Die Kontrolle des zentralen Nervensystems:

Über Busmonitore

Werden programmierbare Steuerungen als das Gehirn moderner Industrieanlagen angesehen, so sind Bussysteme das zentrale Nervensystem: Während in den Controllern die notwendigen Steuerungs-, Regelungs- oder Rechenaufgaben abgearbeitet werden, erfolgt der Transfer der Daten zwischen den Steuerungen und der Peripherie zyklisch über Feld- und Antriebsbusse. Gerade in Zeiten zunehmender Komplexität und Datenmengen geraten industrielle Netzwerksysteme immer mehr in den Fokus: Nur wenn Anwender die technischen Zusammenhänge ihrer Anlage verstehen und beherrschen, können diese die Effizienz, Verfügbarkeit und Produktqualität nachhaltig optimieren.

Mit dem iba-System, das perfekt aufeinander abgestimmte Hard- und Softwarekomponenten zur Messwerterfassung bietet, können alle relevanten Anlagen- und Prozessdaten aus verschiedensten Signalquellen und Systemen erfasst und aufgezeichnet werden. Sollen Daten deterministisch und unverfälscht erfasst werden, so liegt der Fokus dabei auf der Kommunikation zwischen Controllern und Devices auf dem Busnetzwerk: Ein direkter Einblick in die hier versendeten Daten liefert Anwendern ein unverfälschtes Bild der Vorgänge und Abläufe der Anlage – an kaum einer anderen Stelle können Daten unmittelbarer erhoben werden. Die Integration eines Busmonitors, wie etwa dem ibaBM-PN für PROFINET- oder ibaBM-DP für PROFIBUS-Netzwerke in die Topologie kann deshalb zum Game-Changer und somit zum Meilenstein in der Digitalisierungsstrategie eines Unternehmens werden. Dieser wird unkompliziert ins Netzwerk integriert und liefert Daten, die zeitsynchron aus dem Netzwerk erhoben wurden.

Unterschiedliche Standards als große Hürde

Eine wesentliche Herausforderung ist dabei die heterogene Landschaft der Bustechniken, denn im Industrieumfeld haben sich unterschiedliche Standards etabliert – PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT®, PROFIBUS oder CAN/CANopen sind nur einige der eingesetzten Technologien. Hier schafft das iba-System Abhilfe: Dank der ausgeprägten Konnektivität zu unterschiedlichen Automatisierungssystemen und Bustechniken lässt sich eine Anbindung an die gängigen Feldbussysteme realisieren. Auf diese Weise kann ein iba-Messwerterfassungssystem mithilfe der iba-Busmonitore in die meisten bestehenden Netzwerke integriert werden. Die vom Busmonitor überwachten Daten und Signale können somit von einer Messwerterfassungssoftware (ibaPDA) aufgezeichnet, visualisiert und Anwendern im Weiteren zugänglich gemacht werden.

Die Anforderung bestimmt den Betriebsmodus

Der Busmonitor kann dabei auf unterschiedliche Arten betrieben werden: Im Sniffermodus (=Mithörmodus) werden die auf dem Bus kommunizierten Werte mitgelesen und als Signale erfasst. In diesem Fall sind Änderungen in der Projektierung nicht erforderlich. Im aktiven Modus, als sogenannter aktiver Busteilnehmer, kann der Busmonitor von der Steuerung aktiv an ihn gesendete Werte empfangen. Der Busmonitor wird dabei gezielt von der Steuerung adressiert und mit beliebigen Daten versorgt. In welchem Modus der Busmonitor im individuellen Fall betrieben wird, hängt letztlich immer vom jeweiligen Anwendungsfall ab.

Betrieb als Sniffer

Im Sniffermodus hört der Busmonitor auf der Busleitung mit und kann somit alle auf dem Bus versendeten Daten rückwirkungsfrei erfassen. Das Mithören auf der Datenleitung beeinflusst dabei in keiner Weise den eigentlichen Datentransfer auf dem Feldbus. Die Werte werden auf diese Weise unverfälscht erhoben – in der original vorhandenen Geschwindigkeit und Folge. Dies ermöglicht eine explorative Analyse der Kommunikation zwischen Steuerung und Busteilnehmer. Dabei muss der iba-Busmonitor lediglich im Netzwerk angeschlossen werden, eine Veränderung der vorhandenen Projektierung der Steuerung ist nicht erforderlich. Innerhalb eines PROFINET-Systems etwa wird der entsprechende Busmonitor ibaBM-PN dabei zwischen den Controller und die jeweiligen Devices integriert. Der Anschluss erfolgt über die TAP-Schnittstelle (Test Access Point) des Gerätes, somit entsteht mit dem Hinzufügen des Busmonitors kein zusätzlicher Point of failure, da auch bei einem Ausfall des ibaBM-PN die Kommunikation zwischen dem Controller und den PN-Devices nicht abbricht.

