Maschinenverfügbarkeit über die Feldbus-Konstruktion verbessern

Nach wie vor ist der Profibus im Maschinenbau in aller Munde und jedes Jahr kommen neue Maschinen hinzu, die mit diesem Feldbusprotokoll betrieben werden. Besonders in der Konstruktion wird ein wichtiger Grundstein für deren Langlebigkeit gelegt nach dem Motto: Nur ein zuverlässiger Feldbus ist ein guter Feldbus. Doch wie plant man sinnvoll, um für eine Maschine eine lange Standzeit zu sichern?

Als Hilfe für die Konstruktion können offizielle Richtlinien und Empfehlungen zu Rate gezogen werden, zum Beispiel DIN EN 60204, PNO-Richtlinien, VDI/VDE 2184. Doch sie enthalten wenig konkrete Werte für eine Anwendung in der Praxis. Und eine Sichtprüfung „Maschine läuft“ genügt den Qualitätsansprüchen für eine Inbetriebnahme, geschweige denn für ein langes Leben erst recht nicht. Es sollten ausreichende Reserven nachgewiesen werden, damit der Kommunikationsbus, salopp gesagt, nicht schon von Anfang an aus dem letzten Loch pfeift. Letzteres ist aufgrund fehlender Qualitätssicherungsschritte leider allzu oft Realität, wie man bei Indu-Sol aufgrund langjähriger Erfahrung mit der Diagnose von Feldbussen weiß.

Das Diagnosegerät Profibus-Inspektor gestattet eine Online-Analyse qualitätsrelevanter Ereignisse, wie zum Beispiel Fehlertelegramme, Wiederholtelegramme, Gerätediagnose-Daten, Neuanläufe und Bus-
Zykluszeit. Bild: Indu-Sol

Um Abhilfe zu schaffen, hat das Unternehmen klar definierte Empfehlungen für Konstruktion und Inbetriebnahme in einem eigenen Lastenheft zusammengefasst. Hier werden beginnend mit Qualitätsparametern, über die Dokumentation der Topologie bis hin zum Funktionspotentialausgleich eindeutige Werte ausgeschrieben und mit Abbildungen verdeutlicht.

Struktur mit Pfiff

Neben der Funktion ist es auch wichtig, die Überschaubarkeit und Einfachheit bei der Netzwerkstrukturplanung einzubeziehen und somit den Anforderungen der Wartung und Instandhaltung zu begegnen. Von Beginn an sind Einschränkungen ratsam, zum Beispiel was die Teilnehmeranzahl pro Segment betrifft. Hier empfehlen sich intelligente Mehrfachrepeater, die nicht nur kleine, übersichtliche Segmente schaffen, sondern auch eine logische und physikalische Analyse für jedes Segment durchführen. Zu beachten sind auch die Leitungslängen und die Übertragungsrate, die nicht nach Möglichkeit, sondern nach Erfordernis gewählt werden sollten. Legt man dann noch klare Vorgaben fest im Rahmen eines eigenen Monitoring-Systems, wird der spätere Betreiber mit längerer Lebensdauer und größerer Produktionssicherheit belohnt, wodurch letztlich auch dem Konstrukteur ein Lob gebührt. Ausgereifte Softwarewerkzeuge für die Netzwerkplanung schaffen dafür die Voraussetzungen, dass Planung und Realität übereinstimmen und das Netzwerk mit ausreichender Reserve funktioniert.

Konstruieren mit Prophylaxe

Die Zuverlässigkeit des Profibus, der Hauptschlagader des Automatisierungssystems, gilt es auch nach der Inbetriebnahme zu hinterfragen und zwar während der Produktionsphase. Denn auch ein Kommunikationsbus hält nicht ewig, sondern altert und verschleißt.

Mit der Software Promanage lassen sich sowohl Profibus- als auch Ethernet-, Profinet-, Can- und AS-i-Bus-Netzwerke überwachen. Bild: Indu-Sol

Hierbei spielt das Wissen um den vorhandenen Abnutzungsvorrat der Maschine eine große Rolle, der früher oder später aufgebraucht sein kann. Am Beispiel Mensch lässt sich der Wert einer Prophylaxe sehr gut verdeutlichen. Er kann optisch völlig gesund wirken, doch ein EKG beim Arzt offenbart plötzlich unerwartete Herzrhythmusstörungen. Diese Situation könnte von Kindesbeinen an oder erst durch Alterungserscheinungen entstanden sein. Im Umkehrschluss sollte daher bei einer Maschine eine kontinuierliche Zustandsanalyse der Kommunikationsqualität bereits bei der Konstruktion integriert werden, oder zumindest die erforderlichen Messstellen für Durchführung von zyklischen Messungen. Diese Überwachung ermöglicht eine Warnung vor dem Ausfall. Sie macht verdeckte Schwachstellen frühzeitig sichtbar, Wartungsmaßnahmen werden planbar und kostenintensive Stillstände lassen sich vermeiden. Ziel eines jeden Konstrukteurs ist es schließlich, dass die Maschine nicht nur bei der Inbetriebnahme funktioniert, sondern lange über die Gewährleistungsphase hinaus.

Fehlerfindung einfach gemacht

Ein lohnenswerter Beitrag des Konstrukteurs für den Instandhalter liegt in der Netzwerküberwachung mit dem Feldbus-Spitzel, dem sogenannten Profibus-Inspektor. Er erfasst sämtliche Geräte und analysiert alle qualitätsrelevanten Ereignisse wie zum Beispiel Fehlertelegramme, Wiederholtelegramme, Gerätediagnose-Daten, Neuanläufe und Bus-Zykluszeiten. Diese Daten werden teilnehmerbezogen analysiert und bewertet. Dank Triggermöglichkeiten und eines potenzialfreien Kontakts wird automatisch Alarm geschlagen bei Überschreitung definierter Schwellen.

Handelt es sich um verkettete Maschinen, also eine Anlage, empfiehlt sich zusätzlich die Überwachungssoftware Promanage. Diese sammelt die Informationen zur Kommunikationsqualität in industriellen Netzwerken von allen Profibus-Inspektoren. Für Ethernet fragt das System zusätzlich die Portstatistiken der managebaren Switche im Minutentakt ab. Mit ihr lassen sich sowohl Profibus als auch Ethernet-, Profinet-, Can- und AS-i-Netzwerke überwachen. Darüber hinaus können die minutengenauen Daten bis zu einem Jahr lang gespeichert werden.

Auf diese Weise lassen sich Trends exakt nachvollziehen und Schwachstellen frühzeitig erkennen, da immer nachvollziehbar ist, wer, wann, wie und mit wem kommuniziert hat. Gleichzeitig bilden diese Daten eine gute Basis für strategische Entscheidungen, zum Beispiel um festzustellen, an welcher Stelle eine Modernisierung der Anlage sinnvoll ist.

Das gesamte Leben einer Maschine liegt im Grunde in den Händen des Konstrukteurs. Mit diesem Bewusstsein, schon von Anfang an die Qualität der Kommunikationsnetzwerke überwachbar zu machen und sicherzustellen, steht dem zuverlässigen Langzeitbetrieb einer Maschine nichts mehr im Wege. do