Netzüberwachung als Bestandteil der Condition Monitoring-Strategie
Dem Netzausfall vorbeugen
Um Anlagen langfristig am Laufen zu halten und ungeplante Stillstände zu vermeiden, sind laufend Wartungsarbeiten notwendig. Dabei stellt konsequentes Condition Monitoring ein Werkzeug dar, um lediglich defekte Bauteile auszutauschen und zudem die Restlaufzeiten der Anlage zu verbessern. Da für den fehlerfreien Betrieb von Anlagen der Datenaustausch zwischen den Einzelkomponenten eine wichtige Voraussetzung ist, sollte dabei insbesondere der Überwachung des Kommunikationsnetzes Rechnung getragen werden. Diese Aufgabe übernehmen stationäre Diagnosegeräte.
Bild: Softing Industrial Automation
Alle Komponenten von Anlagen sind einem permanenten Alterungsprozess unterworfen. Um diese am Laufen zu halten und teure Stillstandszeiten zu vermeiden, sind deshalb laufend Wartungsarbeiten notwendig. Dabei sollen aus Kostengründen nur die wirklich defekten Bauteile ausgetauscht und so die Restlaufzeiten der Anlage optimiert werden. Um dies zu ermöglichen, ersetzt im Rahmen von Condition Monitoring eine passende Strategie zur Zustandsüberwachung die bisher übliche reaktive oder präventive Instandhaltung. Da für den fehlerfreien Betrieb von Anlagen der Datenaustausch zwischen den Einzelkomponenten eine wichtige Voraussetzung ist, sollte in einer Condition Monitoring-Strategie insbesondere auch die permanente Überwachung des Kommunikationsnetzes einbezogen werden. Diese Aufgabe übernehmen stationäre Diagnosegeräte.
Auch das Anlagen-Netzwerk ‚altert‘
Für den Datenaustausch in Anlagen kommen heute verbreitet Feldbusse und industrielle Ethernet-Netze zum Einsatz. Wichtige Vertreter sind Profibus und Profinet. Bei diesen Kommunikationsnetzen wird oft davon ausgegangen, dass der Datenaustausch einfach funktioniert. In der Realität zeigt sich aber, dass neben den elektronischen Bauteilen der Komponenten auch das Netz selbst ‚altert‘. Hier führen Ereignisse wie Oxidation oder mechanische Beanspruchung dazu, dass Probleme bei der Verkabelung, an Klemmstellen oder an Steckverbindern auftreten. Da die entsprechenden Kommunikationsstandards sehr robust ausgelegt sind, haben diese Ereignisse meistens keine sofortigen Auswirkungen auf den Datenaustausch, sodass sie zunächst nicht bemerkt werden. Dennoch verringert sich dadurch die Betriebsreserve für die Buskommunikation langsam über die Zeit, was schließlich zum Ausfall des Datenaustauschs und damit zum Stillstand der gesamten Anlage führen kann. Die Auswirkungen eines solchen Ausfalls werden typischerweise dadurch verstärkt, dass für dessen Behebung Spezialisten notwendig sind, die ausgerechnet dann nicht vor Ort verfügbar sind. Dies gilt für den Einsatz von Profibus genauso wie für Profinet, welcher zudem eine erhöhte Komplexität aufweist.
Permanente Netzüberwachung
Vor diesem Hintergrund sind Lösungen gefragt, die das Kommunikationsnetz kontinuierlich überwachen. Bei einer Verringerung der Betriebsreserve können entsprechende Systeme Anlagenbetreiber rechtzeitig vor einem Ausfall warnen – und die Durchführung entsprechender Wartungsmaßnahmen veranlassen. Dabei ist es wichtig, dass die Überwachungsergebnisse ohne aufwändige Besuche vor Ort aus der Ferne zugreifbar sind und in einer Form dargestellt werden, in welcher die Daten für einen breiten Anwenderkreis ohne spezielle Detailkenntnisse verständlich sind. Softing Industrial Automation hat für diese Aufgabe die Produkte Profibus-Monitor und Profinet-Monitor entwickelt. Diese Geräte lassen sich rückwirkungsfrei sowie ohne Hard- oder Software-Änderungen in das jeweilige Netz, auch von bestehenden Anlagen, einbinden. Für die Durchführung einer permanenten Netzdiagnose werden die Systeme stationär im Schaltschrank verbaut.
Anlagentelegramme detailliert auswerten
Zum Erkennen der Verringerung der Betriebsreserve und insbesondere kritischer Veränderungen bietet sich die langfristige und lückenlose Überwachung der Netzkommunikation an. Dazu werden über das System alle Telegramme der Anlage ‚mitgehört‘, analysiert und bei Bedarf zur späteren Detailauswertung aufgezeichnet. Insbesondere umfasst die Analyse eine ‚Live List‘ mit Zustandsinformationen aller Kommunikationsteilnehmer, Ereigniszähler für Telegrammwiederholungen, Geräteneuanläufe und -diagnosen sowie zyklische und gegebenenfalls azyklische Ein- und Ausgangsdaten der Feldgeräte. Darüber hinaus werden Parametrierungs- und Konfigurationsereignisse der Geräte und Diagnosemeldungen festgehalten sowie die Diagnosehistorie protokolliert.
Die Verschlechterung des physikalischen Buszustands ist dabei aus entsprechenden Informationen wie inkorrekte Telegramme, Fehler- und Wiederholtelegramme, Diagnosemeldungen, sichtbare Veränderungen der Zykluszeit oder die Anzahl der Geräteneuanläufe erkennbar. Dazu werden in den beiden Komponenten Grenzwerte, etwa die maximale Anzahl von Wiederholtelegrammen pro Minute, festgelegt. Bei einer Überschreitung dieser Grenzwerte wird ein entsprechender Alarm ausgelöst.
Entfernter Zugriff auf Diagnoseergebnisse
Für den Zugriff auf die Ergebnisse der Netzüberwachung einschließlich der Ergebnisse der Netzdiagnose stellt der Anbieter einen integrierten Web-Server zur Verfügung, auf den Anwender von beliebigen Internetbrowsern aus der Ferne zugreifen können. Auf diese Weise wird etwa die Einbindung in eine zentrale Bedienstation oder der weltweite Zugriff unterstützt. Daneben kann eine Alarmierung etwa über die Auswertung eines Meldekontakts im Steuerungsprogramm oder über das SNMP-Protokoll innerhalb eines Ethernet-Netzwerkes erfolgen. Damit können übergeordnete Condition Monitoring-Systeme aufgebaut werden, die etwa eine Kombination der Netzdiagnose mit Prozessdaten möglich machen und so eine genauere Ermittlung der Ursachen von Fehlern und Störungen erlauben.
Außerdem lassen sich auf diese Weise werks- und herstellerübergreifende Daten aus verschiedenen Prozessen zentral sammeln, mit Detailinformationen speichern und so gezielt Diagnosen durchführen. Damit bieten die Geräte eine Plattform für die umfassende Netzüberwachung in Echtzeit. Über die unterstützten Schnittstellen lassen sie sich auch in umfassende Condition Monitoring-Gesamtkonzepte integrieren. Die Informationssicherheit ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Aspekt: Um unautorisierte Eingriffe in den Produktionsprozess beim Einsatz der Produkte zu unterbinden, gestatten weder der entfernte Zugriff auf den Web-Server noch die Einbindung in ein Condition Monitoring-System den Zugang auf das Werkhallen-Netz.
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