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Gerätediagnose auf dem Vormarsch

Wie sich die NE 107 mithilfe von FDT in die Praxis umsetzen lässt
Gerätediagnose auf dem Vormarsch

Intelligente Feldkomponenten und Feldgeräte bieten dem Anwender echten Mehrwert. Sie liefern über ihre eigentliche Aufgabe hinaus viele Zustandsinformationen über Netzwerk und Geräte. Mit standardisierten Diagnoseinformationen können Anwender unter anderem ein effizientes Life Cycle Management oder vorausschauende Wartung realisieren. Vier Beispiele zeigen, was Geräte- und Netzwerkdiagnosen heute schon alles können.

Feldgeräte haben in der Vergangenheit viele und unterschiedlichste Diagnoseinformationen übertragen und den Anwender mit Informationen geradezu überflutet. Die Namur-Empfehlung NE 107 „Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten“ schafft hier Abhilfe. Sie verdichtet die Diagnose auf vier einfach verständliche Statusfunktionen. Die klare und strukturierte Darstellung bringt den Anlagenbetreibern und dem Wartungspersonal erhebliche Vorteile. Denn sie bekommen nur noch die Informationen, die sie wirklich benötigen und nicht mehr Tausende überflüssige messtechnische Details. So lassen sich Unsicherheiten beim Betrieb der Anlage und bei der Fehlerbehebung vermeiden. Eine ideale Technologie, um den Mehrwert der Diagnosefunktionen in modernen Feldgeräten bestmöglich nutzbar zu machen, ist FDT, die hersteller- und protokollübergreifend eine nahtlose Geräte-, Netzwerk- und Anwendungsintegration erlaubt.

