Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kontinuierliche und kostengünstige Signalüberwachung für industrielle Bussysteme

Das Monitoring von Industrieanlagen stellt sicher, dass hochautomatisierte Prozesse reibungslos ablaufen. Meist stehen die Anlagen selbst im Mittelpunkt, die Kommunikationsleitungen werden gegenwärtig noch nicht kontinuierlich überwacht. Deren Überprüfung geschieht meist nur in Wartungsintervallen oder im Fehlerfall. Zudem müssen die Leitungen meist für die Dauer der Prüfung aus dem System genommen werden. Im Projekt Ko2SiBus soll daher eine kontinuierliche und kostengünstige Signalüberwachung Ethernet-basierter industrieller Bussysteme entwickelt und implementiert werden.

Das Konzept soll sowohl in das Design neuer Industriemaschinen einfließen können als auch eine Nachrüstung ermöglichen. Hierzu werden technische Anforderungen und Parameter für die Leitungsdiagnose zusammengetragen und systematisiert. Darauf aufbauend werden Konzepte zur Signalüberwachung erarbeitet. Diese werden dann mit Schaltungsteilen umgesetzt, bevor die Integration in Anwendungssysteme z.B. mittels OPC-UA erfolgt. Die schaltungstechnische Umsetzung soll vor allem mit Standard-Hardware erfolgen, die durch Treibererweiterungen um die Monitoringfunktionen erweitert wird. Ziel ist ein Demonstrator, der die komplette Kette der kontinuierlichen Signalüberwachung bis hin zur Einbindung in die Leitebene umsetzt.

Entsprechende Netzwerkkomponenten kommen überwiegend von KMUs, die sich am Markt mit einem weiteren Alleinstellungsmerkmal etablieren können. Es profitieren also neben den Anlagennutzern auch die Hersteller, die sich mit einer hohen Zuverlässigkeit ihrer Komponenten positionieren können. Zudem können KMUs durch höhere Zuverlässigkeit und geringen Wartungsaufwand einen Vorsprung gegenüber internationalen Mitbewerbern erzielen. Deutschen Hersteller solcher Netzwerktechnik werden frühzeitig über den Projektbegleitenden Ausschuss in den Standardisierungsprozess eingebunden. Damit können sie gemeinsam mit dem Anlagenbau schneller zur Marktreife gelangen und eigene Marktanteile ausbauen.

Ergebniszusammenfassung:

Die entwickelten Methoden erlauben das Monitoring von Ethernet-Leitungen im Betrieb, ohne in die eigentliche Kommunikation einzugreifen. Dies wurde in Form eines Prototyps implementiert und deren Tauglichkeit in Laborversuchen nachgewiesen.

Im Projekt wurde ein neues Messverfahren zur Überwachung des Zustands von Ethernet-Leitungen während des normalen Betriebes konzeptioniert und implementiert, welches in neue oder bestehende Systeme integriert werden kann.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde eine kontinuierliche und kostengünstige Signalüberwachung für industrielle Bussysteme erforscht und anhand eines Demonstrators verifiziert. Diese Signalüberwachung lässt sich z.B. in Schaltungen für den physikalischen Medienzugriff (Netzwerkkarten) integrieren und bietet somit die Möglichkeit, direkt am Kabel ohne Unterbrechung der Verbindung kontinuierlich dessen Qualität zu überwachen. Es lassen sich Schwellwerte definieren, ab denen ein Kabel als nicht mehr tauglich klassifiziert wird und über Informationsprotokolle wie SNMP oder OPC UA eine Information darüber ausgegeben werden kann. Eine Möglichkeit der Integration in diese Protokollwelt wird im Abschlussbericht vorgestellt.