Condition Monitoring des Feldbusses by wau53029

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									                                                                                A N L AG E N B E T R I E B & I N S TA N D H A LT U N G       83


Condition Monitoring des                                                                                              Beitrag als PDF auf
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Feldbusses




                                                                                                                                            ANLAGENBE TRIEB &
                                                                                                                                            INSTANDH ALTU NG
Neue Konzepte zur integrierten Planung, Diagnose und
Dokumentation von Profibus-Netzwerken

Mit Condition-Monitoring-
Konzepten kann den enorm
kostspieligen Anlagenstillstän-
den vorgebeugt werden. Leider
kommt dabei dem Feldbus
als kritisches Physical Asset
häufig zu wenig Beachtung zu.
Vollständig integrierte Konzepte
der Feldbusdiagnose bieten
jetzt die Möglichkeit einer
umfassenden Überwachung in
allen Lebensphasen der Anlage
und ermöglichen den Übergang
von einer reaktiven zu einer                                                                          Abb. 1:
                                                                                                      Dank einfach zu bedienender Tools
zustandsbezogenen Instandhal-                                                                         ist nun ein Weg von der reaktiven
tung von Feldbus-Netzwerken.                                                                          zur zustandsbezogenen Instandhal-

  ■  Norbert Dietz, Steffen Himstedt
                                                                                                      tung von Feldbussen möglich.




  M
          it der steigenden Verbreitung       Vorteile einer leistungsstarken Diagnose     oder Repeater entwickelt wurden und die
          von Feldbusinstallationen ge-       von Feldbussystemen im Praxisalltag auch     Feldgeräteimplementierungen erleichtert
          winnt neben der Diagnose von        erzielt werden. Dazu wurden von Trebing      worden sind, wurden viele Probleme in
Feldgeräten, auch die Diagnose von Feld-      & Himstedt und abacon-IT nun vollstän-       der Vergangenheit erkannt und dank des
bussen zunehmend an Bedeutung. Der            dig integrierte Diagnosekonzepte von der     gestiegenen Reifegrads der Gerätetechnik
Schwerpunkt liegt hierbei nicht mehr nur      Planung über die Inbetriebnahme bis hin      auch bereits überwunden. Mit der Verfüg-
auf dem Aufbau der Kommunikation wäh-         zur Instandhaltung von Feldbusinstallatio-   barkeit von Installationsanleitungen erhiel-
rend der Inbetriebnahme, sondern stärker      nen geschaffen. Damit kann ein durchgän-     ten die Anwender wichtige Hinweise zum
auf dem dauerhaften unterbrechungsfreien      giges Asset- und Datenmanagement für         Vorgehen bei der Installation. Errichter-
Betrieb. Dazu müssen die Betreiber bei der    die eingesetzten Feldgeräte und Feldbusse    messungen und physikalische Bus-Checks
Nutzung von Diagnoseinformationen um-         über den gesamten Life-Cycle der Anla-       bringen dabei zusätzliche Sicherheit durch
denken. Nur so können die theoretischen       ge aufgebaut werden. Erstmals lassen sich    Überprüfung und Dokumentation der feh-
                                              Planungsdaten mit Real-Time-Parametern       lerfreien Installation. Insbesondere in der
                                              und Kenngrößen in einem webbasierten         Chemie- und Pharmaindustrie ist dies teil-
 AUTO R                                       Portal abgleichen. Damit ermöglicht die      weise auch vorgeschrieben. Das Durchfüh-
 Steffen Himstedt                             Software einen umfassenden Überblick         ren von regelmäßigen Wiederholmessun-
 ist Geschäftsführer bei Trebing & Himstedt   über die Anlage und ihren Zustand.           gen im Laufe des Anlagenlebens ist eine
 Prozessautomation in Schwerin                                                             wichtige zusätzliche Maßnahme, um Ver-
 T +49/385/39572-0                                                                         änderungen zu erkennen.
 F +49/385/39572-22                           Nutzung der Diagnose und
                                              Fehlersuche heute                               Leider gibt es trotz der Fortschrit-
 shimstedt@t-h.de
                                                                                           te weiterhin ungelöste Punkte, die nicht
 Norbert Dietz                                In den ersten Jahren der Feldbustechnik      ausreichend berücksichtigt werden. Der
 ist Geschäftsführer von abacon-IT in         lag der Fokus aller Anstrengungen auf der    Schwerpunkt der Aufmerksamkeit der
 Neukirchen-Riebelsdorf                       möglichst reibungsfreien und schnellen       Anwender bei Diagnosekonzepten liegt
 T +49/669491/91-01                           Inbetriebnahme der Feldbusinstallation.      bislang fast ausschließlich auf den Feldge-
 Fax +49/669491/91-03                         Da in den vergangenen Jahren leistungs-      räten. Der Feldbus als Physical Asset fin-
 info@abacon-it.de
                                              fähigere Komponenten wie Kabel, Stecker      det dagegen nur wenig Beachtung. Dabei >


