Interface-Technik Intelligente Geräte diagnostizieren den Weg vom Feldgerät zum Leitsystem

Im Gegenteil – wird der Weg zwischen Feldgerät und Leistsystem auch überwacht, erlaubt dies eine lückenlose Fehlerdokumentation und damit ein effizientes Asset Management.Bereits Mitte der 60er Jahre gab es die ersten Ansätze für eine Leitungsdia-gnose. Die NA01 beschreibt mit der so genannten „NAMUR-Kurve“ die erste Dia-gnose aus dem Interfacegerät heraus. In den 70er Jahren wurde dieses Werkzeug auch für das 4...20 mA-Analogsignal durch die NE06 eingesetzt. Ein weiterer Schritt nach vorne war die Einführung des Hart-Protokolls im Jahre 1986. Bis heute wird diese Technik jedoch hauptsächlich zur Kommunikation mit dem Feldgerät genutzt, sprich zur Parametrierung. So ist das Potenzial dieser Technik bis dato längst nicht ausgeschöpft. Dabei nimmt das Thema Diagnose für Anlagenbetreiber einen immer höheren Stellenwert ein, denn sie befinden sich heutzutage oft in einem Dilemma. Zum einen müssen sie mit immer besseren Prozessen und Verfahren zunehmend produktiver werden. Dies führt dazu, dass die regeltechnischen Parameter exakter eingehalten werden müssen. Zum anderen nimmt das Sicherheitsbedürfnis weiter zu. Kein Unternehmen kann und will sich mehr negative Schlagzeilen aufgrund eines Störfalls oder eines Umweltdeliktes leisten. Als dritter Parameter kommt hinzu, dass immer weniger Personal für den Anlagenbetrieb zur Verfügung stehen wird.

Anbieter zum Thema

Hans Turck GmbH & Co. KG

Ahlborn Mess- und Regelungstechnik GmbH

E+E Elektronik GmbH

Unter diesen Maßgaben sollte alles getan werden, um das Handling der Prozesswerte zu erleichtern und stets aktuelle Informationen über den Zustand der Interface-Ebene, der Spannungsversorgung und der Verdrahtung verfügbar zu haben. Die strategisch günstige Lage des Interface-Gerätes im Übergang vom Feld zur Leitebene eignet sich ideal für diese Aufgaben. Die zentrale Lage erlaubt sowohl einen Blick in Richtung Feld als auch in Richtung Leitsystem. Das Interface-Gerät kann somit Leitungsstörungen ebenso wie Transmitterprobleme oder eigene Fehler an die übergeordnete Steuerung melden.

Fehlerdaten statt Sammelalarm

Bis dato wird für diesen Zweck meist ein simples Alarmmelderelais verwendet, das eine Störung in der Verkabelung als so genannten „Sammelalarm“ meldet – für heutige Ansprüche viel zu wenig. Ein modernes Interface-Gerät ist in der Lage, die genaue Art und den Zeitpunkt des Auftretens eines Fehlers zu erfassen, zu speichern und zu übermitteln. Turck hat in den vergangenen Jahren viel getan, um seine neuen Interfacemodule für eben diese Anforderungen fit zu machen.

So wird beispielsweise beim Temperaturmessumformer IM34 ein integrierter Datenspeicher kontinuierlich beschrieben. Dank des nichtflüchtigen Speichers bleiben die Daten auch während eines Spannungsausfalls erhalten, so dass aus einem Interface-Gerät quasi ein Transientenrekorder geworden ist. Der aufgezeichnete Signalverlauf kann zu einem beliebigen Zeitpunkt über die standardisierte FDT/DTM-Technologie ausgelesen werden. Die Darstellung und Weiterverarbeitung des zeitlichen Verlaufs erfolgt dann mithilfe des PCs.

Die gemessene Prozessgröße legt das Gerät in der definierten Messzykluszeit im internen Ringspeicher ab. Der Zeiger wandert kontinuierlich vorwärts. Wenn ein Umlauf komplett ist, werden die ältesten Daten überschrieben. Der zuletzt erfasste Signalverlauf ist somit zu jedem Zeitpunkt im Speicher. Der zu speichernde Verlauf der Messgröße um das Triggerereignis wird durch einen Pretrigger und einen Posttrigger definiert. Bei Eintreten einer vorher definierten Triggerbedingung endet die Aufzeichnung nach Ablauf der Posttriggerzeit. Dieser Transient kann jederzeit mit dem DTM ausgelesen und analysiert werden.

Vier mögliche Triggerbedingungen

Der Trigger kann am Gerät vor Ort mit Taster/Display oder auch über die DTM-Schnittstelle per PC aktiviert werden. Die absolute zeitliche Länge des zu speichernden Signalverlaufs variiert je nach Prozess, es reicht von wenigen Minuten bis zu mehreren Monaten. Mögliche Triggerbedingungen sind:

Unter- bzw. Überschreiten eines Grenzwertes: Die Messgröße wird permanent mit dem definierten Grenzwert verglichen. Sobald eine Unter- bzw. Überschreitung detektiert wird, löst der Trigger aus. Nach Ablauf der Posttriggerzeit ist die Messung beendet. Die Daten bleiben bis zur erneuten Scharfschaltung erhalten.

Verlassen eines Fensters: Die Messgröße, beispielsweise die Drehzahl eines Motors, darf einen bestimmten Wert weder über- noch unterschreiten. In diesen Fällen löst der Trigger aus.

Manuelles Triggern durch Betätigen einer Tastenkombination am Gerät.

Powerdown: Durch einen Spannungsausfall wird die Aufzeichnung gestoppt. Nach Wiedereinschalten der Versorgung kann ein Weiterbeschreiben des Ringspeichers verhindert werden, so dass der Verlauf vor dem Spannungsausfall gespeichert bleibt.

Die eigentliche Funktionalität des Interface-Moduls, also das Erfassen der Eingangssignale und die Ausgabe auf die analogen und digitalen Ausgänge, läuft unberührt von der Datenspeicherung im Hintergrund weiter. Durch die individuelle Wahl der Triggerposition im aufgezeichneten Transienten sind beliebige Vorgaben umsetzbar, unabhängig von der Fehlerursache oder dem Überschreiten eines kritischen Zustands.

Moderne Speichertechnik mit FRAM-Technik

Als Messwertspeicher verwenden alle Interfacegeräte von Turck Speichermodule in neuer FRAM-Technik. FRAMs (Ferroelectric Random Access Memory) spielen als integraler Bestandteil der Turck-InterfaceGeräte vor allem bei der Fehlerdiagnose in sensitiven Bereichen ihre Stärke aus und bieten dem Anwender weitreichende Vorteile gegenüber herkömmlichen Speichertechnologien. So hat der Messwertspeicher der Interfacegeräte derzeit eine Größe von 32 kByte. Bei einem Temperaturmessumformer mit langsamer Messzykluszeit können mehrere Stunden im Ringspeicher abgelegt werden.

Neben dem Speichern des Messverlaufs beherrschen die Turck-Interface-Module ebenso die Speicherung von Gerätezuständen. Ein Teil des F-RAM Speichers wird dann dazu genutzt, beispielsweise Schaltvorgänge festzuhalten. Dies ermöglicht eine tiefgreifende Diagnose aller relevanten Gerätedaten. n

Der Autor ist Mitarbeiter bei Hans Turck, Mülheim.

(ID:200564)