Profibus Tests beweisen eine höhere Anlagenverfügbarkeit mit Profibus-Schnittstellen

Autor / Redakteur: Dr. Christine Eckert / Andreas Kunze

Vertrauen in die Feldbustechnik schaffen, heißt die gemeinsame Devise von Feldbusorganisationen und Herstellern. Diesem Ziel dienten umfangreiche Stabilitätstests u.a. im Labor von BIS Prozesstechnik. Lesen Sie, welche Ergebnisse die Prüfer erzielten.

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Die Umwelteinflüsse auf den Feldbus sind sehr vielseitig. Profibus PA meistert sie alle. Bilder und Grafik: Profibus Nutzerorganisation
Die Umwelteinflüsse auf den Feldbus sind sehr vielseitig. Profibus PA meistert sie alle. Bilder und Grafik: Profibus Nutzerorganisation
( Archiv: Vogel Business Media )

Digitale Kommunikationstechnik boomt. Die Gesamtzahl der weltweit installierten Profibus-Knoten beträgt inzwischen mehr als 20 Millionen. Mit insgesamt 3,4 Millionen verkauften Knoten erreichte der Absatz im vergangenen Jahr einen neuen Höchststand. Die Gesamtsumme der PA-Geräte stieg auf rund 630 000. Insgesamt dürften sich damit mehr als 3,3 Millionen Profibus-Geräte (DP und PA) in der gesamten Prozessindustrie im Einsatz befinden. Auch in diesem Jahr belegen überraschend hohe Absatzzahlen, dass sich offensichtlich immer mehr Anwender auf die digitale Kommunikation verlassen. Um noch mehr Vertrauen zu schaffen, hat man im letzten Jahr Profibus PA zahlreichen Härtetests in einem unabhängigen Prüflabor unterzogen.

Das Labor der BIS Prozesstechnik im Industriepark Höchst hat in unterschiedlichen Testreihen untersucht, wie sich unterschiedliche Umweltweinflüsse auf Feldbusnetzwerke auswirken können. Denn in realen Anlagen muss die Technik schwankenden Feuchte- und Temperaturbedingungen, EMV-Störungen oder Vibrationen trotzen. Bei langen Standzeiten verfahrenstechnischer Anlagen spielen außerdem Phänomene wie Korrosion und Alterung eine Rolle.

Bei den Alterungsuntersuchungen, die durch häufigen Temperaturwechsel gepaart mit Salz- und Leitungswassergüssen simuliert wurden, gingen Feldbusstränge, Verbindungstechnik und Feldgeräte als eindeutige Sieger hervor. Über die gesamte Versuchsdauer hinweg verlor die digitale Technik kein einziges der wertvollen Datentelegramme. Auch die Qualität des Feldbussignals blieb unverändert erhalten.

Unverwüstlich bei richtiger Installation

„Wir haben insgesamt 200 Feldbusstränge in verschiedenen Anlagen mit den neuen Diagnose-Werkzeugen überprüft. Der Großteil der Installationen schnitt dabei sehr gut ab. Der Bus lief äußerst stabil“, schwärmt Sven Seintsch, Verantwortlicher Ingenieur im Prüflabor. (Siehe auch Kurzinterview.)

Wie wichtig die Güte der Installation und eine fachgerechte Montage für die Signalqualität sind, zeigte ein weiterer Test. Dazu wurden nacheinander alle möglichen Fehler eingebaut und sogar miteinander kombiniert. Fehler im laufenden Betrieb simulierte z.B. die Mannschaft des Prüflabors durch Wasser im Anschlussraum und Störspannungen. Das Ergebnis: Der Bus läuft auch hier äußerst stabil und besitzt nachgewiesen eine robuste Konstitution. Er läuft sogar dann weiter, wenn die vorgegebenen Grenzwerte überschritten werden. Erst bei einer gleichzeitig auftretenden zweiten Fehlerquelle erhöht sich die Störanfälligkeit.

Vorraussetzung für ein solch positives Ergebnis ist allerdings eine fehlerfreie Installation, sachgemäß verlegte Kabel und richtig montierte Steckverbinder. Überprüft und dokumentiert wird die Installation anschließend durch eine Montageabnahme. Verschiedene Tools zur Diagnose des Physical Layer überprüfen und analysieren dabei jeden Fehler bei der Installation, noch bevor eine Störung im laufenden Betrieb auftreten kann.

