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DER KONSTRUKTEUR 11/2015

DER KONSTRUKTEUR 11/2015

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL Gesunde Kommunikation Profibus-Konstruktion – Software für die Netzwerkplanung und Diagnosewerkzeuge Denise Fritzsche Der zuverlässige Langzeit-Betrieb einer Maschine lässt sich nur erreichen, wenn das Profibus-Netzwerk nicht allein installiert und betrieben wird, sondern auch die Kommunikationsqualität von Beginn an geplant und geprüft wird. Das wirft die Frage auf, wie und wo ein Konstrukteur positiv einwirken kann und welche Prüfwerkzeuge sinnvollen Einsatz finden sollten. Ist es möglich, schon bei der Konstruktion den zuverlässigen Langzeit-Betrieb einer Maschine zu beeinflussen? Ja, definitiv. Doch leider wird dem Feldbus im Vergleich zu seinen zahllosen mechanischen und elektrischen Bestandteilen häufig nur eine geringe Aufmerksamkeit zugemessen. Bei Indu-Sol gilt er als Herz einer Maschine – aus Erfahrung. Deshalb sollten Konstrukteure Möglichkeiten schaffen, die die Qualität des Feldbusses zyklisch prüfen oder noch besser, permanent überwachen. Eine Maschine ist wie ein menschliches Wesen. Sie sollte ganzheitlich betrachtet werden einschließlich ihrer Organe, sprich Feldgeräte, ihrem Herzkreislaufsystem, also der Übertragungstechnik und ihrem Blut, den Übertragungsmedien sowie allen Gliedmaßen also der gesamten Infrastruktur. Nur dann lässt sich langfristig das von allen angestrebte Ziel erreichen: Ein langes gesundes Leben. Nach wie vor ist der Profibus im Maschinenbau in aller Munde und jedes Jahr kommen neue Maschinen hinzu, die mit diesem Feldbusprotokoll betrieben werden. Besonders in der Konstruktion wird ein wichtiger Grundstein für deren Langlebigkeit gelegt Die Leitungslängen und die Übertragungsrate sollten nicht nach Möglichkeit, sondern nach Erfordernis gewählt werden von Anfang an ein schwaches Glied ist. Letzteres ist aufgrund fehlender Qualitätssicherungsschritte leider allzu oft bittere Realität, wie man bei Indu-Sol aufgrund langjähriger Erfahrung mit der Diagnose von Feldbussen weiß. Um Abhilfe zu schaffen, hat das Unternehmen klar definierte Empfehlungen für Konstruktion und Inbetriebnahme in einem eigenen Lastenheft zusammengefasst. Hier werden beginnend mit Qualitätsparametern, über die Dokumentation der Topologie bis hin zum Funktionspotentialausgleich eindeutige Werte ausgeschrieben und mit Abbildungen verdeutlicht. Denise Fritzsche: Indu-Sol GmbH, Schmölln nach dem Motto: Nur ein zuverlässiger Feldbus ist ein guter Feldbus. Doch wie plant man sinnvoll, um eine Maschine „sicher in die Rente“ zu bringen? Als Hilfe für die Konstruktion können offizielle Richtlinien (z. B. DIN EN 60204, PNO-Richtlinien, VDI/VDE 2184) und Empfehlungen zu Rate gezogen werden, doch sie enthalten wenig konkrete Werte für eine Anwendung in der Praxis. Und eine Sichtprüfung „Maschine läuft“ genügt den Qualitätsansprüchen für eine Inbetriebnahme, geschweige denn für ein langes Leben erst recht nicht. Es sollten ausreichende Reserven nachgewiesen werden, damit der Kommunikationsbus nicht schon Durchdachte Struktur Neben der Funktion ist es auch wichtig die Überschaubarkeit und Einfachheit bei der Netzwerkstrukturplanung einzubeziehen und somit den Anforderungen der Wartung und Instandhaltung zu begegnen. Von Beginn an sind Einschränkungen ratsam, z. B. was die Teilnehmeranzahl pro Segment betrifft. Hier empfehlen sich intelligente Mehrfachrepeater, die nicht nur kleine übersichtliche Segmente schaffen, sondern auch eine logische und physikalische Analyse für jedes Segment durchführen. Zu beachten sind auch die Leitungslängen und die Übertragungsrate, die nicht nach Mög- 80 Der Konstrukteur 11/2015