P&A-Kompendium 2007/2008 | www.PuA24.net
84   A N L A G E N B E T R I E B & I N S TA N D H A LT U N G

                                                                                                     Profibus-Netze verraten im Telegramm-
                                                                                                     verkehr viel über den Zustand der ein-
                                                                                                     zelnen Teilnehmer (z.B. Kenngrößen wie
                                                                                                     Fehler- und Wiederholtelegramme, Zy-
                                                                                                     kluszeiten). Diese Informationen gilt es für
                                                                                                     den Anwender auswertbar zu machen, um
                                                                            Abb. 2:
                                                                                                     im Vorfeld auf etwaige Störungen im Bus-
                                                                            Der Datenaustausch
                                                                            zwischen dem Pla-        system zu reagieren. Der Bedarf nach einer
                                                                            nungs- und Dokumen-      einfachen, schnellen und verständlichen
                                                                            tationssystem AN&PI      Busdiagnose wächst dabei zunehmend.
                                                                            und dem Online-
                                                                            Diagnose-Tool Profibus
                                                                                                     Dazu gehören sowohl die Fehlervermei-
                                                                            Scope ermöglicht die     dung als auch das schnelle Auffinden von
                                                                            integrierte Diagnose     Fehlern, um die Anlagenverfügbarkeit zu
                                                                            über alle Lebensphasen   erhöhen und die Ausfallzeiten zu verrin-
                                                                            der Anlage.
                                                                                                     gern. Um die vom Bussystem gelieferten
                                                                                                     Diagnoseinformationen zu nutzen, müs-
     ist der Feldbus als Kommunikationsader           wichtige Informationen wie gerätespe-          sen sie zunächst detektiert werden und
     Systembestandteil der Anlage und hat we-         zifische Diagnosen im Leitsystem unter-        dann für den Anwender verständlich auf-
     sentlichen Einfluss auf die Anlagenverfüg-       drückt oder nicht ausgewertet werden.          bereitet sein, d.h. in Klartext und nicht in
     barkeit.                                             Um die Verfügbarkeit zu steigern, wer-     Hex-Code dargestellt. Dies übernimmt
         Bei Ausfällen des Feldbusses werden          den darum zukünftige andere Strategien         ein steuerungsunabhängiges Online-Di-
     die Probleme oft nicht systematisch analy-       verbunden mit einem kontinuierlichen           agnose-Tool wie der Profibus Scope von
     siert, um die Ursachen zu finden, sondern        Monitoring und der Auswertung aller            Trebing & Himstedt, das von Beginn an
     durch Ausprobieren, z.B. durch einen             verfügbaren Diagnosen benötigt. Das Ziel       auf die Bedürfnisse der Instandhaltung
     Neustart des Masters oder das Hinzufügen         muss sein, von der reaktiven zur zustands-     und den Anlagenbetrieb ausgelegt wurde
     eines Repeaters behoben. Ein Grund für           bezogenen Instandhaltung von Feldbus-          und heute eines der am meisten genutz-
     dieses unsystematische Vorgehen ist, dass        sen zu gelangen.                               ten Tools zum Condition Monitoring von
     das Instandhaltungspersonal im Umgang                                                           Profibus-Netzen darstellt. Eine grafische
     mit Diagnosetools nicht ausreichend ge-          Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit              Darstellung inklusive Ampel-Funktion
     schult ist. Das führt oftmals zu einem Bus-                                                     gibt einen umfassenden Überblick über
     betrieb, der von Ausfall zu Ausfall - ohne       Eine effektive Erhöhung der Anlagenver-        das gesamte Netzwerk und dessen aktuel-
     Vorwarnung läuft.                                fügbarkeit kann nur erreicht werden, wenn      len Zustand (inklusive aller Teilnehmer).
         Auf der anderen Seite sind viele der         über den gesamten Lebenszyklus ein ganz-       Die Diagnosemeldungen werden in Klar-
     Diagnosetools für die Verwendung als             heitliches Diagnosekonzept etabliert wird.     text anzeigt, statistische Kenngrößen wer-
     Instandhaltungswerkzeug nicht optimal            Dieses Konzept muss die Bedürfnisse der        den kontinuierlich ermittelt und auch die
     geeignet. Der Fokus liegt zu sehr auf der        Instandhaltung berücksichtigen.                automatische Generierung von Prüfproto-
     Telegrammanalyse und dem Auffinden                  Jede dieser Einzelmaßnahmen ist zwar        kollen ist möglich.
     von Fehlern. Zur Interpretation der Mess-        in der Praxis durch den Einsatz verschie-          Die entscheidende Aufgabe besteht
     ergebnisse werden dann Spezialisten oder         dener Tools realisierbar, aber der eigentli-   nun darin, ein Konzept zu entwickeln,
     externe Dienstleister benötigt.                  che Nutzen kommt erst zum Tragen, wenn         diese Diagnosedaten über den gesamten
         Auf der Seite der Feldgeräte muss lei-       diese Maßnahmen in ein Gesamtkonzept           Lebenszyklus zusammenzuhalten, zu ma-
     der festgestellt werden, dass aufgrund des       integriert und langfristig und kontinuier-     nagen und mit Planungs- und Dokumen-
     Auftretens zu vieler Meldungen, oftmals          lich durchgeführt werden.                      tationstools zu verbinden.

