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Profibus - Wartung und Fehlersuche

Profibus-DP hat sich in vielen Anwendungen in der industriellen Praxis als ein zuverlässiges und robustes Netzwerk erwiesen. Die hohe Zuverlässigkeit wird jedoch nur dann erreicht, wenn die Profibus-Installationsrichtlinien beim Aufbau des Busses eingehalten und die wichtigen Parameter mit geeigneten Messgeräten vor der Inbetriebnahme nachgemessen werden. Die Erfahrung zeigt, dass ca. 70% aller auftretenden Fehler in Profibus-Netzen auf unsachgemäße Installation und Wartung zurückzuführen sind

Installation prüfen und dokumentieren

BustesterZum Abschluss der Installationsarbeiten empfiehlt es sich, die Verkabelung durch ein geeignetes Messgerät auf Fehler und Güte zu überprüfen. Hierfür stellen verschiedene Hersteller spezielle Prüf- und Diagnosegeräte zur Verfügung. Die Messgeräte werden am Anfang des Profibus-Strangs angeschlossen. In dialoggeführten Messzyklen wird die Installation auf Herz und Nieren geprüft. Während der Messung muss der Profibus-Master abgeschaltet werden. Alle Slaves bleiben eingeschaltet und werden in die Messung einbezogen. Die Messung erfolgt dynamisch, das heißt es werden ständig Prüfsignale auf den Bus ausgesendet und die Güte der Installation anhand des zurückgehörten Echosignals beurteilt. Dabei werden sowohl statische Fehler, beispielsweise ein fehlender Abschlusswiderstand oder eine unzulässige Leitungslänge, als auch dynamische Fehler, wie etwa zu geringe Signalpegel oder unzulässig hohe Reflexion, erkannt. Wird während der Messung ein Fehler festgestellt, wird die Entfernung vom Messpunkt zum Fehlerort angegeben. Die Ergebnisse der durchgeführten Messungen werden im internen Speicher gespeichert und stehen zur späteren Übermittlung an einen PC bereit. Nach Übertragung an einen PC kann das Messprotokoll ausführlich kommentiert, ausgedruckt und archiviert werden. Viele Anlagenbetreiber fordern heute ein fehlerfreies Messprotokoll als Nachweis der korrekten Installation vom verantwortlichen Installateur, bevor sie mit der eigentlichen Inbetriebnahme der Anlage beginnen.

Fehlersuche mit System

Kommt es im laufenden Betrieb einmal zu einer Störung des Busbetriebs, sollte der Fehler immer zuerst in der Verkabelung gesucht werden. Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass auch bei Anlagen, die schon länger im Betrieb waren, die häufigsten Busfehler auf die Verdrahtung zurückführen sind. In Altanlagen sind meist Korrosion, Vibration oder Kabelbruch an bewegten Teilen die Übeltäter. Auch hierbei erweisen sich Bustestgeräte als zuverlässige Hilfsmittel, mit denen die häufigsten Fehlerursachen schnell lokalisiert werden können.

Der Tester wird hierbei alle typischen Fehler wie Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder Schirmschlüsse finden und die Entfernung vom Messpunkt zum Fehlerort anzeigen. Handelt es sich um einen sporadischen Fehler, empfiehlt sich eine Analyse des Busgeschehens mit den Online-Funktionen des Testers wobei ein besonderes Augenmerk auf die Qualität der Signalpegel zu werfen ist. Liegen die Signalpegel eines oder mehrerer Geräte am unteren Grenzbereich von ca. 2,5 Volt, ist dies meist die Ursache für sporadische Busstörungen. Die Ursachen sind dann entweder schlechte Verbindungen mit hohen Übergangswiderständen (Korrosion!) oder eine defekte Profibus Anschaltung im Feldgerät.

Typische Fehler bei der Wartung

Wird bei Wartungsarbeiten ein Profibus-Gerät ausgetauscht, ist es erforderlich, dass die Busadresse des Austauschgerätes identisch zur Adresse des defekten Gerätes eingestellt wird. Auch wenn der Wartungstechniker die Adresse am Einstellschalter richtig eingestellt hat, wird sehr häufig vergessen, dass ein Profibus-Gerät die neue Adresse erst nach einem erneuten Aus- und Einschalten übernimmt. Dieser Effekt hat sicher schon vielen Wartungsmannschaften Probleme bereitet und zu unnötig langen Anlagenstillstandszeiten geführt. Zur Vermeidung empfiehlt sich eine schnelle Kontrolle mit einem Bustestgerät.

Ausfälle gezielt vermeiden

Auch bei laufender Anlage bieten Bustestgeräte zahlreiche Messmethoden mit denen die Qualität der Signalpegel überwacht und unzulässig hohe Reflexionen zuverlässig erkannt werden können. Hierzu wird der Tester an einer beliebigen Stelle im Netzwerk angeschlossen. In diesem Modus hört der Tester den Busverkehr als passiver Teilnehmer mit, ohne die Kommunikation aktiv zu beeinflussen. Der laufende Anlagebetrieb wird dabei nicht unterbrochen.

Schaubild

Zur Erreichung einer besonders hohen Anlagenverfügbarkeit empfiehlt sich eine turnusmäßige Kontrollmessung des Profibus-Netzwerkes, die zum Beispiel während der Betriebsferien oder begleitend zu anstehenden Erweiterungs- und Wartungsarbeiten durchgeführt wird. Hierbei wird eine vollständige Messung durchgeführt und das Ergebnis anschließend mit der ursprünglichen Messung verglichen. Bei der Überprüfung gilt es besonders auf die Werte der Signalpegel zu achten. Deutliche Veränderungen (>/< 1 Volt) zeigen Schwachstellen schon im Vorfeld auf und helfen, Fehler zu erkennen, bevor es zu einem tatsächlichen Ausfall kommt.