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Softing: Condition Monitoring für Anlagennetze

Strategie zur Wartung und Diagnose für effizienten Anlagenbetrieb

Minimale Wartungskosten, maximale Anlagenverfügbarkeit und komplexe Anlagennetze stets fest im Griff – mit der richtigen Strategie zur Anlagenwartung ist dieses Ziel erreichbar!

Heutige Produktionsanlagen sind auf eine zuverlässige Kommunikation angewiesen. Dafür verwendete Feldbusse (z.B. PROFIBUS, PROFINET) sind sehr robust ausgelegt. Komponentenfehler werden aufgrund geplanter Betriebsreserven erst spät sichtbar – bis ein anhaltender Kommunikationsfehler zum Stillstand der Anlage führt. Um die Funktionsfähigkeit der Anlagennetze im laufenden Betrieb zu garantieren und im Fehlerfall schnell zu reagieren, sind Lösungsstrategien zur dauerhaften Netzüberwachung gefragt.

Überwachen von Gerätezustand und Feldbuskommunikation

Ein Ausfall der Produktionsanlage gehört zu den Schreckensszenarien eines jeden Instandhalters. Steht die Anlage still, hat das Produktionsausfälle und damit hohe Kosten für den Anlagenbetreiber zur Folge. Neben Alterungserscheinungen gibt es zahlreiche Fehlerbilder, die zu einer Verschlechterung des Netzzustands und letztendlich zum Anlagenstillstand führen können. Bei der Ethernet-Kommunikation sind häufig Konfigurationsfehler (z.B. falsche Gerätekonfiguration, doppelte Namen oder IP-Adressen) oder alternde Kabel die Fehlerquelle. Ein PROFIBUS-Signal dagegen kann durch oxidierte EIA-485-Kontakte gestört werden und den Anlagenbetrieb gefährden.

Sporadische Fehler reduzieren die geplante Betriebsreserve, ohne sofort von der Steuerung angezeigt zu werden. Obwohl das Netz bereits fehlerhaft ist, zeigen Steuerungen und Geräte im Netz einen fehlerfreien Buszustand an – und liegen damit falsch! Sie lassen den Anlagenbetreiber unwissend über den tatsächlichen Zustand des Anlagennetzes. Nur eine dauerhafte Lösung zur Netzüberwachung beendet diesen Blindflug und erkennt Fehler bereits rechtzeitig bevor es zu einem Ausfall kommt.

Während des Anlagenbetriebs benötigen Betreiber vor allem einen Gesamtüberblick über den Netzstatus. Dementsprechend werden sowohl Geräte- wie auch Kommunikationsparameter überwacht. Werden festgelegte Grenzwerte überschritten, gibt das Überwachungssystem einen Alarm aus und weist auf mögliche Fehlerursachen hin. Auffällig häufige Paketverluste informieren den Nutzer beispielsweise über fehlerhafte Kabelverbindungen (z.B. an einer Schleppkette). Eine ungewöhnlich hohe Netzauslastung kann ein Zeichen für äußere Störungen sein und wirkt sich längerfristig auf das Echtzeitverhalten des Feldbusses aus (bei einer Netzlast größer 50% besteht z.B. die Gefahr, dass die E/A-Daten nicht rechtzeitig beim Empfänger ankommen). Durch eine entsprechende Systemunterstützung können diese Art von Fehlern zielgenau und effizient behoben werden. So stellt eine umfassende Netzdiagnose im laufenden Betrieb nicht nur eine hohe Anlagenproduktivität sicher, sondern bewahrt den Anwender auch vor teuren Anlagenstillständen und Produktionsausfällen.

„Ist die Geräte-Software in der gesamten Anlage auf dem richtigen Stand?“

Idealerweise geht die verwendete Diagnoselösung über das reine Überwachen hinaus und bietet zusätzliche Funktionalität zur Netz- und Geräteverwaltung (Inventurdatenmanagement). Neben dem aktuellen Gerätestatus gewinnt der Anwender einen Überblick über die im Netz verwendeten Gerätekonfigurationen. Werden beispielsweise einige Firmware-Stände als sicherheitskritisch erachtet, können sämtliche Komponenten überprüft und aktualisiert werden. Überfällige Firmware-Updates werden ebenfalls angezeigt und können nachgeholt werden.