      KURZ GESAGT                                                                                    Durchgängig integrierte
      Fünf Punkte zur optimalen Profibus-Instandhaltung                                              Profibus-Diagnose
      ▶   Festlegen von Messmitteln, Diagnosetools, Qualitätsparametern und Zugangspunkten;
                                                                                                     Um Anlagenbetreibern ein umfassendes
      ▶   Durchführen von Errichter-, Abnahmemessungen;
      ▶   regelmäßige Kontrollmessungen zur Netzqualität;                                            Hilfsmittel zum Condition Monitoring
      ▶   Schulung des Instandhaltungspersonals auf Feldbus-Grundlagen und Diagnosetools;            des Feldbus-Netzwerkes in allen Phasen
      ▶   integriertes Condition Monitoring für den Feldbus.                                         des Life Cycles zur Verfügung zu stellen,
                                                                                                     wurde das Online-Diagnose-Tool Profi-




                                           Kostensparer!
                                           Dampfmengenmessung druckverlustarm mit PtB-geprüfter Genauigkeit von 0,4%.
                                           Preiswert, installationsfreundlich, wartungsfrei: deltaflow.


                                           www.systec-controls.de
                                                                                        A N L AG E N B E T R I E B & I N S TA N D H A LT U N G        85

   bus Scope (Trebing & Himstedt) um das
   ebenfalls am Markt etablierte Planungs-
   und Dokumentationssystem AN&PI der
   Firma abacon-IT erweitert.
      AN&PI (Automation Network & Pro-
   cess Information) ist ein System für die




