Zwei Siemens-Neuentwicklungen sollen Anwendern mit wenig Vorkenntnissen eine Hilfe sein

Zwei Diagnose-Tools von Siemens helfen bei der Erkennung physikalischer Fehler in der Installation von Profibussystemen und beim Aufspüren logischer Fehler in der Kommunikation der Systeme. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie etwaige Defekte leicht nachvollziehbar machen und so auch Nicht-Spezialisten schnell wichtige Informationen vermitteln.

Profibus DP ist das heute am weitesten verbreitete Feldbussystem. Dadurch und durch die intensive Nutzung auch in Anlagen mit hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit wächst der Bedarf nach einer einfachen und schnellen Diagnose des Busses selbst und der am Profibus angeschalteten Geräte.

Die Bedienoberfläche des Amprolyzers von Siemens.

Frühzeitige Fehlererkennung

Um im laufenden Betrieb vor Überraschungen sicher zu sein und um „schleichende" Fehler rechtzeitig zu erkennen, stehen verschiedene Diagnose- Tools zur Verfügung. Prädestiniert für die quasi kontinuierliche Online-Diagnose ist der Diagnose-Repeater. Der Diagnose-Repeater übernimmt alle Aufgaben eines Standard- Repeaters. Darüber hinaus werden zwei der drei Bus-Segmente – in der Regel die beiden abgehenden Segmente – zusätzlich auf eventuell auftretende Fehler überwacht. Bis zu neun Diagnose- Repeater sind in Reihe kaskadierbar, so dass sie auch Anlagen mit großer Ausdehnung (bis zu einem Kilometer) ausrüsten, betreiben und diagnostizieren lassen. Auch Anlagen mit einer räumlich weit verzweigten Die Bedienoberfläche des Amprolyzers von Siemens. Anordnung von Profibus-Teilnehmern, wie sie z.B. bei Großraumpressen in der Automobilindustrie anzutreffen sind, profitieren vom Einsatz des Diagnose-Repeaters. Er ermittelt automatisch die Netztopologie und stellt diese in Verbindung mit Step 7 auch grafisch dar. Der Anwender kann sich somit jederzeit eine Übersicht über die Topologie seiner Anlage verschaffen und die Position eines bestimmten DP-Slaves in dieser Topologie unmittelbar ablesen. So kann auch ein gestörter Profibus-Teilnehmer nicht nur anhand seiner Kennung bzw. Profibus-Adresse, sondern auch direkt in der Anlagentopologie identifiziert werden.

Diagnosepuffer dokumentiert Fehler

Der Diagnose-Repeater verfügt über einen Diagnosepuffer, in dem die aufgetretenen Fehler chronologisch eingetragen werden. Per Langzeitaufzeichnung und mit Hilfe von statistischen Auswertungen der Telegrammund Reflexionsfehlerrate wird es möglich, den Profibus kontinuierlich zu überwachen. Dabei werden auch die Ursachen für sporadische Fehler aufgedeckt, die sonst nur sehr schwer diagnostizierbar sind. Der Diagnose-Repeater trägt entscheidend dazu bei, derartige latente Störungen frühzeitig zu erkennen und zu beheben, bevor es zu einer weitreichenden Störung mit Anlagenstillstand und Produktionsausfall kommt.

Der Servicetechniker vor Ort wird dabei vom Diagnose-Repeater selbst Siemens. wirksam unterstützt. Fehlerart, Fehlerort, Fehlerursache und Tipps zur Fehlerbehebung werden im Klartext ausgegeben. Zur Interpretation der Situation und zur Fehlerbehebung kommt das Servicepersonal von daher in den meisten Fällen auch ohne spezielles Profibus-Know-how aus.

Der Diagnose-Repeater gibt Fehlerart, Fehlerort und Fehlerursache im Klartext aus.

Einfaches Lesen der Diagnose

Sämtliche vom Diagnose-Repeater gesammelten Informationen sind zudem in ASCII-Format hinterlegt. Sie können damit von jedem Profibus-Master, der den elementaren DPV1-Mechanismus „Datensatz lesen" beherrscht, ausgelesen und weiter verarbeitet werden. Damit ist es sehr einfach, die Diagnosedaten mit Step 7 auszulesen und nach MS-Excel zu exportieren. Der aktuelle Zustand der Kommunikation zwischen den Geräten der Anlage lässt sich mit diesem Verfahren rasch und ohne großen Aufwand dokumentieren. Leider schützen aber auch die besten Vorsorgemaßnahmen nicht vor dem Fall der Fälle, nämlich dass es manchmal im laufenden Produktionsbetrieb zu Störungen und Fehlern auf dem Bus oder in den Stationen selbst kommt. Dabei muss zwischen physikalischen und logischen Fehlern auf dem Profibus unterschieden werden.

Die Erkennung und Diagnose physikalischer Fehler leistet der Diagnose- Repeater. Zum Aufspüren logischer Fehler in der Kommunikation dient der Profibus-Monitor „Amprolyzer". Mit diesem Software-Tool ist es möglich, den Telegrammverkehr auf dem Profibus aufzuzeichnen und zu interpretieren. Der Amprolyzer liegt in der Version 3.1 für die Betriebssysteme Windows 2000 und XP vor. Den physikalischen Zugang zum Profibus leistet die Profibus-Schnittstellenkarte CP 5611.

Profibus-Grundkenntnisse reichen

Eine Vielzahl von Trigger- und Filtereinstellungen erlaubt die komfortable Selektion und Aufzeichnung des fehlerrelevanten Telegrammverkehrs in Echtzeit – und das bis zu einer Baudrate von 12 MBd. Obwohl sich das Tool primär an Service-Ingenieure und Entwickler wendet, ist seine Oberfläche so gestaltet, dass auch Anwender mit Profibus-Grundkenntnissen den Amprolyzer bedienen können. Der Anlagenbetreiber kann zumindest die Aufzeichnung des Telegrammverkehrs initiieren und die gesammelten Daten dann einem Spezialisten zur Auswertung schicken. Logische Busfehler, wie z.B. doppelt vergebene Teilnehmeradressen, durch EMV-Störungen verfälschte oder „defekte" Telegramme oder durch Fehlparametrierung gestörtes Bus-Timing werden auf diese Art zuverlässig aufgedeckt.

Fazit: Diagnose ohne spezielles Know-how

Die von Siemens angebotenen Diagnose- Tools machen das störungsrelevante Geschehen auf dem Profibus transparent. Mit ihrer Hilfe kann dem Anlagenbetreiber auf einfache Weise Hilfe zur Selbsthilfe bei physischen oder logischen Störungen des Feldbusses wie auch bei prozessbedingten Störungen angeboten werden. Dabei werden auch sonst nur schwer zu erkennende sporadische Störungen erfasst. Für die Fehlerinterpretation und -behebung irrelevante Profibus-Interna werden von den Siemens-Geräten und -Systemen dabei autonom gehandhabt, was die Praxis erheblich vereinfacht und dem Service des Betreibers die Möglichkeit der schnellen und eigenständigen Störungsbeseitigung auch bei komplexen Maschinentopologien erhält.

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Dipl.-Ing. Norbert Brousek 
Produktmanager bei Siemens
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Umfangreiche Informationen zu typischen Fehlerquellen finden Sie auf den Seiten des itm (Lehrstuhl für Informationstechnik) der TU München
http://www.itm.tum.de/forschung/PROFIBUS-Zertifizierungslabor/typischefehlerquellen.asp