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Kommunikationsschlagadern

Abb. 1 Der modulare INspektor in seiner Anwendung bei Profibus DP und PA

Zurzeit befindet sich die Prozess- und Verfahrenstechnik im Umbruch. Auch hier zu Lande beginnt man sich – wenn auch schweren Herzens – vom geliebten 4...20-mA-Sig­nal zu verabschieden. Schließlich sind die Vorteile der Feldbustechnik mittlerweile be­wiesen. Eines sollten die Anlagenbetreiber allerdings von Anfang an beachten, um schmerzhafte Erfahrungen zu vermeiden: Auch ein Feldbus ist nicht „unsterblich“, sondern altert und verschleißt. Deshalb ist eine permanente Überwachung und kontinuierliche Zustandsanalyse der Kommunikationsqualität im Sinne eines „Condition Monitoring“ unabdingbar. Die Warnung vor dem Ausfall macht verdeckte Störer frühzeitig sichtbar, Wartungsmaßnahmen werden planbar und kostenintensive Anlagenstillstände lassen sich vermeiden.

Feldbussysteme machen dem Anlagenbetreiber auch in der Prozess- und Verfahrens­technik das Leben leichter: Sie reduzieren den Installationsaufwand und bieten umfassende Kommunikations- sowie Diagnose­möglichkeiten im Hinblick auf die Prozessoptimierung. Die Menge der Informationen, die schnelle Übertragung sowie die komplexe Verarbeitung und Visualisierung ­wären ohne prozessnahe Netzwerktechnik nicht möglich.

Wie zuverlässig arbeitet die Netzwerktechnik?

Die langfristige Zuverlässigkeit dieser „Kom­munikationsschlagadern“ wird nach der Inbetriebnahme jedoch selten hinterfragt. Meist begnügt man sich mit den Aussagen „funktioniert“ oder „funktioniert nicht“. Ein in der Praxis möglicher Zustand „funktioniert gerade noch so“ wird bei der Beurteilung kaum in Betracht gezogen. Das ist fahrlässig, wie ein Zitat aus dem Vorwort der VGB-Richtlinie (*) eindeutig belegt: „In jüngster Zeit treten nun mit zunehmender Häufigkeit Teilausfälle in den Automatisierungssystemen, Totalausfälle des Bussystems und Totalausfälle des gesamten Leitsystems auf, deren Ursache in der zunehmenden Zentralisierung und dem Einsatz von Standardkomponenten aus der IT- und Kommunikationstechnik liegen. Im Hinblick auf die hochwertigen Produktionsanlagen ist es daher zwingend notwendig, bei der Konzeption von Leitsystemen Ausfälle von sensiblen zentralen Komponenten wieder verstärkt in Betracht zu ziehen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen…“

Nicht zwangsläufig jedoch bedeutet Wartung im Feldbus hohen Aufwand oder eine große Menge Expertenwissen, denn inzwischen gibt es Diagnose- und Instandhaltungstools, die leicht einzurichten sind und sich obendrein auch noch einfach bedienen lassen. Diese helfen einen (ungeschriebenen) Qualitätsstandard zu schaffen und zu sichern.

Nur eine IP-Adresse für die Überwachung von bis zu fünf Netzwerken

Die Indu-Sol GmbH bietet jetzt eine vor allem für die Prozess- und Verfahrenstechnik interessante Weiterentwicklung der bewährten Inspektor-Produktfamilie, die sich sowohl für die permanente Überwachung eines Bussystems als auch die temporäre Kurzeitanalyse eignet.

Der neue modulare Feldbuswächter (Abb. 1) kann durch den modularen Aufbau mehrere Busstränge, auch aus einem Mix von Profibus DP und Profibus PA, gleichzeitig überwachen. Gerade in diesem Einsatzbereich erweist sich das als sehr praxisgerecht, da hier die meisten Steuerungen über beide Bussysteme kommunizieren. Der als flexibles Bausteinsystem konzipierte Feldbuswächter erleichtert durch seine Struktur die Feldbusüberwachung deutlich:

Er besteht aus einem Kopfmodul und bis zu fünf aneinanderreihbaren Erweiterungsmodulen. Das Kopfmodul (Abb. 2) dient zum direkten Auslesen der Daten oder auch zur Anbindung an das vorhandene Ethernet zum Zweck der Fernabfrage. Damit ist es möglich, gleichzeitig bis zu fünf Erweiterungsmodule parallel unter einer IP-Adresse zu erreichen, was die Kommunikation mit der Leitebene vereinfacht.

