Redundancja, czyli zwiększona niezawodność działania układów sterowania i monitoringu
Paweł Frankowski

Redundancja to nadmiarowość. W układach automatyki stosujemy ją ze względu na bezpieczeństwo, koszty związane z potencjalną awarią albo organizację/zarządzanie sposobami jej usunięcia.


Omówienie zagadnienia redundancji chyba najlepiej rozpocząć od pokuszenia się o definicję. Podajemy za Wikipedią: „Redundancja (łac. redundantia „powódź, nadmiar, zbytek”) – nadmiarowość w stosunku do tego, co konieczne lub zwykłe. Określenie może odnosić się zarówno do nadmiaru zbędnego lub szkodliwego, niecelowo zużywającego zasoby, jak i do pożądanego zabezpieczenia na wypadek uszkodzenia części systemu”.

Dla projektanta, wykonawcy i użytkownika systemów automatyki będzie bardziej przydatne sformułowanie, że redundancja to dodatkowa instalacja techniczna (identyczna co do zasobów sprzętowych i funkcjonalności w stosunku do instalacji podstawowej), która przy normalnych warunkach pracy (bez awarii) jest nadmiarowa wobec tego, co jest wymagane do poprawnej pracy układu automatyki.

Powody, w pewnym uproszczeniu, można podzielić na 3 kategorie:

1. bezpieczeństwo – gdy w wyniku awarii pojedynczego elementu układu automatyki może dojść do sytuacji zagrożenia ludzi – np. w krytycznych instalacjach przemysłowych;
2. koszty – gdy w wyniku takiej awarii może dojść do zniszczenia zasobów sprzętowych lub gdy zatrzymanie lub ponowne uruchomienie instalacji jest drogie – np. w elektrowniach lub zakładach chemicznych;
3. organizacja – gdy chcemy optymalnie zarządzać sposobem usunięcia awarii w sytuacji ograniczonych zasobów (czasu, wykwalifikowanego personelu, szybko dostępnych części zamiennych itp.) – np. na statkach, w zdalnej infrastrukturze przemysłowej – wiatraki, przepompownie, oczyszczalnie ścieków).

Podsumowując, redundancję stosujemy wtedy, gdy chcemy zabezpieczyć się przed potencjalnie wysokokosztowymi skutkami awarii pojedynczych elementów automatyki lub po prostu ochronić ludzi i/lub zasoby sprzętowe.

W niektórych instalacjach przemysłowych zastosowanie redundancji regulują przepisy. Np. dla elementów automatyki zastosowanych w instalacjach morskich wymagane są certyfikaty/dopuszczenia DNV GL, które w zasadach klasyfikacji dla statków (w części DNVGL-RU-Ship-Pt.4Ch.9 „Control Systems”, pkt 1.3.1) definiują, że „zintegrowany system powinien być zaprojektowany z wystarczającą redundancją i/lub segregacją, aby zapobiec utracie podstawowych funkcji lub wielu głównych funkcji w przypadku pojedynczej awarii” (tłumaczenie własne autora).

W powyższym dokumencie odnajdziemy także szczegółowe wymagania dotyczące czasu reakcji tych instalacji.


Rodzaje redundancji – obszary zastosowań. Redundancja może dotyczyć różnych części systemu automatyki

Redundancja zasilania
Zasilanie jest to obszar, w którym najczęściej występują awarie. Szczególnie wrażliwe na uszkodzenia są przetworniki/zasilacze. Dlatego bardzo popularne (i stosunkowo niedrogie) jest zastosowanie w tym przypadku redundancji polegającej na wykorzystaniu dwóch urządzeń, z których każdy może „udźwig­nąć” zasilanie całego układu w przypadku awarii drugiego.

Dla właściwej skuteczności tego rozwiązania trzeba zwrócić uwagę na szczegóły. Połączenie po stronie wtórnej obu zasilaczy wymaga zastosowania specjalnego układu, który odetnie, w razie awarii, uszkodzoną jednostkę – najlepiej sprawdzają się dedykowane dla tego celu moduły redundancyjne. Przy zastosowaniu standardowych zasilaczy (w trakcie normalnej pracy) musimy liczyć się z nierównomiernym obciążeniem obu jednostek (wystarczy minimalna różnica w napięciu po stronie wtórnej zasilaczy). Jeżeli chcemy, żeby obie jednostki „zużywały się” w tym samym tempie, musimy zastosować rozwiązania zaprojektowane do takiej pracy.

Najbardziej skuteczne podtrzymanie zasilania opiera się na wykorzystaniu różnych źródeł podpiętych po stronach pierwotnych zasilaczy i/lub zastosowanie dodatkowych modułów UPS z osobnymi akumulatorami.


https://www.wago.com/pl/automatyka/wago-acr-w-praktyce

Autor: Paweł Frankowski,  WAGO