elektrofachkraft.de: Herr Richter, Sie besuchen regelmäßig Profibus- und Ethernet-Foren. Welche Trends sehen Sie in diesem Bereich?

Richter: Hersteller von Feldbusgeräten propagieren heute immer mehr, ihre Geräte und Feldbusse seien einfach und schlicht. Gleichzeitig gibt es in dem Bereich jede Menge verschiedene Protokolle. Das erscheint mir widersprüchlich. Schlimmer aber noch finde ich, dass Foren generell die Themen Instandhaltung, Wartung und Service von den verschiedenen Netzwerken außen vor lassen.

elektrofachkraft.de: Warum ist die Instandhaltung kein Thema für die Feldbustechnik?

Richter: Dazu müssen wir ein bisschen zurück in die Geschichte der Industrialisierung blicken. In der Mechanik ist die Instandhaltung schon aus der Historie heraus ein wichtiges Thema. Wer mit Walzen, Pumpen und dergleichen zu tun hat, rechnet mit Verschleiß. Sich mit Abnutzung auseinander zu setzen, ist in der Mechanik normal. Die Elektriker und Automatisierungstechniker dagegen tun sich mit Begriffen wie „Abnutzungsvorrat“ schwer. Dort herrscht immer noch die Meinung vor: „Wenn der Bus geht, dann geht er“.

elektrofachkraft.de: Warum ist diese Einstellung nicht richtig?

Richter: Sehen Sie, wer lebt, der altert auch. Der Bus ist in diesem Sinne wie ein Lebewesen. Abgesehen von den Bauteilalterungen beeinflussen ständig Kühlmittel, Temperatureinflüsse, Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung und unzählige Wechselbiegebeanspruchungen in den Schleppketten die Feldbusleitungen über ihre Lebenszeit. Die Leitungsimpedanz ändert sich, damit die Signalform und somit die gesamte Qualität der Kommunikation auf den Bus. Das Problem ist, dass Anlagenbetreiber oft den aktuellen Zustand des Busses nicht kennen. Das optische Signal einer grünen LED heißt zuerst zwar „geht“ – kann aber auch bedeuten „geht gerade noch“. Hier muss man sich fragen „Wie lange noch?“. Den eigentlichen Zustand des Busses kann man aber nur durch eine messtechnische Ist-Analyse feststellen.

elektrofachkraft.de: Lassen sich Begriffe wie „Abnutzungsvorrat“ überhaupt auf den Feldbus übertragen?

Richter: Natürlich, aber was bedeuten diese Begriffe überhaupt? Sie machen doch eine Aussage darüber, wie lange eine Maschine oder ein bestimmtes Bauteil noch voll funktionsfähig ist. Wenn ich weiß, dass meine Pumpe eben gerade noch funktioniert oder sehr wahrscheinlich in den nächsten drei Tagen ausfallen wird, werde ich alles daran setzen, die Schwachstellen zu finden, um eine reibungslose Produktion zu gewährleisten. Diese Begriffe lassen sich also sehr wohl auf den Feldbus übertragen. Als Erstes aber müssen wir das Netzwerk als Verschleißteil begreifen und einordnen.

elektrofachkraft.de: Nennen Sie uns ein Beispiel.

Richter: Nehmen wir den Normpegel (Spannungsdifferenzsignal) eines Profibus-Sendebausteins. Er beträgt in der Regel 5 V. Der Empfänger eines Telegramms ist bei einer Spannungsdifferenz von 1,2 V noch in der Lage, die Nachricht zu deuten. Der Störabstand oder die Abnutzungsreserve, wenn Sie es so wollen, ist also mit 3,8 V eigentlich riesig. Das Problem besteht aber darin, dass sich niemand für den momentanen Ist-Zustand interessiert und somit den noch möglichen Abnutzungsvorrat wissen will. Nicht selten kommt es vor, dass Feldbus-Netze von Anfang an gar keinen so hohen Spannungspegel bieten, wie sie sollten. Oft werden hier, unbewusst oder auch unwissend, Installationsrichtlinien nicht eingehalten oder bereits in der Planung nicht berücksichtigt. Es ist doch paradox: Jede Einzelkomponente eines Feldbussystems wird vor dem Einbau in das Gesamtsystem vom jeweiligen Hersteller auf Herz und Nieren geprüft. Nach dem Einbau in die Anlage – mit mehreren hundert Metern Leitungen, einer Vielzahl von Steckern und Klemmstellen – begnügen sich Anlagenerrichter und Anlagenbetreiber oft mit der Aussage: „Es geht doch“. Dass die Anlage vielleicht nur mit einem Signalpegel von 2 V läuft, interessiert keinen.

elektrofachkraft.de: Gibt es Tools, mit denen die Abnutzungsreserve für einen Feldbus ermittelt werden kann?

Richter: Die gibt es. Wir haben seit einiger Zeit Profibus-Test-Tools im Programm, mit denen man den aktuellen physikalischen und logischen Zustand eines Profibus-Netzes ermitteln und auf Fehlerpotentiale schließen kann.

elektrofachkraft.de: Reicht es denn, ein solches Tool zu kaufen. Damit ist die Frage der Einstellung zum Feldbus noch nicht verändert.

Richter: Sicher, mindestens so wichtig wie das Bereitstellen solcher Geräte ist, dass sich das Denken bei den Anwendern ändert. Unter Verantwortlichen für die Instandhaltungsplanung galt bislang der Slogan „never change a running system“. Das war aus Erfahrung auch berechtigt, denn da hat man oft erlebt, dass ein System verbessert werden sollte und anschließend ging gar nichts mehr. Aber warum war das so? Weil auf gut Glück verändert wurde.
Man kannte ja den wirklichen Zustand des Busses gar nicht. Da ist auch klar, dass das „Verbessern“ nicht funktionieren kann. Wir müssen grundsätzlich vermeidbare Probleme erkennen und somit den Ausfällen entgegen wirken. Vor diesem Hintergrund haben wir den Bus-INspektor für die Protokolle PROFIBUS, SafetyBusP, CAN und AS-Interface entwickelt. Er überwacht kontinuierlich den logischen Datenverkehr. Anhand festgelegter Qualitätsparameter werden die Daten bewertet und als Ereignisse zwischengespeichert.
Die zentrale, auf die Instandhaltungs belange zugeschnittene Software „PROmanage“ holt diese Daten unter Nutzung des Ethernet-
Netzwerkes permanent ab und erstellt graphische Reports über den gesamten Lebenszyklus. Einstellbare Schwellenwerte ermöglichen eine Frühwarnung, bevor es zum Anlagenausfall kommt. Eine vorbeugende planbare Instandhaltung des Feldbussystems wird erstmals möglich. Der externe Spezialist muss nur noch gerufen werden, wenn wirklich ein Problem vorliegt und dank der Reports kann er sogar gut vorbereitet anreisen.

elektrofachkraft.de: Was wünschen Sie der Richtlinie „Zuverlässiger Betrieb und Wartung von Feldbussystemen“ (VDI/VDE2184)?

Richter: Ich wünsche ihr vor allem, dass sie zur Norm wird. Das bringt in erster Linie den Anwendern langfristig Vorteile. Ich denke nämlich, wenn man sich beim Einrichten seines Kommunikationsnetzwerkes an der Richtlinie bzw. dann der Norm orientiert, schafft man die besten Voraussetzungen dafür, dass die Buskommunikation über Jahre hinweg ohne plötzliche Ausfälle funktioniert.

Interview: Dipl.-Ing. (FH) Nora Crocoll und Dipl.-Ing. (FH) Dietrich Homburg, beide Redaktions-Büro Stutensee

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