Für einen Mix aus Profibus DP und Profibus PA

Bei den Erweiterungsmodulen sind unterschiedliche Kombinationen von DP- und PA-Modulen möglich. Jedes dieser Module ist ein dezentraler „Telegrammwächter“, der für den temporären und permanenten Einsatz zur Überwachung des logischen Daten­verkehrs entwickelt wurde. Alle wichtigen Ereignisse wie beispielsweise Fehlertelegramme, Telegrammwiederholungen, Modul­ausfälle, Diagnosedaten und Zykluszeiten werden erkannt, bewertet, zwischengespei­chert und über eine Weboberfläche angezeigt. Zusätzlich wird jedes Ereignis als Telegramm-Snapshot abgespeichert.

Die PA-Module sind doppelt ausgeführt und können somit zwei PA-Segmente paral­lel überwachen. Mit der zentralen Monitoring Software „PROmanage“ lassen sich bis zu 500 Busstränge mittels Inspektoren über die jeweiligen Kopfmodule von einer zentralen Stelle (separater Server) aus über das Standard Ethernetprotokoll (SNMP) abfragen, bewerten und speichern. Eine OPC-Schnittstelle ermöglicht die Integration der Meldungen aus den jeweiligen Netzwerkzuständen in das Leitsystem und somit in das bestehende „Fehlermanagementsystem“. Dank eines in der Hardware integrierten Webservers kann der Netzwerkzustand, aber auch ohne weitere Software auf jedem PC mittels Internetbrowser teilnehmerbezo­gen als Matrix angezeigt werden. Die übersichtliche grafische Darstellung mit farblicher Hinterlegung der Teilnehmerzustände, ähn­lich einer Ampelfunktion, macht die Analyse einfach und für jedermann plausibel. Damit steht mit dem modularen Inspektor für Profi­bus DP und PA eine praxisgerechte Feldbusüberwachung zur Verfügung. Der modulare Aufbau erschließt aber noch weitere Möglichkeiten.


Abb. 2 Das Kopfmodul dient zur Anbindung an das vorhandene Ethernet. Dadurch wird für bis zu fünf Erweiterungsmodule nur eine IP-Adresse benötigt


Abb. 3 Mit dem FDT/DTM-Modul ist Parametrierung parallel zu den Analysen möglich

Parametrierung parallel zu den Analysen

So wurde für den Profibus PA ein FDT/DTM-­Modul entwickelt (Abb. 3). Dieses Modul wird dadurch zu einem Master Klasse 2, der die jeweiligen Feldgeräte über Ethernet parametrieren und konfigurieren kann. Die Analysen laufen dabei unbehelligt weiter und der Anwender spart sich ein zusätzliches Gerät, da der Buswächter sowohl die Parametrierung als auch die Überwachung des Feldbusses übernimmt. Für die Zukunft lässt der modulare Aufbau aber auch noch weitergehende Überlegungen zu. So könnte der Buswächter z.B. demnächst auch Repeaterfunktionen übernehmen. Auch in puncto physikalischer Überwachung gibt es noch interessante Weiterentwicklungs­möglichkeiten, um die Netzwerkqualitätskon­trolle noch weiter voranzutreiben und damit die Sicherheit für den Anlagenbetreiber zu erhöhen.

*Quellenangabe: Richtlinie zur Vermeidung und Beherrschung von Leittechnikausfällen, VGB-R 170 A1, 1. Ausgabe 2005, herausgegeben von VGB PowerTech e.V, zu beziehen bei: VGB PowerTech Service GmbH, Verlag technisch-wissenschaftlicher Schriften, Postfach 103932, 45039 Essen

Stichwörter:
Prozesstechnik, Verfahrenstechnik, Wartungsmaßnahmen, Feldbussysteme, Installationsaufwand, IT- und Kommunikationstechnik, Indu-Sol GmbH, PA-Module, Fehlermanagementsystem,

C&M 3 / 2012

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe C&M 3 / 2012.
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