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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

메모리 컨트롤러가 탑재된 실시간 이더넷및 필드버스 슬레이브용 네트워크 컨트롤러

 

초소형 멀티프로토콜 SoC

 

필드버스 및 실시간 이더넷용 네트워크 컨트롤러 (마스터 및 슬레이브)

 

Our PROFINET PC cards

PC 카드 PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

확장 온도 범위 지원 PC 카드 PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 Mini PCI Express 하프사이즈 - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 M.2 2230 키 A+E - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 M.2 3042 ‍Key B+M - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, M12 커넥터 ‍적용, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 M.2 2242 ‍Key B+M - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 로우 프로파일 PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

NVRAM ‍탑재‍된 PC ‍카드 ‍로우 프로파일 PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

NVRAM ‍장착 PC ‍카드 Mini PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 Mini PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, M12 커넥터 ‍적용, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

NVRAM 장착된 확장 온도 범위 ‍지원 PC 카드 Mini PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

방열판 미장착 PC 카드 Mini PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

확장 온도 범위 지원 PC 카드 Mini PCI Express - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 PCI - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 CompactPCI - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

PC 카드 Mini PCI - 실시간 이더넷

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

분리형 네트워크 인터페이스, M12 커넥터 ‍적용, 실시간 이더넷 ‍지원

PC 기반 자동화를 위한 통신

Our embedded modules for PROFINET

통신 모듈 듀얼 포트 메모리 - 실시간 이더넷

자동화를 위한 유연한 통신 모듈

통신 모듈 SPI - 실시간 이더넷 슬레이브

자동화를 위한 유연한 통신 모듈

통신 모듈 듀얼 포트 메모리 - 실시간 이더넷

자동화를 위한 유연한 통신 모듈

통신 모듈 SPI - 실시간 이더넷 슬레이브

자동화를 위한 유연한 통신 모듈

comX 평가 보드

모든 comX 유형을 위한 개발 플랫폼

netX 90 칩 캐리어 - 사전 로드된 프로토콜 스택

초소형 netX 90 디자인 - 테스트 및 로드 완료

추가 메모리가 있는 netX 90 칩 캐리어 - 사전 로드된 프로토콜 스택

초소형 netX 90 디자인 - 테스트 완료 및 사전 설치 완료

netRAPID H90 평가 보드 - 실시간 이더넷 및 필드버스

NRP H90-RE\F8D8 장착됨

추가 메모리가 있는 netX 51 칩 캐리어 - 실시간 이더넷 슬레이브

스탬프 크기의 솔더링 가능 netX 설계

netRAPID 평가 보드 - 실시간 이더넷

NRP 51-RE 장착

netX 52 칩 캐리어, 변압기 포함 - 실시간 이더넷 슬레이브

스탬프 크기의 솔더링 가능 netX 설계

netRAPID 52 평가 보드 - 실시간 이더넷

 

