Definition und Zweck:
Redundanz (engl. Redundancy) bezeichnet in der Automatisierungstechnik, Elektrotechnik und Informatik das Prinzip, mehr Komponenten oder Systeme vorzusehen, als für den normalen Betrieb unbedingt notwendig sind, um die Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit eines Gesamtsystems zu erhöhen. Redundante Komponenten übernehmen die Funktion, wenn eine andere Komponente ausfällt.
Das Hauptziel von Redundanz ist es, ungeplante Stillstandszeiten zu minimieren und die Betriebskontinuität kritischer Anlagen zu gewährleisten, selbst beim Ausfall einzelner Hardware- oder Softwarekomponenten.
Typen von Redundanz in der Automatisierung:
- Hardware-Redundanz:
- CPU-Redundanz: Zwei oder mehr SPS-CPUs arbeiten parallel (Hot Standby, Warm Standby) und übernehmen im Fehlerfall nahtlos die Steuerung (z.B. Siemens S7-1500H, Rockwell ControlLogix Redundancy).
- Netzwerk-Redundanz: Alternative Kommunikationspfade (z.B. Ringtopologien mit MRP, redundante Switche, Parallel Redundancy Protocol – PRP), um den Ausfall eines Kabels oder Geräts zu kompensieren.
- Stromversorgungs-Redundanz: Zwei oder mehr Netzteile versorgen das System.
- I/O-Redundanz: Zwei Eingangs- oder Ausgangsmodule lesen/schreiben dasselbe Signal.
- Antriebs-Redundanz: Redundante Frequenzumrichter oder Servoverstärker.
- Software-Redundanz: Redundante Software-Instanzen oder Prozesse, die sich gegenseitig überwachen.
- Informations-Redundanz: Zusätzliche Prüfsummen (CRC) oder Fehlerkorrekturcodes in Daten.
Vorteile und Anwendungsbereiche:
- Maximale Verfügbarkeit: Kritische Prozesse können auch bei Komponentenausfall weiterlaufen.
- Reduzierung von Stillstandszeiten: Nahtloser Übergang auf redundante Komponente.
- Ausfallsicherheit: Schutz vor Produktionsausfällen, Datenverlust, Sicherheitsproblemen.
- Hot-Swap-Fähigkeit: Oft mit Redundanz kombiniert, um Komponenten im laufenden Betrieb zu tauschen.
Redundanz ist unverzichtbar für kritische Infrastrukturen und Prozesse:
- Prozessindustrie: Raffinerien, Chemieanlagen, Kraftwerke, Wasserwerke.
- Hochautomatisierte Fertigungsstraßen: Automobilindustrie.
- Sicherheitsgerichtete Systeme: Hohe SIL-Anforderungen.
- Rechenzentren.
→ Siehe auch: Hot-Swap, Verfügbarkeit, Ausfallsicherheit, MRP (Media Redundancy Protocol), SPS, DCS (Distributed Control System)