Erhöhte Zuverlässigkeit

Dass die Diagnose des Physical Layers aber nicht nur im Labor, sondern auch in realen Anlagen die Zuverlässigkeit erhöht, zeigt ein Feldversuch von Clariant Produkte Deutschland am Standort Höchst. Dort wurde zum ersten Mal die permanente Überwachung von rund 40 Feldbussträngen mit etwa 300 Feldbusteilnehmern in einer Produktionsanlage getestet. Die Messungen bestätigten die Auswahl der robusten Installationstechnik sowie den guten Potenzialausgleich der Anlage durch eine harte beidseitige Erdung des Schirmes. Auch bei den Geräten gab es nur wenige Auffälligkeiten. Das Diagnose-Tool spürte im laufenden Betrieb alle Grenzwertverletzungen auf, die beseitigt werden konnten, bevor die Produktion beeinträchtigt wurde. Der Versuch machte zudem die negativen Auswirkungen von Montageaktivitäten wie nicht passende metallische Kabelverschraubungen für die Schirmung klar sichtbar.

Damit erst gar keine Fehler auftreten, hat die Profibus-Nutzerorganisation hilfreiche Montage- und Inbetriebnahmerichtlinen zusammengestellt. Für die praktische Umsetzung werden Schulungen angeboten.

Nachgefragt: „Der Bus ist nicht tot zu kriegen“

In aufwendigen Härtetests wurde Profibus PA auf seine Zuverlässigkeit geprüft und begutachtet. Selbst ausgemachte Experten versetzten die Ergebnisse in Erstaunen. Im Interview berichtet Sven Seintsch, Leiter des durchführenden Prüflabors BIS Prozesstechnik im Industriepark Höchst über seine Erfahrungen.

Herr Seintsch, waren Sie selbst von der Stabilität des Feldbusses überrascht?

Sven Seintsch (Archiv: Vogel Business Media)

Seintsch: Überrascht hat mich vor allem, wie weit der Bus über die vorgegebenen Grenzwerte hinaus ohne Störung betrieben werden kann. Der Abstand zwischen den theoretischen Grenzwerten und dem tatsächlichen Geräteausfall ist so groß, dass der Bus enorm viele Störungen toleriert.

Spiegeln die Ergebnisse des Laborversuchs wirklich die Realität wieder?

Seintsch: Wir haben insgesamt 200 Feldbusstränge in verschiedenen Anlagen im Industriepark Höchst mit den neuen Diagnose-Werkzeugen überprüft. Der Großteil der Installationen schnitt dabei sehr gut ab. Der Bus lief sehr stabil. Und die Feldbusnetzwerke werden weiter an Stabilität gewinnen. Denn mit den Diagnose-Modulen finden wir sogar die Feldgeräte, die durch einen Konstruktionsfehler den Feldbus unnötig belasten. Solche Fehler lassen sich durch Rauschen und Jitter erkennen. Bei einer anderen Anlage beo-bachteten wir ein durch ein Gerät verursachtes hohes Rauschen auf dem Feldbus und einen Jitter weit über dem Grenzwert. Der Bus lief trotzdem.

Es liegt also eher an den Geräten als am Feldbus selbst, wenn die Kommunikation nicht stabil läuft?

Seintsch: Ja, mit den Diagnose-Modulen haben wir schon etliche Gerätefehler aufgespürt, die den Feldbus störanfällig machen. Zum Glück fallen viele dieser Fehler schon in der Typprüfung der Geräte auf, also bevor sie in den Anlagen zum Einsatz kommen. Der Bus selbst ist bei einer einwandfreien Installation fast nicht tot zu kriegen.

Welche Fehler werden bei der Installation häufig gemacht?

Seintsch: Ungeeignete Kabel bereiten viele Probleme. Sehr beliebt ist auch die falsche Zahl von Busabschlusswiderständen. Auch bei der Schirmung und bei der Kabelverlegung werden immer wieder grundlegende Regeln nicht eingehalten.

Was würden Sie den Anwendern beim Bau einer Feldbusanlage raten?

Seintsch: Ich halte es für sehr sinnvoll, den Feldbus bei der Erstinbetriebnahme, Erweiterungen bzw. Veränderungen mit Diagnosetools zu überwachen. So lassen sich Fehler rasch erkennen und beseitigen, und der Zustand der Anlage ist dokumentiert. Und, die Diagnose des Physical Layers vereinfacht und beschleunigt die Inbetriebnahme und spart damit einiges an Kosten.

Die Autorin arbeitet als freie Fachjournalistin.

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