Netzstatus auf einen Blick – Entweder vor Ort oder über Fernzugriff

Die Diagnosedaten werden dezentral im Anlagennetz gesammelt und stehen anschließend in einem übersichtlichen System zur Auswertung bereit. Das liefert dem Anlagenbetreiber den aktuellen Netzzustand „auf einen Blick“ und ermöglicht eine einfache Weitergabe der Diagnosedaten an überlagerte Überwachungssysteme und die Leittechnik (z.B. MES, SCADA, ERP). Zudem erleichtert es dem Wartungspersonal das Arbeiten in einem einheitlichen System und macht diese Daten auch den Leitungs- und Management-Ebenen zugänglich, um daraus KPI-Kennzahlen abzuleiten (z.B. „Overall Equipment Effectiveness“, OEE).

Die Netzüberwachung kann vor Ort stattfinden – das Sammeln und Auswerten der Diagnosedaten findet direkt an der Anlage statt. Zur Fehlerbehebung befindet sich ein Experte direkt vor Ort, der im Fehlerfall – mit Unterstützung des Diagnosesystems – zielgenau eingreifen kann.

Die Diagnose kann ebenfalls mittels Fernzugriff durchgeführt werden (vgl. Abb. 1). Die Diagnosedaten werden dann an verschiedenen Anlagenstandorten gesammelt und über eine gesicherte Verbindung (z.B. VPN) von einer räumlich getrennten Wartungszentrale abgerufen. Lokale Netzfehler werden in der Anlage erkannt und an einer zentralen Stelle zur Fernwartung zusammengeführt. Im Fehlerfall wird die Anlagenwartung durch einen Experten „aus der Ferne“ unterstützt. Gestaltet sich die Fehlersuche aufwändiger, werden die Vorteile der Fernwartung schnell deutlich. Wird beispielsweise Expertenwissen zur Telegrammanalyse benötigt, ist das Instandhaltungspersonal ohne tiefgehendes Protokollverständnis häufig überfordert und auf die Anweisungen von routinierten Experten zur Fehlerbehebung angewiesen.

Softing als Partner für effiziente Netzdiagnose

Die Netzdiagnose wird damit zu einem wesentlichen Teil der Wartungsstrategie für einen effizienteren und kostensparenden Anlagenbetrieb. Um PROFIBUS bzw. Industrial Ethernet (z.B. PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP) zu überwachen, bietet Softing mit der Produktreihe TH SCOPE / TH LINK eine bewährte Lösung für Anlagenbetreiber. Damit wird die Netzdiagnose über den gesamten Lebenszyklus (Inbetriebnahme, Überwachung, Fehlersuche) einer Anlage mit einem Produkt abgedeckt.

Die schlanke Hardware TH LINK wird rückwirkungsfrei in das laufende Anlagennetz integriert und sammelt Diagnosedaten aller Teilnehmer. In der übergelagerten Software TH SCOPE werden diese Informationen gesammelt, ausgewertet und angezeigt. Dem Anwender stehen damit Inventur-, Zustands- und Diagnoseinformationen zur Verfügung (vgl. Abb. 2). Telegrammwiederholungen und verlorene Ethernet-Pakete werden erfasst und gegen einen konfigurierbaren Grenzwert gemessen. Das aktive Messverfahren des TH LINK gibt Aufschluss über den Quell- und Ziel-Port der Kabelverbindung und ermöglicht so ein zielgenaues Eingreifen in der Anlage (vgl. Abb. 3). Softing-Kunden sehen einen wesentlichen Vorteil in der automatischen E-Mail-Alarmierung von TH SCOPE, die Verschlechterungen des Buszustands sofort dem Anwender meldet. Er brauche nur nachzusehen, wenn eine E-Mail kommt und könne mit der integrierten Diagnosefunktion die Fehlersuche extrem eingrenzen, so Dirk Deckers, Mitarbeiter in der Abteilung Prozessleittechnik der Evonik in Essen. Zur Bedienung und Fehlersuche mit TH SCOPE ist kein Expertenwissen notwendig. Die zugeschnittene Diagnoselösung unterstützt damit das Wartungspersonal bei der effizienten Instandhaltung von Anlagennetzen.

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