Redundancy trong mạng công nghiệp – Tăng độ tin cậy và duy trì hoạt động liên tục

Bắt đầu chuỗi bài về vấn đề Mạng công nghiệp, hôm nay BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểu một số kiến thức cơ bản về Redundancy: bao gồm khái niệm, vai trò, các dạng redundancy trong mạng.... Redundancy (dự phòng) là một khái niệm cực kỳ quan trọng trong mạng công nghiệp, nhằm đảm bảo hệ thống luôn hoạt động liên tục, không bị gián đoạn dù có sự cố phần cứng, đường truyền hoặc nguồn điện. Đây là nền tảng cho các hệ thống yêu cầu độ tin cậy cao như nhà máy, trạm điện, hoặc hạ tầng giao thông thông minh.

1. Redundancy là gì?

Redundancy là việc thiết kế hệ thống có các thành phần dự phòng (cáp mạng, switch, nguồn hoặc PLC) để duy trì kết nối khi xảy ra sự cố. Nói cách khác, khi một đường truyền hoặc thiết bị gặp lỗi, hệ thống sẽ tự động chuyển sang đường dự phòng để quá trình sản xuất không bị gián đoạn.

Ví dụ: Nếu một sợi cáp quang bị đứt, hệ thống sẽ tự động định tuyến lại dữ liệu qua đường vòng khác mà không cần can thiệp thủ công.

2. Vì sao redundancy quan trọng trong mạng công nghiệp?

Trong môi trường công nghiệp, nơi các dây chuyền sản xuất và hệ thống điều khiển tự động hoạt động 24/7, chỉ vài giây mất kết nối cũng có thể:

  • Gây dừng dây chuyền sản xuất, ảnh hưởng đến năng suất;
  • Mất dữ liệu quá trình (process data);
  • Thậm chí dẫn đến lỗi vận hành hoặc tai nạn kỹ thuật.

Redundancy giúp:

  • Tăng độ sẵn sàng (Availability) của hệ thống;
  • Giảm thời gian downtime khi xảy ra sự cố;
  • Đảm bảo an toàn và độ tin cậy cho toàn bộ quy trình công nghiệp.

3. Các dạng redundancy trong mạng công nghiệp

a. Network Redundancy – Dự phòng mạng

Đây là loại phổ biến nhất, nhằm đảm bảo kết nối giữa các thiết bị như PLC, HMI, SCADA hoặc I/O. Các cơ chế dự phòng mạng thường gặp:

Giao thứcMô tả ngắnThời gian phục hồi
STP / RSTP Ngăn vòng lặp, tự động kích hoạt đường dự phòng khi có lỗi 1–5 giây
MRP (IEC 62439-2) Dùng trong cấu trúc vòng (Ring topology) công nghiệp < 200 ms
Turbo Ring / Turbo Chain Công nghệ độc quyền của Moxa, tối ưu cho môi trường công nghiệp < 20 ms (với 250 switch)
PRP / HSR Truyền song song trên hai đường độc lập, không gián đoạn 0 ms

b. Device Redundancy – Dự phòng thiết bị

Một số hệ thống dùng 2 PLC hoặc 2 Server SCADA chạy song song. Khi PLC chính lỗi, PLC phụ sẽ tự động takeover điều khiển mà không cần khởi động lại, đảm bảo quá trình liên tục.

c. Power Redundancy – Dự phòng nguồn

Nhiều switch công nghiệp, gateway hoặc máy chủ được thiết kế với hai cổng nguồn (PWR1, PWR2). Nếu một nguồn bị mất, thiết bị vẫn hoạt động nhờ nguồn còn lại – đảm bảo tính ổn định cao.

4. Nguyên lý hoạt động của redundancy

  1. Bình thường: các đường dự phòng ở trạng thái chờ (standby);
  2. Khi sự cố xảy ra: hệ thống phát hiện lỗi qua cơ chế link monitoring hoặc heartbeat, và chuyển sang đường dự phòng (failover);
  3. Khi khôi phục: hệ thống có thể giữ nguyên đường dự phòng hoặc tự động quay lại đường chính (recovery).

5. Ứng dụng thực tế của redundancy

NgànhỨng dụngMô hình redundancy
Nhà máy sản xuất Kết nối PLC, HMI, robot công nghiệp Turbo Ring / MRP
Điện lực – Trạm biến áp Hệ thống SCADA theo chuẩn IEC 61850 PRP / HSR
Giao thông thông minh (ITS) Camera giám sát, bộ điều khiển đèn giao thông RSTP / Chain
Dầu khí, xử lý nước PLC và server SCADA dự phòng Device + Network redundancy

6. Kết luận

Redundancy không chỉ là việc “thêm đường dự phòng”, mà là một chiến lược thiết kế nhằm đảm bảo độ tin cậy và tính liên tục của hệ thống công nghiệp. Redundancy là nền tảng vững chắc giúp hệ thống công nghiệp vận hành liên tục và an toàn trong mọi tình huống. Một mạng công nghiệp tiêu chuẩn cần có:

  • Đường mạng dự phòng (ring hoặc dual LAN);
  • Nguồn dự phòng;
  • Và nếu cần độ tin cậy cao, có thêm thiết bị điều khiển dự phòng (PLC, Server).

Các bài viết liên quan:

 "BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"

Bài viết mới cập nhật...

 
 

Số lượng người đang truy cập...

Không thể hiển thị dữ liệu người dùng trực tuyến vào lúc này.