교체 가능한 모듈 PCI Express - 실시간 이더넷

배송 체인에 언제든지 장착 가능

교환 가능한 모듈 SPI - 실시간 이더넷 슬레이브

배송 체인에 언제든지 장착 가능

교환 가능한 모듈 듀얼 포트 메모리 - 실시간 이더넷

배송 체인에 언제든지 장착 가능

netJACK 평가 보드 듀얼 포트 메모리

듀얼 포트 메모리 또는 SPI가 적용된 모든 netJACK 지원

PCI Express netJACK 평가 보드

PCI Express를 이용하는 모든 netJACK 지원

광섬유 케이블용 DIL-32 통신 IC - PROFINET IO-Device

광섬유 케이블이 연결된 간단한 슬레이브 장치를 위한 통신

방열판이 없는 DIL-32 통신 IC - 실시간 이더넷 슬레이브

자체 호스트 프로세서가 없는 단순 슬레이브 장치 지원 통신

DIL-32 통신 IC - 실시간 이더넷 슬레이브

자체 호스트 프로세서가 없는 단순 슬레이브 장치 지원 통신

광통신 적용 netIC 평가 보드 - PROFINET IO-Device

광통신 적용 평가 플랫폼 netIC

광섬유 케이블용 DIL-32 통신 IC - PROFINET IO-Device

광섬유 케이블이 연결된 간단한 슬레이브 장치를 위한 통신

netIC 평가 보드 - 실시간 이더넷 슬레이브

단일 평가 플랫폼으로 모든 실시간 이더넷 프로토콜 지원

DIL-32 통신 IC - 실시간 이더넷 슬레이브

자체 호스트 프로세서가 없는 단순 슬레이브 장치 지원 통신

Our gateways for PROFINET

Media Switch, SPE와 RTE 간의 자유로운 연결

싱글 페어 이더넷(SPE) 네트워크를 실시간 이더넷 프로토콜과 연결

CANopen - 이더넷 게이트웨이

간단한 변환을 위한 비용 효율적인 보급형 게이트웨이

CC-Link IE Field Slave - PROFINET IO-Device 게이트웨이

CC-Link IE Field와 PROFINET 간 데이터 커플링

Real-Time Ethernet - DeviceNet 게이트웨이

고난도 변환을 위한 고급 게이트웨이

PROFIBUS DP – 이더넷 게이트웨이

간단한 변환을 위한 비용 효율적인 보급형 게이트웨이

Real-Time Ethernet - Real-Time Ethernet ‌게이트웨이

두 개의 실시간 이더넷 네트워크 간의 데이터 전송

Real-Time Ethernet - Modbus RTU, 3964R 또는 직렬(ASCII / 프로그래머블) 게이트웨이

고난도 변환을 위한 고급 게이트웨이

DeviceNet - 이더넷 게이트웨이

간단한 변환을 위한 비용 효율적인 보급형 게이트웨이

PROFINET / PROFIBUS Proxy 커넥터

PROFIBUS 슬레이브를 PROFINET으로 업그레이드

직렬(ASCII) 또는 Modbus RTU - 이더넷 게이트웨이

간단한 변환을 위한 비용 효율적인 보급형 게이트웨이

Real-Time Ethernet - CC-Link Slave 게이트웨이

고난도 변환을 위한 고급 게이트웨이

CC-Link 슬레이브 - 이더넷 게이트웨이

간단한 변환을 위한 비용 효율적인 보급형 게이트웨이

Real-Time Ethernet - Ethernet 게이트웨이

고난도 변환을 위한 고급 게이트웨이

Real-Time Ethernet - PROFIBUS DP 게이트웨이

고난도 변환을 위한 고급 게이트웨이

Real-Time Ethernet - CANopen 게이트웨이

고난도 변환을 위한 고급 게이트웨이

이더넷 LAN PROFINET IO-Controller

DIN 레일용 LAN-제어 PROFINET IO-Controller

이더넷 LAN 실시간 이더넷 멀티프로토콜

DIN 레일에 대한 LAN-제어 실시간 이더넷 마스터

PROFINET IO Device - SmartWire-DT 게이트웨이

실시간 이더넷 PROFINET 시스템에 SmartWire-DT 연결

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A photo collage showcasing various Hilscher products

턴키 제품에서 고도로 통합된 솔루션 및 보완 소프트웨어에 이르기까지 Hilscher는 산업용 통신을 위한 파트너입니다. 귀사 기계설비 네트워킹을 완전히 새로운 수준으로 끌어올릴 수 있는 방법에 대해 간단히 살펴봅시다!

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

PROFINET IRT not only requires short cycle times, but also deterministic behavior. Industrial networks must therefore meet certain requirements. Find out more about PROFINET IRT with netX from Hilscher here!

A photo of the male and female customer support phone operator with different internationality
Customer Center / Sales: Hilscher Korea Inc.

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