda di valutazione netRAPID 51 - Real-Time Ethernet

Dotato di un NRP 51-RE

Chip Carrier netX 52 incluso trasformatore - slave Real-Time Ethernet

Design netX pronto per la saldatura in formato francobollo

Scheda di valutazione netRAPID 52 - Real-Time Ethernet

 

Modulo intercambiabile PCI Express - Real-Time Ethernet

Per il montaggio in qualsiasi momento nella catena di consegna

Modulo SPI intercambiabile - slave Real-Time Ethernet

Per il montaggio in qualsiasi momento nella catena di consegna

Modulo intercambiabile di memoria a due porte - Real-Time Ethernet

Per il montaggio in qualsiasi momento nella catena di consegna

Scheda di valutazione netJACK memoria a due porte

Per ogni netJACK con memoria a doppia porta o SPI

Scheda di valutazione netJACK PCI Express

Per ogni netJACK con PCI Express

IC di comunicazione DIL-32 per cavo in fibra ottica - PROFINET IO-Device

Comunicazione per semplici dispositivi slave con collegamento a cavo in fibra ottica

IC di comunicazione DIL-32 senza dissipatore di calore - slave Real-Time Ethernet

Comunicazione per semplici dispositivi slave senza un proprio processore host

IC di comunicazione DIL-32 - slave Real-Time Ethernet

Comunicazione per semplici dispositivi slave senza un proprio processore host

Scheda di valutazione netIC con cavo in fibra ottica - PROFINET IO-Device

Piattaforma di valutazione netIC con cavo in fibra ottica

IC di comunicazione DIL-32 per cavo in fibra ottica - PROFINET IO-Device

Comunicazione per semplici dispositivi slave con collegamento a cavo in fibra ottica

Scheda di valutazione netIC - slave Real-Time Ethernet

Una piattaforma di valutazione per tutti i protocolli Real-Time Ethernet

IC di comunicazione DIL-32 - slave Real-Time Ethernet

Comunicazione per semplici dispositivi slave senza un proprio processore host

Our gateways for PROFINET

Media Switch SPE verso RTE

Collega le reti Single Pair Ethernet con protocolli Realtime-Ethernet

Gateway CANopen a Ethernet

Gateway entry level ottimizzato per le conversioni semplici

Gateway CC-Link IE Field Slave a PROFINET IO-Device

Accoppiamento dati tra CC-Link IE Field e PROFINET

Gateway Real-Time Ethernet a DeviceNet

Gateway di alto livello per conversioni impegnative

Gateway PROFIBUS DP a Ethernet

Gateway entry level ottimizzato per le conversioni semplici

Gateway Real-Time Ethernet a Real-Time Ethernet

Trasmissione dati tra due reti Real-Time Ethernet

Gateway Real-Time-Ethernet a Modbus RTU, 3964R o Seriale (ASCII / programmabile)

Gateway di alto livello per conversioni impegnative

Gateway DeviceNet a Ethernet

Gateway entry level ottimizzato per le conversioni semplici

Connettore proxy PROFINET / PROFIBUS

Aggiornamento di una scheda secondaria PROFIBUS a PROFINET

Gateway seriale (ASCII) o Modbus RTU a Ethernet

Gateway entry level ottimizzato per le conversioni semplici

Gateway Real-Time Ethernet a CC-Link Slave

Gateway di alto livello per conversioni impegnative

Gateway CC-Link Slave a Ethernet

Gateway entry level ottimizzato per le conversioni semplici

Gateway Real-Time-Ethernet a Ethernet

Gateway di alto livello per conversioni impegnative

Gateway Real-Time-Ethernet a PROFIBUS DP

Gateway di alto livello per conversioni impegnative

Gateway Real-Time Ethernet a CANopen

Gateway di alto livello per conversioni impegnative

Controller Ethernet LAN PROFINET IO

Controller PROFINET IO con controllo LAN per guida DIN

Multiprotocollo Ethernet LAN Real-Time Ethernet

Master Ethernet in tempo reale con controllo LAN per guida DIN

Gateway PROFINET IO-Device a SmartWire-DT

Connettività SmartWire-DT ai sistemi PROFINET Real-Time Ethernet

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The inside of a factory with a conveyor belt and grey boxes. On the right side is the PROFINET logo.

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A photo of the male and female customer support phone operator with different internationality
Customer Center / Sales: Hilscher Italia S.r.l.

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