Cómo funcionan los ajustes de redundancia de Simatic Shell y por qué los clientes OS difieren de los servidores OS

En SIMATIC PCS 7, el cuadro de diálogo 'Redundancy Settings' (Ajustes de redundancia) dentro de Simatic Shell está diseñado exclusivamente para pares de servidores OS de WinCC y no se aplica a los clientes OS. En los servidores OS, los ajustes de redundancia de Simatic Shell configuran el canal de comunicación secundario dedicado —como una conexión COM serial punto a punto o un adaptador de red cruzado aislado— utilizado por el demonio CCRedAsServer para monitorear el estado del socio y coordinar la replicación de la base de datos en tiempo de ejecución. En un cliente OS equipado con adaptadores de red duales, Simatic Shell debe vincularse exactamente a un adaptador de red en el bus de terminales. Para lograr la redundancia física de cables y switches en un cliente OS, debe configurar el agrupamiento de tarjetas de interfaz de red (NIC Teaming) del sistema operativo o implementar SIMATIC NET SOFTNET-IE RNA en lugar de configurar la redundancia de Simatic Shell.

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Separación funcional: redundancia de servidores OS frente a conectividad de clientes OS

En los sistemas SIMATIC PCS 7 y WinCC SCADA, la redundancia opera en dos niveles de red distintos:
1. Redundancia de servidor a servidor (par de servidores OS): Dos servidores idénticos (WinCC Appl. y WinCC Appl. (Stby)) se ejecutan en paralelo. Sincronizan alarmas de proceso, archivos históricos de variables y estados de lotes a través de canales redundantes dedicados.
2. Redundancia de cliente a servidor (clientes OS): Los clientes se comunican con el par de servidores a través del bus de terminales. Si el servidor maestro falla, los clientes redirigen automáticamente sus solicitudes de datos al servidor en espera (standby).

Un malentendido de ingeniería muy extendido es intentar utilizar el menú Redundancy Settings dentro de Simatic Shell en un cliente OS. Dicho cuadro de diálogo existe únicamente para configurar el canal privado de sincronización de latidos (heartbeat) entre socios de servidores OS redundantes.

Cómo operan los ajustes de redundancia de Simatic Shell en los servidores OS

En un par de servidores OS redundantes, Siemens exige dos canales de comunicación independientes entre los servidores para evitar escenarios de división de cerebro (split-brain, donde ambos servidores creen que el socio está muerto e intentan operar como maestros):
* Canal primario (bus de terminales): La red corporativa/de terminales estándar donde se conectan los clientes.
* Canal de redundancia (latido privado): Configurado mediante los ajustes de redundancia de Simatic Shell utilizando uno de los dos métodos físicos aprobados:
- Método 1 (adaptador Ethernet dedicado): Una tarjeta de interfaz de red secundaria en cada servidor conectada mediante un cable cruzado punto a punto directo o una VLAN aislada.
- Método 2 (conexión serial): Un cable serial de módem nulo conectado entre los puertos COM (p. ej., COM1) utilizando las asignaciones de pines RS-232 aprobadas de Siemens (ID de entrada de SIOS 18866438).

En Simatic Shell > Redundancy Settings, el ingeniero selecciona el adaptador secundario o el puerto COM. El motor de redundancia verifica esta ruta continuamente. Si se corta el cable del bus de terminales, los servidores se comunican a través del canal de redundancia, evitando divisiones de archivos no coordinadas.

Arquitectura de red del cliente OS: por qué no se admite el enlace de IP dual

Un cliente OS opera como un consumidor del bus de terminales. En Simatic Shell, un ingeniero debe hacer clic derecho en Simatic Shell, seleccionar Settings y elegir la tarjeta de adaptador de red específica:
* La regla de adaptador único: Simatic Shell puede enlazarse a un solo adaptador de red y dirección IP por estación.
* Por qué falla la multiconexión (multi-homing): Si un ingeniero equipa un cliente OS con dos tarjetas de red conectadas a dos switches del bus de terminales separados y les asigna direcciones IP separadas (p. ej., 192.168.1.50 y 192.168.2.50), Simatic Shell solo puede transmitir en una tarjeta.
* Asimetría de enrutamiento: La multidifusión (multicasting) y la resolución de nombres NetBIOS se vuelven indeterminadas, lo que provoca desconexiones aleatorias del servidor, fallas en la carga de las vistas de cara (faceplates) y una alta utilización de la CPU.

