Viele Anwender halten Feldbusse nach wie vor für zu komplex und sind der Auffassung, dass diese deshalb nur von Spezialisten beherrschbar sind. Diese Einschätzung beruht auf Erfahrungen aus der Anfangszeit der Feldbusse und war zumindest aus damaliger Sicht nicht ganz unbegründet: Tatsächlich erfolgten die ersten Messungen mit Multimeter und Oszilloskop und nur wenige Experten konnten so überhaupt Aussagen bezüglich des Zustands von Feldbus und Feldgeräten treffen. Die Instandhaltung beschränkte sich dementsprechend auf Fehlersuche und -behebung – das heißt auf die reine Instandsetzung!

Anfang der 90er Jahre kam die erste Generation spezieller Feldbus-Diagnosegeräte auf den Markt. Dabei handelte es sich um Busmonitore zur Protokollanalyse, welche immer noch stark auf die Anforderungen von Spezialisten und auf die Fehlersuche ausgerichtet waren. Erst den Geräten der aktuellen zweiten Generation gelang es etwa ab der Jahrtausendwende, sowohl die Bedienbarkeit, als auch die Darstellung der Mess-Ergebnisse auf die Erfordernisse eines breiteren Anwenderkreis auszurichten. Auf der Ebene der Buskommunikation werden dabei alle Telegramme einer laufenden Anlage „mitgehört“, analysiert und bei Bedarf zur späteren Detailauswertung gespeichert. Neben der Buskommunikation lässt sich mit einer solchen Lösung die Busphysik abdecken, wo leitungsbezogene Messungen und Qualitätsanalysen der Signale eine wichtige Rolle spielen. Sogar die Topologie einer bestehenden Anlage kann auf diese Weise messtechnisch ermittelt und überprüft werden.

Protokollanalysatoren arbeiten in zwei Betriebsarten: In der ersten, „klassischen“ Betriebsart erfolgt eine Aufzeichnung und Darstellung von Telegrammen mit diversen Trigger- und Filtermöglichkeiten bezüglich Profibus-Diensten, Adressen und Daten. Ereignisse, wie etwa fehlende Telegramme, Wiederholungen, Neuanläufe und Diagnosen, werden aufsummiert. Sowohl für die Bedienung als auch die Interpretation der Ergebnisse ist meist Expertenwissen erforderlich.

Die zweite, erst in letzter Zeit hinzugekommene Betriebsart ist ein Diagnosemodus, in welchem der Zustand aller Busteilnehmer permanent analysiert und visualisiert wird. Nutzdaten wie Eingangs- und Ausgangsdaten, Parametrierungs- und Konfigurationsdaten sowie Diagnosemeldungen werden decodiert. In Verbindung mit zusätzlichen Ereignis- und Diagnosehistorien macht ein solcher Diagnosemodus die Auseinandersetzung mit einzelnen Telegrammen weitgehend überflüssig. Die Interpretation erfolgt automatisiert, wobei das Expertenwissen in der Software zur Verfügung steht.

Permanent das „Ohr“ am Bus

Soviel zum bisherigen Status quo. Einen völlig neuen Ansatz bietet die dauerhafte Bus-Überwachung, welche erstmals eine zustandsbasierte Instandhaltungsstrategie ermöglicht. Grundlage hierfür ist eine Baugruppe wie der Profibus-Inspektor BC-502-PB von Softing, mittels derer sich langfristige Trends hinsichtlich kritischer Veränderungen erkennen lassen. Basierend auf der Protokoll-Analyse überwacht das auf Hutschiene montierbare Gerät permanent den gesamten Datenverkehr auf dem Bus und registriert beziehungsweise zählt alle relevanten Fehler-Ereignisse. Hierzu zählen:

• Gerätefehler/Diagnosen,
• Fehlertelegramme,
• Wiederholtelegramme,
• Neuanläufe von Busteilnehmern und
• Veränderungen der Buszykluszeit.

Auf der Grundlage dieser Informationen ist auch ein sich langsam verschlechternder physikalischer Zustand des Feldbusses und der angeschlossenen Geräte erkennbar. Bei Wartungsbedarf – sprich bei der Erkennung kritischer Veränderungen, welche zu ungeplanten Anlagenstillständen führen können – alarmiert der Profibus-Inspektor das Betriebspersonal. Kritisch ist beispielsweise die Überschreitung einer parametrierten Anzahl von Fehler-Ereignissen pro Zeiteinheit. Die Alarmierung erfolgt über einen Meldekontakt an die SPS oder über das Netzwerk. Der Detailstatus der Diagnose lässt sich bei Alarmierung lokal am Gerät oder über Netzwerk im Web-Browser abfragen, wofür keine Software-Installation erforderlich ist.

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Diagnose der Buskommunikation auf einen Blick ”“ der Experte steckt im Gerät.

Auch die Parametrierung der Grenzwerte erfolgt auf diesem Weg. Bei der Netzwerkversion verwaltet ein Server zentral alle Ereignisse und Alarme von bis zu 40 Inspektoren in einer Datenbank. Diese Datenbank bietet zusätzliche Analysefunktionen sowie die Möglichkeit, bei ausgewählten Fehler-Ereignissen Ausschnitte des gesamten Telegrammverkehrs aufzuzeichnen.
Durch den Einsatz eines solchen Bus-Inspektors ergeben sich im Vergleich zu bisherigen Lösungsansätzen diverse Vorteile: Unabhängig von der Anzahl der physikalischen Segmente ist nur jeweils ein Inspektor pro Busstrang erforderlich. Das Gerät arbeitet absolut rückwirkungsfrei und ist damit jederzeit ohne Beeinträchtigung des laufenden Anlagenbetriebs nachrüstbar, gegebenenfalls auch temporär. Des Weiteren sind keine Busadresse und keine Änderungen des SPSProgramms erforderlich. Die Funktionalität ist vollständig „herstellerneutral“, das heißt unabhängig vom Typ der eingesetzten Steuerung und der anderen Busteilnehmer. Die Netzwerkversion ermöglicht sogar eine zentrale Alarmierung für verschiedene Feldbussysteme.