UNSER HERZ SCHALLT ULTRA. 01 Das Diagnosegerät gestattet eine umfangreiche Online-Analyse aller qualitätsrelevanten Ereignisse lichkeit, sondern nach Erfordernis gewählt werden sollten. Legt man dann noch klare Vorgaben fest im Rahmen eines eigenen Monitoring Systems, wird der spätere Betreiber mit längerer Lebensdauer und größerer Produktionssicherheit belohnt, was letztendlich auch dem Konstrukteur zu Gute kommt. Ausgereifte Softwarewerkzeuge für die Netzwerkplanung schaffen dafür die Voraussetzungen, dass Planung und Realität übereinstimmen und das Netzwerk mit ausreichender Reserve funktioniert. Konstruieren mit Prophylaxe Die Zuverlässigkeit des Profibus, der Hauptschlagader des Automatisierungssystems, gilt es auch nach der Inbetriebnahme und zwar während der Produktionsphase zu hinterfragen. Denn auch ein Kommunikationsbus ist nicht unsterblich, sondern altert und verschleißt. Hierbei spielt das Wissen um den vorhandenen Abnutzungsvorrat der Maschine eine große Rolle, der früher oder später aufgebraucht sein kann. Am Beispiel Mensch lässt sich der Wert einer Prophylaxe sehr gut verdeutlichen. Er kann optisch völlig gesund wirken, doch ein EKG beim Arzt offenbart plötzlich unerwartete Herzrhythmusstörungen. Diese Situation könnte von Kindesbeinen an oder erst durch Alterungserscheinungen entstanden sein. Im Umkehrschluss sollte daher bei einer Maschine eine kontinuierliche Zustandsanalyse der Kommunikationsqualität bereits bei der Konstruktion integriert werden, oder zumindest die erforderlichen Messstellen für die Durchführung von zyklischen Messungen. Diese Überwachung ermöglicht eine Warnung vor dem Ausfall. Sie macht verdeckte Schwachstellen frühzeitig sichtbar, Wartungsmaßnahmen werden planbar und kostenintensive Stillstände lassen sich vermeiden. Ziel eines jeden Konstrukteurs ist es schließlich, dass die Maschine nicht nur bei der Inbetriebnahme funktioniert sondern lange über die Gewährleistungsphase hinaus. Dipl.-Ing. Harry Pilz Qualitätssicherung Entwicklung Für jede Phase des Lebenszyklus Bei Indu-Sol erhalten sowohl Konstrukteure, als auch Errichter und Instandhalter passende Lösungen für jede Phase des Lebenszyklus einer Maschine. Dazu gehört eine ausgereifte Software für die Netzwerkplanung ebenso wie Diagnosewerkzeuge, die bei der Inbetriebnahme die festgelegten Spezifikationen überprüfen, damit das Netzwerk mit ausreichender Reserve funktioniert. Mit einer Monitoring-Lösung ist dann während der Produktionsphase eine permanente Überwachung von Profibus-Netzwerken einfach möglich. Auf diese Weise steht dem zuverlässigen Langzeit-Betrieb einer Maschine nichts mehr im Wege. Seit 25 Jahren entwickeln unsere Ingenieure Ultraschallsensoren für die industrielle Automatisierungstechnik. Zum Beispiel den nano – den kürzesten Ultraschallsensor in einer M12-Gewindehülse am Markt. Feiern Sie unser Jubiläum mit uns und besuchen Sie uns vom 24.-26.11.2015 auf der SPS/IPC/DRIVES in Nürnberg. Halle 7A, Stand 7A- 401. microsonic.de

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