Frühwarnsystem für Profibus: Stationäre Diagnose für Profibus
Der Umstand, dass Feldbusse sehr stabil arbeiten, verleitet oft zur Sorglosigkeit. Dabei hängt die Verfügbarkeit ganzer industrieller Anlagen wesentlich vom Wohlbefinden eines Feldbussystems ab. Ist der Feldbus „krank“, bedeutet dies meist ungeplante Stillstände für größere Anlagenteile. Der neue PROFIBUS-INspektor BC-502-PB von Softing ermöglicht jetzt eine zustandsbedingte Wartungsstrategie. Das bedeutet: maximale Anlagenverfügbarkeit bei minimalen Instandhaltungskosten.
Bei der Analyse möglicher Funktionsstörungen und deren potenzieller Ursachen ergibt sich für Feldbussysteme eine mit dem Alter der Installation steigende Ausfallwahrscheinlichkeit. Da beim Ausfall des Feldbusses meist die komplette Anlage betroffen ist, ist dies ein besonders kritischer Einfluss auf die Anlagenverfügbarkeit insgesamt. Deshalb werden in immer mehr Unternehmen die Feldbusse ins Qualitätsmanagement integriert.
Typische Störungsursachen:
Verwendung ungeeigneter Kabeltypen
zulässige Gesamtlänge überschritten
Mindestabstände zwischen Teilnehmern unterschritten
nicht fachgerechte Montage von Steckern und Schirm
fehlende oder überzählige Abschlusswiderstände
nicht optimale Busgeschwindigkeit oder –parameter
EMV-Störungen, z.B. durch Frequenzumrichter
Umbauten und Erweiterungen
Temperatur, Feuchte und Korrosion
mechanische Beschädigungen oder Belastungen
alternde Elektronik der Busanschaltungen
Zustandsbasiertes Instandhalten durch permanente Busüberwachung
Um eine effektive, das heißt zustandsbasierte Instandhaltungsstrategie zu realisieren hat Softing einen völlig neuer Ansatz entwickelt: Die dauerhafte Busüberwachung. Mit dem vor kurzem auf der SPS/IPC/DRIVES vorgestellten PROFIBUS-INspektor BC-502-PB von Softing können so langfristige Trends kritischer Veränderungen erkannt werden.
Basierend auf der Protokoll-Analyse überwacht er permanent den gesamten Datenverkehr auf dem Bus. Alle relevanten Fehlerereignisse werden registriert und gezählt:
- Gerätefehler/Diagnosen
- Fehlertelegramme
- Wiederholtelegramme
- Neuanläufe von Busteilnehmern
- Veränderungen der Buszykluszeit
Auch langsame Verschlechterungen des physikalischen Zustands des Feldbusses und der angeschlossenen Geräte können so erkannt werden.
Erkennt der INspector kritische Veränderungen, welche zu ungeplanten Anlagenstillständen führen können, so alarmiert er diesen Wartungsbedarf dem Betriebspersonal. Ebenso kritisch ist die Überschreitung einer parametrierten Anzahl von Fehlerereignissen pro Zeiteinheit. Die Alarmierung erfolgt über Meldekontakt an die SPS oder das Netzwerk. Der Detailstatus der Diagnose kann bei Alarmierung lokal am Gerät oder über das Netzwerk im Web-Browser abgefragt werden. Auch die Parametrierung der Grenzwerte erfolgt auf diesem Weg. Bei der Netzwerkversion verwaltet ein Server zentral alle Ereignisse und Alarme von bis zu 40 INspectoren in einer Datenbank. Sie bietet zusätzliche Analysefunktionen sowie die Möglichkeit, bei ausgewählten Fehlerereignissen Ausschnitte des gesamten Telegrammverkehrs aufzuzeichnen.
