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<H1>www.aud24.net : U. Huneke: "Stillstandszeitreduktion durch Diagnose"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>17.04.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Murrelektronik GmbH:</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>U. Huneke: "Stillstandszeitreduktion durch Diagnose"</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Fehlererkennung bis in die unterste Ebene</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Der Trend von der parallelen Verdahtung hin zur Feldbustechnik ist ungebrochen und wird in der nächsten Zeit auch noch verstärkt zunehmen. Dieser Wandel in der Installationstechnik ist vergleichbar mit der Einführung der SPS in der Steuerungstechnik. In der Anfangszeit der Feldbustechnik wurde mit dem Kunden über das für und wieder der unterschiedlichen Bussysteme und über das Kostensenkungspotential bei der Installation und Inbetriebnahme diskutiert. Diese Diskussion ist in den meisten Fällen abgeschlossen - der Kunde hat sich bereits für ein Bussystem entschieden und kennt die Ersparnis bei der Installationstechnik, Projektierung und Inbetriebnahme. Das Thema heute ist mehr der Preis der Module, die Einbindung in übergeordnete Systeme und die Integration der Maschinen in die Bürowelt. Dabei soll man vom Büro bis auf den Sensor oder Aktuator sehen können.<BR><BR>Einleitung<BR><BR>Dabei wird das größte Kostensenkungspotential oftmals nicht betrachtet - die Reduzierung von Stillstandszeiten durch Diagnose und damit verbunden eine gesteigerte Maschinenverfügbarkeit. Grundsätzlich kann man die Diagnose bei Feldbussystemen in vier Arten unterteilen: 1) Basisdiagnose (Master- und Slavediagnose), 2) Moduldiagnose, 3) erweiterte Moduldiagnose und 4) Komponentendiagnose.<BR><BR>Hauptteil<BR><BR>Diagnose gestaffelter Intensität<BR>Bei der Basisdiagnose prüft der Master ob alle konfigurierten Slaves vorhanden sind und zeigt bei einer Störung auch die Slaveadresse an. Die Moduldiagnose geht hier schon weiter. Per LED werden Fehler am Modul signalisiert. Tritt ein Anlagenstillstand auf, muss das Servicepersonal aber noch durch die Anlage ‚rennen‘ und den Fehler suchen, oder anhand des Programms analysieren, welche Bedingungen nicht gegeben sind. Eine sehr zeitaufwendige Suche. Insbesondere sporadische Fehler lassen sich nur sehr schlecht oder gar nicht erkennen.<BR>Mit der erweiterten Moduldiagnose lassen sich die Fehler schon erheblich besser eingrenzen. Mittels LED erfolgt eine Anzeige am Modul und via Bus werden Fehler wie Kurzschlüsse oder Unterspannungen in Sensorik / Aktuatorik zur Steuerung übertragen und können dort remanent gespeichert werden. Sporadische Fehler werden bis auf das Modul eingegrenzt.<BR>Erst durch die zusätzliche Komponentendiagnose lassen sich Störungen aber direkt bis auf den Sensor oder Aktuator eingrenzen.<BR>Diese Art der Diagnose wurde im wesentlichen im Arbeitskreis DESINA des VDW zwischen Anlagenbetreibern, Maschinenbauern und der Zulieferindustrie initiert. Dort wurde z.B. der Einsatz von diagnosefähigen Sensoren und Aktuatoren festgelegt. Durch den Einsatz der sogenannten DESINA-Sensoren bzw. Aktuatoren lassen sich z.B. Fehler wie Leitungsbruch, Kurzschluss des Sensors bzw. Aktuators, Stirnflächenbeschädigung, Übertemperatur, defekte Elektronik, Kurzschluss-Sensorausgang oder auch Open-Load des Sensors auf einfachste Art erkennen. Die Fehlerursache wird mittels LED am Modul angezeigt und außerdem über den Bus zur Steuerung übertragen. <BR>Neueren Berechnungen zufolge lassen sich die Fehlersuche und damit verbunden die Stillstandszeit um bis zu 87 Prozent reduzieren.<BR>In der Vergangenheit war eine Diagnose vor Ort in der Projektierung und Installation sehr zeitaufwendig.<BR><BR>Entscheidend: die Projektierung <BR>Da die Kostensituation bei der Anlagenherstellung oftmals einen Konfliktpunkt darstellt, trifft man spätestens hier auf unterschiedliche Interessen zwischen Anlagenherstellern und -betreibern: Der Anlagenhersteller muss die Anlage zu einem marktfähigen Preis liefern, während der Anlagenbetreiber die Stillstandszeiten minimieren will um damit erhöhte Verfügbarkeit zu erreichen. Dieses kann aber nur durch die Ausschöpfung aller Diagnosemöglichkeiten erreicht werden.