                                                                                                                                                     ANLAGENBE TRIEB &
                                                                                                                                                     INSTANDH ALTU NG
   Planung, die Dokumentation und das In-
   betriebnahmemanagement von moder-
   nen Netzwerk- und Feldbusinstallationen
   einschließlich der zugehörigen Dokumen-
   tenverwaltung. Dabei sind folgende Funk-
   tionen verfügbar: detaillierte Installations-                                                                         Abb. 3:
                                                                                                                         Über ein Ethernet-
   dokumentation (Errichterprotokolle: zur                                                                               Profibus-Interface (xEPI)
   durchgängigen Dokumentation für die                                                                                   erfolgt ein zentraler
   Planung, Montage, Inbetriebnahme und                                                                                  Zugriff auf die Diagnose-
   Loop-Check), Inbetriebnahmemanage-                                                                                    informationen über
                                                                                                                         Ethernet.
   ment und Monitoring des Inbetriebnah-
   mefortschritts, Dokumentenverwaltung
   sowie eine ausführliche Gerätedokumen-          gerätespezifischen Diagnosemeldungen.            Leitebene bis zum Feld ausführlich gra-
   tation für Profibus DP-, PA-Geräte, Re-         Dabei wurde die 2006 von der Namur               fisch und tabellarisch dar. Die Netzqualität
   mote I/O und weitere Netzwerkkompo-             festgelegte NE107 bereits entsprechend           wird direkt sichtbar. Eine aufwändige kos-
   nenten.                                         berücksichtigt. Außerdem werden Kenn-            ten- und zeitintensive Fehlersuche durch
      Damit kann mit AN&PI die komplette           größen für die Qualität des Profibusnetz-        einen Messtechniker entfällt, der Anla-
   Anlage von der Leitebene bis zum Feldge-        werks wie die Anzahl der Telegrammwie-           genbetreiber kann bei Störungen rechtzei-
   rät dokumentiert werden. Herkömmliche           derholungen des Geräts und die Anzahl            tig eingreifen, gezielt reagieren und einen
   Planungstools wie z.B. Comos werden um          der Neustarts des Slaves angezeigt.              teuren Anlagenausfall verhindern.
   wichtige feldbusspezifische Informationen          In der Diagnose werden für jedes Gerät
   ergänzt.                                        auch die Tag-Nummer und der Langtext             Ausblick
      Den heute verfügbaren Planungs- und          angezeigt. Damit ist die Zuordnung der
   Dokumentationssystemen fehlen für die           Gerätediagnose wesentlich einfacher. In          Die Verknüpfung von Planungs- und On-
   Instandhaltung wichtige Rückmeldun-             der Dokumentation wird das gesamte An-           line-Informationen baut die entscheiden-
   gen aus dem Prozess. Viele Informatio-          lagennetzwerk von der Leitebene bis zum          de Brücke, um der Instandhaltung eine
   nen müssen mühsam manuell eingepflegt           Feld ausführlich grafisch und tabellarisch       professionelle Wartung von Feldbusnetz-
   werden. Dadurch sind sie oft nicht aktuell      dargestellt. Für die Profibuslinien ist es au-   werken zu ermöglichen. Condition Mo-
   und häufig inkonsistent.                        ßerdem möglich, die aktuellen Parameter          nitoring erfolgt nicht nur für wichtige
      Die neue Lösung ermöglicht nun die           des Netzwerks, wie Baudrate, Zykluszeiten        Einzelaggregate, sondern auch für den
   Übernahme von Planungsdaten, d.h. der           und den Status des Netzwerks abzufragen.         Feldbus als kritisches physikalisches Asset.
   geplanten Konfiguration des Feldbus-            Außerdem werden Kenngrößen des Netz-             Zukünftig können mit „Fingerprints“ die
   Netzes als Sollzustand, in den Profibus         werks wie die Anzahl der Neustarts, die          einzelnen Netze bewertet und verglichen
   Scope bevor eine Errichtermessung oder          Anzahl der Fehlertelegramme und die              werden. Durch den Übergang von der Ad-
   Update-Messung gestartet wird. Nach der         Anzahl der Telegrammwiederholungen               hoc-Fehlersuche zur vorbeugenden kenn-
   Messung kann die aktuelle Konfiguration         im Netz ermittelt und angezeigt. In der          zahlenbasierten Instandhaltung können
   in die Dokumentation zurückgespielt wer-        Liniendiagnose wird der Aufbau der Pro-          dann signifikante Einsparungen erzielt
   den. Übergeben werden dabei Informatio-         fibuslinie mit ihren Netzwerkkomponen-           werden. Wenn es nur gelingt einen Anla-
   nen wie auftretende Diagnosemeldungen           ten angezeigt, sodass der Anwender seine         genausfall pro Jahr zu verhindern, lassen
   und Prüfprotokolle mit Kenngrößen des           Anlage wiedererkennen und die Diagno-            sich bei komplexen Anlagen im Einzelfall
   Netzes (z.B. Anzahl der Fehler- und Wie-        sen leicht zuordnen kann.                        bis zu einer Millionen Euro Verlust ver-
   derholtelegramme).                                 Das neu entwickelte Konzept gibt einen        hindern.                                    ■
      Die spezielle und ausführliche Geräte-       umfassenden Überblick über die Anlage
   information wird nun abgerundet durch           und ihren Zustand. Eine übersichtliche
   die Darstellung des Gerätezustands mit          und verständliche Dokumentation stellt
   seinen Parametern und ausführlichen             das gesamte Anlagennetzwerk von der                              PAK70214




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