"Baukasten"-System für die Überwachung von Profibus DP und PA

Für eine zukunftssichere Prozess- und Verfahrenstechnik

Der modulare INspektor in seiner Anwendung bei Profibus DP und PA. Bild: Indu-Sol

Zurzeit befindet sich die Prozess- und Verfahrenstechnik im Umbruch. Auch hierzulande 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, die in Prozess- und Verfahrenstechnik kaum tolerierbar sind, lassen sich vermeiden.

Feldbussysteme machen dem Anlagenbetreiber auch in der Prozess- und Verfahrenstechnik das Leben leichter, gleichgültig ob Lackieranlage in der Automobilbranche, Kraftwerkstechnik, Gasspeicher, chemische oder biochemische Verfahren, Wasser- und Abwasseraufbereitung oder in der Papier- und Lebensmittelindustrie: Sie reduzieren den Installationsaufwand und bieten umfassende Kommunikations- sowie Diagnosemöglichkeiten in Hinblick auf die Prozessoptimierung. Die Menge der Informationen, die schnelle Übertragung sowie die komplexe Verarbeitung und Visualisierung wären ohne prozessnahe Netzwerktechnik nicht möglich. Wer auf der zukunftssicheren Seite sein will, muss zwangsläufig diese Vorteile nutzen.

Wie zuverlässig arbeitet die Netzwerktechnik?

Bild 1a: Erstes Bausteinsystem für die Überwachung von Profibus DP und PA: Der modulare INspektor

Bausteinsystem für die Überwachung von Profibus DP und PA: Der modulare INspektor.

Die langfristige Zuverlässigkeit dieser „Kommunikationsschlagadern“ wird nach der Inbetriebnahme jedoch selten hinterfragt. Meist begnügt man sich mit der Aussage „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….“

Allerdings bringen Anlagenbetreiber Wartung im Feldbus noch oft mit Aufwand, Oszilloskop, Telegrammanalyse und einer großen Menge Expertenwissen in Zusammenhang. Das ist jedoch nicht zwangsläufig so, denn inzwischen gibt es Diagnose- und Instandhaltungstools, die ohne großen Aufwand 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 Spezialisten für Bus-Instandhaltung der Indu-Sol GmbH beweisen dies jetzt mit einer vor allem für die Prozess- und Verfahrenstechnik interessanten Weiterentwicklung der mittlerweile in vielen Anwendungen bewährten Inspektor®-Produktfamilie, die sich sowohl für die permanente Überwachung eines Bussystems als auch die temporäre Kurzeitanalyse eignet.

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

Das Kopfmodul dient zur Anbindung an das vorhandene Ethernet.

Der modulare Feldbuswächter bietet noch mehr Eigenschaften, die ihn für den Einsatz in prozess- und verfahrenstechnischen Anlagen interessant machen. So kann er 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 aneinander reihbaren Erweiterungsmodulen. Das Kopfmodul 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

Bild 3: Modul für die Profibus-DP-Diagnose

Modul für die Profibus-DP-Diagnose.

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 Web-Oberfläche angezeigt. Zusätzlich wird jedes Ereignis als Telegramm-Snapshot abgespeichert.

Bild 4: Das Profibus-PA-Modul kann parallel zwei PA-Segmente überwachen

Das Profibus-PA-Modul kann parallel zwei PA-Segmente überwachen.

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 Ethernet Protokoll (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 „Fehler-Managementsystem“. 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:

Bild 5: Mit der Software PROmanage lassen sich die Bussysteme von zentraler Stelle überwachen und analysieren

Mit der Software PROmanage lassen sich die Bussysteme von zentraler Stelle überwachen und analysieren.

Parametrierung parallel zu den Analysen

So wurde für den Profibus PA ein FDT/DTM-Modul entwickelt. 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.

Bild 6: Mit dem FDT/DTM-Modul ist Parametrierung parallel zu den Analysen möglich

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

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 werden sich die Feldbusspezialisten sicher noch interessante Weiterentwicklungen einfallen lassen, um die Netzwerkqualitätskontrolle noch weiter voranzutreiben und damit die Sicherheit für den Anlagenbetreiber zu erhöhen.

 

Alle Bilder: Indu-Sol

*Quelle: 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

Nora Crocoll

Nora Crocoll

Studium Technische Redaktion, Praxis in der Elektronik-Industrie. Diplomarbeit in der Softwareentwicklung (XML-basierte Arbeitsumgebung für Redaktionsleitfaden). Seit 2005 als Autorin beim Redaktionsbüro Stutensee.

Karl-Heinz Richter

Geschäftsführer für Marketing & Vertrieb Indu-Sol GmbH

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