Noch leistungsfähiger
Die Spezifikation FDT2 ist seit fast einem Jahr öffentlich verfügbar. Der neue Standard ist abwärtskompatibel und garantiert die Fortführung der Offenheit für sämtliche Feldbus-Protokolle, die Aufrechterhaltung der grundlegenden Architektur sowie die Unterstützung der vorhandenen DTM(Device Type Manager)- Funktionalitäten. FDT2 basiert auf Microsoft- .NET-Technologie. Einer der Vorzüge des neuen Standards sind vorgefertigte „Common Components“, die eine konsistente Entwicklung der Standard-Softwarekomponenten von DTMs bzw. Rahmenapplikationen für FDT2 gewährleisten. Dadurch wird die Markteinführung zertifizierter FDT-Produkte beschleunigt – und das bei gleichzeitiger Kostensenkung für die Gerätehersteller. Zusätzlich zu den DTMs werden auch DDs (Device Description), EDDs (Electronic Device Description) und zukünftige FDI-Gerätepakete (Field Device Integration) unterstützt. All diese verschiedenen Verfahren lassen sich innerhalb einer einzigen FDT-Umgebung beliebig miteinander kombinieren. Die erhöhte Leistungsfähigkeit sorgt dafür, dass Anwender Gerätekataloge in kürzester Zeit innerhalb der Rahmenapplikation aufbauen können. Der neue Standard unterstützt eine verteilte Architektur wie z. B. mehrere Rahmenapplikationen, die auf eine gemeinsame Datenbasis zurückgreifen.
Clevere Geräte
„Die standardisierte Diagnose gemäß Namur-Empfehlung NE 107 ermöglicht den Wechsel der bisherigen Wartungsstrategie von starren, zyklischen und oftmals unnötigen Intervallen auf flexible Wartung bei Bedarf. So lässt sich mit der Geräteintegration sehr viel Geld sparen“, erklärt Juan Garcia, Produktmanager bei Vega. „Unsere Sensoren führen kontinuierlich interne Überwachungs- und Diagnosefunktionen aus. Die Ergebnisse dieser Aktionen stehen mit den vier festgelegten Stati – Wartungsbedarf, Funktionskontrolle, Ausfall und Außerhalb der Spezifikation – als verdichtete Diagnosemeldung für das Prozessleitsystem zur Verfügung.“ Über den entsprechenden Sensor-DTM kann das zuständige Personal dann, etwa bei Wartungsbedarf, detailliertere Informationen vom Sensor gezielt abfragen und gegebenenfalls geeignete Maßnahmen ergreifen.
Wird z. B. der Signal-Rausch-Abstand eines Plics-Radar-Sensors von Vega immer kleiner, könnte Produktanhaftung an der Antenne die Ursache dafür sein. Und die Reinigung der Antenne kann gezielt geplant werden. Eine moderne Technologie wie Radar bietet viele Möglichkeiten zu Routinen und Checks, die dem Anwender helfen, die Prozesse in ihren Anlagen zu optimieren. Der Gerätezustand lässt sich mittels der verfügbaren DTMs über FDT-Rahmenapplikationen wie die kostenlose, hersteller- und feldbusunabhängige Bediensoftware für die Konfiguration und Parametrierung von Feldgeräten, Pactware, gezielt abfragen.
Durch Verwendung eines größeren Messwertspeichers können vor Ort am Sensor Daten erfasst und gespeichert werden. Außerdem steht bei der Plicsplus-Gerätegeneration ein Ereignis- und Diagnosespeicher zur Verfügung, um Vorgänge zu protokollieren. Und das alles mit eindeutigem Zeitstempel. Zur Fehleranalyse können beispielsweise Echokurven gespeichert werden und im Nachhinein, nach dem Auslesen des Speichers, analysiert werden.
Diagnose nach Kundenwunsch
Auch Endress+Hauser setzt in der Erfüllung der Kundenanforderungen nach kategorisierten Diagnosemeldungen auf offene Standards. „Unsere DTMs für alle Hart-, Profibus- und Foundation-Fieldbus-Geräte verfügen über ein einheitliches Diagnosemodul, das die NE 107 konsequent und unabhängig vom Kommunikationsprotokoll auf Basis der Feldbusspezifikationen umsetzt“, sagt Sandra Wesner, Head of Technology Marketing bei Endress+Hauser Process Solutions. „So bekommt der Anwender genau die Informationen, die er benötigt, um schnell und richtig reagieren zu können.“
Die Messtechnik von E+H ist hierbei auf dem aktuellen Stand und setzt Spezifikationserweiterungen für standardisierte Diagnosemeldungen der Feldbusse, wie z. B. bei Foundation Fieldbus die „FF-912“ und bei Profibus das „Profil 3.02“ konsequent in den Geräten um.
Die dynamischen Diagnoseinformationen werden in FDT-basierten Plant Asset Management Tools, wie z. B. FieldCare von Endress+ Hauser, nach Öffnen des Geräte-DTMs automatisch angezeigt. Sie bestehen aus einer verständlichen Fehlermeldung in Textform, der Angabe der möglichen Fehlerursache und einer genauen Handlungsanweisung. Auf diese Art und Weise ist es möglich, Fehler ohne Betriebsanleitung oder detaillierte Gerätekenntnisse zu beheben und Diagnoseinformationen schneller und effizienter zu bearbeiten.
Überwachung leicht gemacht
Aber was nützt die schönste Gerätediagnose unten im Feldgerät, wenn die Informationen nicht ins Prozessleitsystem kommen, weil es Probleme mit dem Netzwerk gibt? Zwei Drittel aller Anwender halten eine permanente Überwachung von Feldbusnetzwerken für unbedingt notwendig, aber nur wenige tun es bisher. Dabei könnte alles so einfach sein wie Pepperl+Fuchs und Trebing+Himstedt zeigen.
Wo es auf dauerhaften und zuverlässigen Betrieb ankommt, rückt die Installationstechnik eines Feldbussystems stärker in den Fokus von Installateuren und Instandhaltungsteams: Ein möglicher Ausfall der Feldbusphysik kann weitreichende Konsequenzen haben. Das Feldbussegment sollte in seiner Qualität gut und damit hoch verfügbar installiert sein. Und: Man muss dafür Sorge tragen, dass dies auch so bleibt. „Die Feldbusphysik von Foundation Fieldbus H1 und Profibus-PA wird mithilfe von Diagnosetools wie das Advanced-Diagnostic-Modul (ADM) zum kontrollierbaren Anlagenteil. Der Feldbus ist jetzt viel einfacher zu handhaben“, weiß Thomas Westers, bei Pepperl+ Fuchs im Bereich Prozessautomation verantwortlich für Schulung und Gremienarbeit. „Alle Informationen stehen über den DTM in der sicheren Umgebung der Leitwarte zur Verfügung. Für die Sicherheit von Mensch und Anlage wird ein unnötiger Aufenthalt in der Anlage vermieden“.
Zur Installationsprüfung und -überwachung kommen automatisierte Testwerkzeuge zum Einsatz, die einen Loop-Check auf Basis einer gut funktionierenden Kommunikation durchführen können. Das Advanced Diagnostic Modul (ADM) von Pepperl+Fuchs bietet hohen Bedienkomfort, führt Prüfungen an der Feldbusphysik durch, dokumentiert die angeschlossenen Feldgeräte, protokolliert Abweichungen und kann sie mit der Planungsunterlage vergleichen. Das ADM weist mithilfe eines Expertensystems präzise auf Unregelmäßigkeiten in der Installation hin. Einfach, verständlich und im Klartext.
Einheitlich und benutzerfreundlich
Trebing+Himstedt bietet mit seiner webbasierten Software TH Scope und dem Netzwerkzugang über das Profibus-Ethernet-Gateway TH Link ein netzwerkübergreifendes Monitoring für Profibus, Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP und Industrial Ethernet. So lassen sich auch im laufenden Betrieb Netze mit geringem Aufwand überwachen und Störungen frühzeitig erkennen. Die Software kann mehrere Feldbusnetzwerke und Kommunikationsprotokolle in einer Applikation gleichzeitig überwachen.
„Einheitliche, moderne und benutzerfreundliche Bedienkonzepte für Asset-Management-Systeme sind unverzichtbar“, so Katja Große, verantwortlich für das Marketing Industrial Communication bei Trebing+Himstedt. „Die Applikation bietet nicht nur den zentralen Zugriff auf verschiedene Feldgeräte aus den FDT-Rahmenapplikationen heraus, sondern auch die anlagenweite, parallele Überwachung von Feldbus und Feldgeräten. Und das alles ohne zusätzlichen Aufwand.“ Der Anwender profitiert von einem einheitlichen Diagnosesystem für verschiedene Feldbusprotokolle und erhält Unterstützung bei Inbetriebnahme, Betrieb, Inventur und Instandhaltung. Der Einsatz des Monitorings setzt kein spezielles Wissen über die Kommunikationsprotokolle der überwachten Systeme voraus. Dank intuitiver Bedienungsoberflächen, automatischer Alarmierung im Fehler- oder Problemfall und einer einfachen Anzeige im Ampelprinzip werden Fehler in Netzwerk und Geräten schnell aufgezeigt und somit die dauerhafte Verfügbarkeit der Anlage gesichert. Durch Diagnosen im Klartext und Hinweise zur Ursache lassen sich Fehler schnell und effizient beheben.
prozesstechnik-online.de/cav0613426
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