FieldConnex® Advanced Diagnostic Module steigern die Anlagenverfügbarkeit

Feldbus ist heute eine anerkannte und mittlerweile weit verbreitete Technologie zur Übertragung von Prozessdaten und Diagnoseinformationen. Es besteht seitens der Anwender die Forderung nach einer sehr hohen Verfügbarkeit der Anlage. Das setzt voraus, dass die Feldbusphysik sehr hohe Qualitätsanforderungen erfüllen muss. Im Klartext: Ist die Physik schlecht kann es zu Telegrammverlusten, Verlusten von einzelnen Geräten oder gar eines ganzen Segments kommen. Nur eine „saubere“ Feldbusphysik sorgt für eine einwandfreie Übertragung und vermeidet Probleme.
Die Advanced Diagnostic Module aus der FieldConnex® Reihe von Pepperl+Fuchs sind ideale Tools um die Qualität der Feldbusphysik zu überprüfen und bieten gegebenenfalls Hilfestellungen, um Problemfelder schnell erkennen und beseitigen zu können.

Diagnose während der Inbetriebnahmephase
Wie bei der 4…20 mA Technik muss während der Inbetriebnahme ein „Loop Check“ gemacht werden. Ziel dieser Überprüfung muss sein, dass zum Anlagenstart die bestmögliche Qualität der Feldbusphysik zur Verfügung steht. Somit muss die Qualität bewertet werden, was über die Anforderungen eines „normalen“ Loop Checks hinausgeht.

Im Einzelnen werden folgende Größen erfasst:

• Versorgungsspannung der externen Stromversorgung
• Typ der Feldbusstromversorgungsmodule
• Versorgungsspannung, Versorgungsstrom auf der Feldbusleitung
• Minimaler, maximaler Signalpegel
• Symmetrie der Feldbusinstallation
• Rauschen
• Jitter
  

Um diese Messungen durchzuführen bietet Pepperl+Fuchs einen Commissioning Wizard, ein in den FieldConnex® Diagnostic Manager integriertes Softwaretool. Das Tool führt alle Messungen automatisch durch. Die Messwerte werden hinsichtlich ihrer Qualität bewertet und es werden Warnpegel vorgeschlagen, die später während des Anlagenbetriebs Warnungen über abnormale Veränderungen der Feldbusphysik erzeugen. Qualität in diesem Zusammenhang bedeutet, wie weit jeder einzelne Messwert innerhalb der Spezifikation liegt. Damit ist dies ein Maß für die „Funktionsreserven“ des Feldbusses.

Die Warnpegel werden so definiert, dass auch sie innerhalb der Spezifikation liegen, und so weit vom ursprünglichen Messwert entfernt, dass unerwünschte Alarme vermieden werden. Damit sind auch im Falle von Veränderungen der Physik genügend Funktionsreserven vorhanden.
Die Daten werden im Diagnosemodul hinterlegt, so dass das Modul im laufenden Betrieb nicht ständig mit dem FieldConnex® Diagnostic Manager verbunden sein muss.

Alle Werte werden bezogen auf das Segment und bezogen auf jedes angeschlossene Feldgerät erfasst. Das Resultat wird so dargestellt, dass auf einen Blick klar ist, ob das Segment in Ordnung ist oder ob es Problemfelder gibt. Hinweise über mögliche Fehlerursachen werden im Klartext dargestellt. Zum Schluss wird für jedes Segment ein Protokoll generiert, das zur späteren Analyse auch in verschiedene Datenformate exportiert werden kann. Dadurch wird die Zeit für die Inbetriebnahme und die eventuell notwendige Fehlersuche reduziert.
Der Vorteil für den Anwender wird sofort klar, wenn man sich vor Augen führt, dass die Überprüfung eines Segments mit 16 Feldbusteilnehmern ca. 6 Minuten dauert. Dies beinhaltet die komplette Überprüfung, die Definition der Warnpegel, den Download in das Diagnosemodul sowie die Erzeugung des Protokolls. Wie lange hat der Loop Check für 16 Messkreise in der 4…20 mA Technik gedauert? Somit wird die Inbetriebnahmezeit verkürzt.

Diagnose während des Anlagenbetriebs
Wird nun im laufenden Betrieb eine Warngrenze verletzt, wird eine Warnung „Wartung benötigt“ erzeugt. Das bedeutet für den Anwender:
1. Das Segment noch läuft!
2. Es ist zu abnormalen Veränderungen gekommen
3. Die aktuellen Werte liegen noch innerhalb der Spezifikation

Der Anwender kann nun mit diesen Kenntnissen proaktiv entscheiden, ob das Problem sofort, in den nächsten Tagen oder gar erst beim nächsten geplanten Anlagenstillstand gelöst werden muss. Über den Diagnostic Manager bekommt der Anwender die Information, welcher Warnwert verletzt wurde und über die mögliche Ursache.

Zusätzlich kann die Stabilität der Kommunikation überprüft werden. Das Modul erfasst folgende Fehler, die auf ein Problem der Feldbusphysik hindeuten können:

• wie oft ein bestimmter Feldbusteilnehmer aus der zyklischen Kommunikation ausgeschlossen wurde
• wie viele Telegramme ein bestimmter Feldbusteilnehmer „verloren“ hat.
• Den Grund für die Telegrammverluste
  

Fehlersuche und Trendanalyse
Für besonders hartnäckige Fälle kommt das integrierte Feldbusoszilloskop zum Einsatz. Besonderheit dieses Oszilloskops ist, dass es in die Software integriert ist und auf Feldbusereignisse, d.h. auf bestimmte Telegramme oder Fehlerereignisse, getriggert werden kann.
Zusätzlich bieten die Module noch eine History-Funktion, über die sehr langsame Veränderungen erfasst werden können. Liest man z.B. die History-Daten vor einem geplanten Anlagenstillstand aus kann man entscheiden, ob das Feldbussegment überhaupt gewartet werden muss und falls ja, was zu tun ist.

Pepperl+Fuchs bietet eine stationäre Variante als Komponente des Power Hubs, d.h. der Feldbusstromversorgung oder eine mobile Variante. Die stationäre Variante hat, verglichen mit der mobilen, folgende zusätzliche Features:

• Überwachung von bis zu 4 Segmenten gleichzeitig
• Überwachung der Feldbus- sowie der externen Stromversorgung
• Messung des Versorgungsstroms auf der Feldbusleitung
• Kontinuierliche Überwachung der Segmente inkl. der Übertragung von Warnmeldungen gem. NE 107 an das Prozessleitsystem
  

Beide Varianten werden über den FieldConnex® Diagnostic Manager, ein auf der FDT/DTM Technologie basierendes, offenes Softwaretool, betrieben.
Alles in allem werden mit den Diagnosemodulen von Pepperl+Fuchs die Inbetriebnahmezeiten verkürzt, im laufenden Betrieb vor abnormalen Änderungen gewarnt solange der Feldbus noch sicher läuft und somit die Anlagenverfügbarkeit gesteigert.