Método: implementación de redundancia de red física en clientes OS

Para lograr la redundancia física de cables, switches y adaptadores en un cliente OS sin violar la regla de adaptador único de Simatic Shell, implemente una de las dos soluciones aprobadas siguientes:

Solución A: Agrupamiento de NIC del sistema operativo (NIC Teaming - recomendado para redes estándar)

Configure el agrupamiento de NIC de Windows Server o Windows 10 (Equilibrio de carga y conmutación por error - LBFO):
1. En Windows, inicie PowerShell como Administrador o abra Server Manager > Local Server > NIC Teaming.
2. Seleccione los dos adaptadores de red físicos y cree un nuevo equipo llamado TerminalBus_Team.
3. Configure el modo de agrupamiento:
- Modo de agrupamiento: Switch Independent (Independiente del conmutador).
- Modo de equilibrio de carga: Address Hash (Hash de dirección) o Dynamic (Dinámico).
- Adaptador en espera: None (all adapters active) (Ninguno, todos los adaptadores activos).
4. Asigne su dirección IP estática del bus de terminales, máscara de subred y DNS al adaptador virtual TerminalBus_Team recién creado.
5. En el Explorador de Windows, haga clic derecho en Simatic Shell > Settings, seleccione TerminalBus_Team y haga clic en OK.
6. Resultado: Windows maneja de manera transparente la conmutación por error de enlaces en milisegundos; Simatic Shell ve solo un adaptador persistente.

Solución B: SIMATIC NET SOFTNET-IE RNA (Redundancia PRP / HSR)

Para plantas de misión crítica de alta disponibilidad:
1. Instale el paquete de software SIMATIC NET SOFTNET-IE RNA.
2. Conecte los adaptadores de red duales del cliente a dos redes de bus de terminales paralelas y completamente independientes (LAN A y LAN B) que cumplan con el protocolo IEC 62439-3 Parallel Redundancy Protocol (PRP).
3. El adaptador virtual RNA transmite tramas duplicadas simultáneamente a través de ambas redes; el servidor receptor acepta la primera trama y descarta el duplicado con un tiempo de conmutación por error de cero milisegundos.
4. Enlace Simatic Shell estrictamente al RNA Adapter virtual.

Verificación

Para verificar que la redundancia del bus de terminales opera correctamente en el cliente OS:

En el Explorador de Windows, abra Simatic Shell. Verifique que la estación local y todos los servidores OS aparezcan en el árbol con iconos azules activos.
Inicie WinCC Runtime en el cliente OS. Confirme que todas las pantallas gráficas se carguen y los valores de las variables dinámicas se actualicen.
Ejecute una prueba de desconexión física:
- Desconecte físicamente el cable de red primario del primer adaptador de red del cliente OS.
Observe el estado de la red y WinCC Runtime:
- Verifique que Windows informe que el equipo permanece en línea a través del segundo adaptador.
- Confirme que WinCC Runtime no presente ventanas emergentes de desconexión, ni congelamiento de pantallas, y mantenga actualizaciones continuas de datos.
Vuelva a conectar el cable y verifique la reintegración automática del enlace.

Limitaciones y precauciones operativas

No habilite los ajustes de redundancia en los clientes: Seleccionar un adaptador en 'Redundancy Settings' de Simatic Shell en un cliente OS activará advertencias de inicialización internas en WinCC_Sys_01.log porque el tiempo de ejecución del cliente carece de los componentes de administración de redundancia del servidor.
Coincidencia de la configuración del switch: Si utiliza un agrupamiento de NIC dependiente del switch (como LACP / 802.3ad), asegúrese de que los switches Ethernet industriales administrados (p. ej., SCALANCE X-300/X-400) estén configurados explícitamente con puertos troncales LAG coincidentes.
Evite DHCP en el bus de terminales: Todas las direcciones IP en las interfaces redundantes del bus de terminales deben asignarse estáticamente. Las renovaciones de concesión de DHCP pueden introducir retrasos transitorios en los sockets que interrumpen los latidos de Simatic Shell.

Preguntas frecuentes del ingeniero

¿Qué sucede si dejo los ajustes de redundancia de Simatic Shell sin configurar en un servidor OS?
El par de servidores redundantes dependerá enteramente del bus de terminales para la sincronización. Si el bus de terminales falla, ambos servidores intentarán convertirse en maestros, corrompiendo la sincronización de archivos.

¿Puede un cliente OS comunicarse con un servidor OS a través de una red inalámbrica (Wi-Fi)?
Siemens no admite clientes OS gruesos estándar a través de Wi-Fi debido a la fluctuación (jitter) y la pérdida de paquetes. Para la movilidad de los operadores inalámbricos, implemente SIMATIC WinCC WebUX o WebNavigator.

¿El agrupamiento de NIC (NIC Teaming) requiere tarjetas de red industriales especializadas?
No. El agrupamiento de NIC independiente del switch de Windows funciona con adaptadores de servidor Gigabit estándar de Intel o Realtek, así como con tarjetas Siemens CP 1623/1628.

Referencias técnicas

Entrada ID 18866438 de Siemens Industry Online Support: Conexión de un servidor WinCC redundante a través de una conexión serie
Entrada ID 109742323 de Siemens Industry Online Support: Manual de sistemas de control de procesos tolerantes a fallos SIMATIC Process Control System PCS 7
Manual de redundancia de SIMATIC HMI WinCC V7.5 (N.° de documento 6AV6392-1CA07-5AA0)