Betrieb als aktiver Teilnehmer

Als aktiver Teilnehmer wird der Busmonitor gezielt von der Steuerung adressiert und kann alle aktiv an ihn gesendete Werte empfangen. Damit können alle internen Daten einer Steuerung erfasst werden, ohne dass diese auf eine zusätzliche analoge oder digitale IO-Klemme gelegt werden müssen. In diesem Fall wird der Busmonitor taktsynchron ins Feldbussystem angeschlossen, um deterministische Daten zu erhalten. Innerhalb einer SPS muss dabei konfiguriert werden, welche Daten an den Busmonitor geschickt werden sollen. Für die Busmonitore ibaBM-DP (PROFIBUS), ibaBM-eCAT (EtherCAT®) und ibaBM-PN (PROFINET) kann für eine komfortable Messung das Request-Verfahren genutzt werden: Die gewünschten Messwerte können in ibaPDA über ihren symbolischen Namen ausgewählt werden und werden anschließend zyklisch übertragen. Hierzu ist das einmalige Einbinden von bereitgestellten Funktionsbausteinen in der Steuerung notwendig. Ein wesentlicher Vorteil dabei ist, dass auch Anlagenbediener, die keine Programmiererfahrung haben, gewünschte Daten unkompliziert erfassen können. Der Busmonitor ibaBM-PN etwa verfügt über zwei unabhängige, interne PROFINET-Devices, die von PROFINET-Controllern gezielt mit Daten versorgt und individuell konfiguriert werden können. Ein Busmonitor kann somit mit bis zu acht PN-Controllern kommunizieren, dabei ist die Integration in Linien- oder Sternstrukturen ebenso wie die Anbindung an zwei unabhängige PROFINET-Stränge möglich. Ebenso können die Devices dazu genutzt werden, Daten von ibaPDA über PROFINET an einen Controller zu schicken. So lassen sich beispielsweise bestimmte Signalwerte überwachen und bei Überschreitung eines Grenzwertes eine Warnmeldung ausgeben oder andere Ereignisse signalisieren.

Diagnosefunktion

Zusätzlich zu den beiden Betriebsmodi bieten iba-Busmonitore die Möglichkeit, Informationen zum Status des Feldbusses und zu den jeweiligen Devices zu erheben und in ibaPDA darzustellen. So werden innerhalb eines PROFIBUS-Netzwerks beispielsweise die Betriebszustände der unterschiedlichen Kommunikationsteilnehmer farblich dargestellt und etwa die Zykluszeit, Baudrate oder Anzahl der Devices eines Bussystems angezeigt. Auf diese Weise können unter anderem Busfehler schnell erkannt werden, was sich positiv auf die die Verfügbarkeiten der Feldbussysteme und die Wartungskosten auswirkt.

Einbindung ins iba-System

Die Konfiguration der zu erfassenden Signale erfolgt komfortabel im I/O-Manager von ibaPDA: Mithilfe einer automatischen Erkennung werden in ibaPDA die angeschlossenen Gerate erkannt und im I/O-Manager angezeigt. Dabei können die erforderlichen Einstellungen direkt in der Benutzeroberfläche schnell und unkompliziert vorgenommen und in den Geräten abgespeichert werden. Ein weiterer Vorteil des iba-Systems ist dabei, dass die Datenaufzeichnungen der Busmonitore synchron mit anderen Messsignalen – beispielsweise aus Schnittstellen – in ibaPDA dargestellt werden können. Somit entsteht trotz unterschiedlicher Standards oder Datenquellen eine synchrone und übersichtliche Datenbasis.

Fazit

Busmonitore wie ibaBM-PN der iba AG sind ein wichtiger Baustein in der Digitalisierungsstrategie industrieller Anlagen. Ob als Sniffer oder aktiver Busteilnehmer: Mit ihnen lassen sich Daten auf dem Busnetzwerk deterministisch aufzeichnen und durch die Einbindung in das Messerfassungssystem ibaPDA komplexe Zusammenhänge übersichtlich darstellen. Für Anlagenbetreiber kann dies einen großen Schritt auf dem Weg zu mehr Übersicht in Automatisierungs- und Produktionsprozessen und damit zu einem nachhaltigeren oder wirtschaftlicheren Betrieb darstellen.