<BR>Gespräche mit Anlagenbetreibern haben ergeben, dass die größten Probleme bei einem Anlagenstillstand in der Fehlersuche und -behebung liegen. Stillstandszeiten bedeuten einen hohen Produktionsausfall und somit ‚sehr hohe Kosten‘. Jede Minute mehr Anlagenverfügbarkeit bringt bares Geld.<BR>Dieses kann man am Besten mit einer Beispielrechnung verdeutlichen. Geht man von einem Jahr mit 200 Arbeitstagen, 8 Stunden pro Tag und einer Anlagenverfügbarkeit von 97 Prozent aus, so erscheint eine Erhöhung um ein halbes Prozent bei der Verfügbarkeit ein lächerlicher Wert. Drückt man dieses halbe Prozent jedoch in Zahlen aus, so sind das immerhin 480 Minuten. Bei niedrig angesetzten Kosten von 500 DM pro Minute Stillstand ergibt sich eine Kosteneinsparung von 240.000 DM pro Jahr. Oftmals wird aber im Zwei- oder sogar Drei-Schicht-Betrieb produziert.<BR>Hieran lässt sich erkennen, wie wichtig eine frühestmögliche Fehlererkennung und schnelle Fehlerbehebung ist. Doch eine Anzeige des Moduls als Fehlerort reicht hier nicht aus. Diagnostiziert man über die Komponentendiagnose bis auf den Sensor oder Aktuator kann dem Servicepersonal die Fehlerquelle angezeigt werden und es braucht nur noch der defekte Sensor/Aktuator und eventuell die Leitung ausgetauscht werden. Werden sogar die einen möglichen Ausfall ankündigenden Parameter permanent angezeigt, läßt sich das problematische Element im Rahmen von Wartungsarbeiten austauschen, wenn die Machine sowieso steht, und der Ausfall oft ganz vermeiden.<BR>Sporadische Ursachen wie Leitungsbruch oder kurzzeitige Unterspannungen stellen die schlimmsten Fehler dar. Kommt das Personal zum Fehlerort ist meistens nichts mehr zu erkennen. Auch dieses läßt sich durch erweiterete Moduldiagnose und Komponentendiagnose erkennen und durch remantene Speicherung in der Steurung als Meldung für das Servicepersonal verfügbar machen. Der Fehler kann dann einfach lokalisiert und behoben werden.<BR><BR>Integration in umfassende Systeme<BR>Heute sind verstärkt Diskussionen über das Zusammenrücken von Bürowelt und Produktionsanlagen, z.B. mit Ethernet, im Gange. Wichtiges Schlagwort ist hier ‚die Durchgängigkeit der Systeme‘. Man soll vom Büro oder sogar via Internet bis auf den Sensor oder Aktuator schauen können. Um dieses zu erreichen und die ganzen Möglichkeiten der Telewartung auszunutzen, sollte man durch den Einsatz von Feldbuselementen mit erweiterter Moduldiagnose und Komponentendiagnose alle Möglichkeiten zur Verfügbarkeitssteigerung ausschöpfen.<BR><BR>Durchgängiges Konzept<BR>Murrelektronik verfolgt mit der neuen MVK-Familie konsequent die ‚Rationik‘-Philosophie für einfache und schnelle Inbetriebnahme sowie Diagnosemöglichkeiten weiter. In den IP67-Modulen wurden die bereits bekannten Elemente der erweiterten Moduldiagnose mit Unterspannungs- und Kurzschlussüberwachungen für Sensorik bzw. Aktuatorik integriert und noch zusätzlich um die Komponentendiagnose ergänzt. Kurzschlussüberwachungen für Sensorik und Aktuatorik werden bis auf den Steckplatz heruntergebrochen und sind somit auf einen Blick zu lokalisieren. Die Steckplätze sind aber auch für den Anschluss von diagnosefähigen Sensoren bzw. Aktuatoren ausgestattet.<BR>Um dieses zu erreichen wird der Pin 2 eines jeden Steckplatzes für die Diagnose benutzt. Diagnosefähige Sensoren bzw. Aktuatoren überwachen sich selbst und melden Ihren Zustand als OK mit einem 1-Signal auf dem Pin 2 zurück. Keine Spannung anliegend, Leitungsbruch, schlechter Kontakt, nicht gesteckte Kabel und Komponenten ohne Diagnose werden durch die Überwachung auf fehlersicheren Zustand ( 0V) erkannt. <BR><BR>Komponenten ohne Diagnose lassen sich integrieren<BR>Um auch hier noch eine Überwachung auf Leitungsbruch zu erreichen, muss am Sensor bzw. Aktuator eine Brücke zwischen Pin 1 (+) und Pin 2 (Diagnose) eingebaut werden. Für diesen Fall gibt es Adapterstücke, die steckbar am Sensor bzw. Aktuator integriert werden können. Fehler werden direkt am Steckplatz mittels roter LED angezeigt und alle Informationen werden über den Bus zur Auswertung an die Steuerung übertragen.<BR></TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P>
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