Herstellerneutral und im laufenden Betrieb nachrüstbar
Es gibt erhebliche Vorteile im Vergleich zu bisherigen Lösungsansätzen: Unabhängig von der Anzahl der physikalischen Segmente wird nur jeweils ein INspektor pro Busstrang benötigt. Das Gerät arbeitet absolut rückwirkungsfrei und ist damit jederzeit ohne Beeinträchtigung des laufenden Anlagenbetriebs problemlos nachrüstbar, ggf. auch temporär. Es ist keine Busadresse und keine Änderungen des SPS-Programms erforderlich. Die Funktionalität ist vollständig „herstellerneutral“, d.h. unabhängig vom Typ der eingesetzten Steuerung und der anderen Busteilnehmer. Die Netzwerkversion ermöglicht sogar eine zentrale Alarmierung für verschiedene Feldbussysteme.
Maßgeschneiderte Wartungsstrategie durch den INspector
Ein Hauptziel der Instandhaltung ist es, ungeplante Anlagenstillstände und damit Produktionsausfälle mit allen weiteren negativen Konsequenzen zu vermeiden. Ausgangspunkt sind die ordnungsgemäße Installation und Inbetriebnahme sowie eine abschließende Funktionsprüfung, z.B. im Rahmen einer Abnahme. Bei dieser Prüfung muss der Zustand eines Feldbusses QUANTITATIV bewertet und dokumentiert werden. Mit aktuellen mobilen Diagnose-Tools können PROFIBUS-Netzwerke schnell, einfach und ohne Expertenwissen „vermessen“ werden. Geräte wie z.B. der mobile Signaltester PB-T3 und der Protokoll-Analysator BC-400-PB von Softing erzeugen dabei auch qualifizierte Prüfprotokolle. Im Rahmen einer vorbeugenden Instandhaltungsstrategie wird damit agiert statt reagiert. Durch regelmäßige Wiederholmessungen mit den o.g. Diagnosegeräten können die meisten typischen Probleme früh und damit rechtzeitig erkannt werden. Es ist bekannt, dass durch vorbeugende Wartungsmaßnahmen das Ausfallrisiko signifikant gesenkt werden kann! Für viele Anlagen haben sich dabei Inspektionsintervalle zwischen 6 und 12 Monaten als sinnvoll erwiesen.
Bei einer zustandsbedingten Wartungsstrategie mit dem neuen PROFIBUS-INspektor BC-502-PB wird der Feldbus-Zustand permanent überwacht und es wird rechtzeitig bei tatsächlichem Bedarf reagiert. Damit steigt die Anlagenverfügbarkeit und die Ressourcen der Instandhaltung werden geschont.
Denkbar ist natürlich auch eine kombinierte Wartungsstrategie, z.B. wenn verschiedene Anlagenanteile unterschiedlich kritisch für die Verfügbarkeit der Gesamtanlage sind. Der Einsatz der stationären INspektoren erfolgt dabei an Bussträngen besonders kritischer Anlagenteile und mit den mobilen Diagnose-Tools werden regelmäßige Wiederholmessungen im Rest der Anlage durchgeführt.
Investitionskosten haben sich rasch amortisiert
Um die Instandhaltungskosten für Profibus-Installationen zu reduzieren und trotzdem die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, müssen Instandhaltungsintervalle bzw. –ressourcen planbar gemacht werden. Im Zuge einer zustandsbasierten Wartungsstrategie lassen sich so Anlagenstillstandszeiten optimaler ausnutzen und ein zuverlässiger unterbrechungsfreier Anlagenbetrieb an 24 Stunden x 365 Tagen wird ermöglicht. Damit hat sich die Investition für die dazu erforderliche permanente Feldbusüberwachung in den INspektor bereits mit der Vermeidung des ersten ungeplanten Anlagenstillstands amortisiert.
Downloads:
Profibus DP+PA Protokollanalyse BC400 - Datenblatt
Profibus Kabletester PB-T3 - Datenblatt
Profibus INspector - Datenblatt