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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

フィールドバス・スレーブとリアルタイム・イーサネット・スレーブ用ネットワークコントローラ(メモリコントローラー付き)

 

最小サイズのマルチプロトコルSoC

 

フィールドバスおよびリアルタイム・イーサネット用のネットワークコントローラ(マスタおよびスレーブ)

 

Our PROFINET PC cards

PCカードPCI Express - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

拡張温度範囲PCI Express用PCカード - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードMini PCI Expressハーフサイズ - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

アセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

アセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードM.2 2230 Key A+E - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードM.2 3042 Key B+M - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

アセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

M12コネクタ付きアセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードM.2 2242 Key B+M - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードロープロファイルPCI Express -リアルタイム‍・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

NVRAMロープロファイルPCI Expressを搭載したPCカード - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

NVRAM搭載PCカードMini PCI Express - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードMini PCI Express - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

アセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

M12コネクタ付きアセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

NVRAM搭載PCカードおよび拡張温度範囲Mini PCI Express - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

ヒートシンクなしのPCカードMini PCI Express - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

拡張温度範囲Mini PCI Express用PCカード - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードPCI - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードCompactPCI - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

PCカードMini PCI - リアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

アセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

M12コネクタ付きアセンブリインターフェースリアルタイム・イーサネット

PCベースのオートメーション用通信

Our embedded modules for PROFINET

通信モジュール・デュアルポートメモリ - リアルタイム・イーサネット

オートメーション用の柔軟な通信モジュール

通信モジュールSPI - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

オートメーション用の柔軟な通信モジュール

通信モジュール・デュアルポートメモリ - リアルタイム・-イーサネット

オートメーション用の柔軟な通信モジュール

通信モジュールSPI - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

オートメーション用の柔軟な通信モジュール

comX評価ボード

すべてのcomXタイプ用の開発プラットフォーム

netX 90チップキャリア - 事前ロード済みのプロトコルスタック

超小型netX 90デザイン - 十分にテストしてロード済み

メモリ増設netX 90チップキャリア - 事前ロード済みのプロトコルスタック

超小型netX 90デザイン - 十分にテストして事前にロード済み

netRAPID H90評価ボード - リアルタイム・イーサネットおよびフィールドバス

NRP H90-RE\F8D8搭載

メモリ増設netX 51チップキャリア - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

すぐにはんだ付けできるコンパクトサイズのnetXデザイン

netRAPID 51評価ボード - リアルタイム・イーサネット

NRP 51-RE搭載

変圧器内蔵のnetX 52チップキャリア - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

コンパクトサイズですぐにはんだ付けできるnetXデザイン

netRAPID 52評価ボード - リアルタイム・イーサネット

 

交換可能モジュールPCI Express - リアルタイム・イーサネット

配信経路にいつでも取り付け可能

交換可能モジュールSPI - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

配信経路にいつでも取付可能

交換可能モジュール・デュアルポートメモリ - リアルタイム・イーサネット

配信経路にいつでも取付可能

netJACK評価ボード・デュアルポートメモリ

デュアルポートメモリまたはSPI搭載のあらゆるnetJACKに対応

netJACK評価ボードPCI Express

PCI Expressを使用したすべてのnetJACKに対応

光ファイバーケーブル用DIL-32通信IC - PROFINET IOデバイス

光ファイバーケーブルに接続されたシンプルなスレーブデバイスへの通信

ヒートシンクのないDIL-32通信IC - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

独自のホストプロセッサを持たない単純なスレーブデバイスのための通信

DIL-32通信IC -リアルタイム・イーサネット・スレーブ

独自のホストプロセッサを持たない単純なスレーブデバイスのための通信

光ファイバーケーブル付きnetIC評価ボード - PROFINET IOデバイス

光ファイバーケーブル付き評価プラットフォームnetIC

光ファイバーケーブル用DIL-32通信IC - PROFINET IOデバイス

光ファイバーケーブルに接続されたシンプルなスレーブデバイスへの通信

netIC評価ボード - リアルタイム・イーサネット・スレーブ

1つの評価プラットフォームであらゆるリアルタイム・イーサネット・プロトコルに対応

DIL-32通信IC -リアルタイム・イーサネットスレーブ

独自のホストプロセッサを持たない単純なスレーブデバイスへの通信

Our gateways for PROFINET

SPEからRTEへのメディアスイッチ

シングルペア・イーサネット・ネットワークをリアルタイム・イーサネット・プロトコルと接続

イーサネットへのゲートウェイCANopen

シンプルな変換用のコストが最適化されたエントリーレベルのゲートウェイ

ゲートウェイ CC-Link IEフィールドスレーブからPROFNET IOデバイス

CC-Link IE FieldとPROFINET間のデータ結合

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからDeviceNet

要求の厳しい変換に対応するハイエンド・ゲートウェイ

イーサネット用ゲートウェイPROFIBUS DP

シンプルな変換用のコストが最適化されたエントリーレベルのゲートウェイ

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからリアルタイム・イーサネット

2つのリアルタイム・イーサネットネットワーク間のデータ転送

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからModbus RTU、3964R、またはシリアル(ASCII/プログラム可能)

要求の厳しい変換に対応するハイエンド・ゲートウェイ

イーサネットへのゲートウェイDeviceNet

シンプルな変換用のコストが最適化されたエントーーレベルのゲートウェイ

PROFINET/PROFIBUSプロキシコネクタ

PROFIBUSスレーブがPROFINETにアップグレード

イーサネットへのゲートウェイシリアル(ASCII)またはModbus RTU

シンプルな変換用のコストが最適化されたエントリーレベルのゲートウェイ

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからCC-Linkスレーブ

要求の厳しい変換に対応するハイエンド・ゲートウェイ

イーサネットへのゲートウェイCC-Linkスレーブ

シンプルな変換用のコストが最適化されたエントリーレベルのゲートウェイ

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからイーサネット

要求の厳しい変換に対応するハイエンド・ゲートウェイ

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからPROFIBUS DP

要求の厳しい変換に対応するハイエンド・ゲートウェイ

ゲートウェイ リアルタイム・イーサネットからCANopen

要求の厳しい変換に対応するハイエンド・ゲートウェイ

イーサネットLAN PROFINET IOコントローラ

DINレール用LAN制御PROFINET IOコントローラ

イーサネットLANリアルタイム・イーサネットマルチプロトコル

DINレール用LAN制御リアルタイム・イーサネットマスタ

ゲートウェイ PROFINET IOデバイスからSmartWire-DT

SmartWire-DT リアルタイム・イーサネットPROFINETシステムへの接続

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A photo of the male and female customer support phone operator with different internationality
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