Profibus wird seit über 20 Jahren erfolgreich in der Automatisierung eingesetzt. Mit Lichtwellenleitern (LWL) lässt sich die Leistungsfähigkeit hinsichtlich Übertragungsentfernung und Störfestigkeit nochmals deutlich steigern. Jedoch ist das Management der Netze nicht so komfortabel wie bei einer Kupferverkabelung. Denn Statusmeldungen der aktiven Komponenten, also der Konverter, können nur vor Ort abgelesen werden, was vor allem bei ausgedehnten Installationen sehr aufwändig ist. Profibus arbeitet nach dem Master-Slave-Prinzip, oder anders ausgedrückt: Die Steuerungen (Master) fragen die Daten der angebundenen Sensoren und Aktoren (Slaves) ab und verteilen sie dann weiter. Da moderne Steuerungen eine Netzwerkschnittstelle haben, lassen sich bei einer Kupferverkabelung die Ein- und Ausgänge der Applikationen auf einem Monitor grafisch darstellen. Dort werden auch Fehler angezeigt, jedoch keine näheren Informationen zu Ort und Ursache.
LWL-Strecken sind für Profibus-Master unsichtbar
Bei LWL-Installationen war eine grafische Darstellung bisher nicht möglich. Denn die Konverter, mit denen die elektrischen Signale der Sensoren und Aktoren in optische umgewandelt werden, sind transparent. Deshalb bleiben die LWL-Strecken für den Profibus-Master sozusagen unsichtbar. Mit \’net-M\‘ gibt es jetzt eine Lösung, um Fehlern in optischen Profibus-Netzen schnell auf den Grund zu gehen, das heißt sie zentral zu lokalisieren und zu analysieren. Herzstück ist ein webbasierter Manager, über den bis zu 254 spezielle Konverter der d-light-Familie überwacht werden können. Diese Konverter haben einen Controller, der mehr Speicherkapazität bietet als der Chip der Standard-Ausführungen, und eine andere Firmware. So lassen sich die Statusinformationen, die bisher über die LEDs an den Geräten angezeigt wurden, zusätzlich für die Ferndiagnose aufbereiten. Der Manager, dessen Controller einen ähnlichen Funktionsblock hat wie das Pendant in den Konvertern, fragt diese Geräte ständig der Reihe nach ab. Über eine RJ45-Schnittstelle, die Fast-Ethernet unterstützt, können die Resultate via Browser auf einem Monitor angezeigt werden.
Konverter werden vom Manager automatisch erkannt
Was ist bei der Installation zu beachten? Zunächst müssen überall dort, wo längere Strecken überbrückt werden sollen oder starke elektromagnetische Felder vorhanden sind, Konverter eingeplant werden. Nachdem diese in Betrieb genommen worden sind, werden sie vom Manager automatisch erkannt. Anhand der grafischen Übersicht lässt sich dann kontrollieren, ob das Netz mit der Planung übereinstimmt. Bei Einsatz eines Routers kann der Zugriff auf den Manager nahezu von überall auf der Welt erfolgen. Um via Webbrowser auf das Profibus-Netz zugreifen zu können, müssen die Netzwerkschnittstelle des Managers konfiguriert und anschließend alle in der Ring- oder Linientopologie vorhandenen Konverter abgespeichert werden. Damit ist die grundlegende Netztopologie festgelegt und ausgefallene beziehungsweise entfernte oder hinzugefügte Geräte werden vom Manager erkannt. Außerdem kann der Benutzer für jeden Konverter einen Namen vergeben oder Kommentare hinzufügen, die Informationen über den jeweiligen Standort geben und so die Diagnose weiter vereinfachen. Nachdem die Alarmeinstellungen für den Fehlerfall vorgenommen worden sind, ist die Grundkonfiguration abgeschlossen. Über den Manager werden sowohl die Konverter als auch die einzelnen LWL-Strecken des Netzes visualisiert. Grün signalisiert, dass die Datenübertragung reibungslos funktioniert. Zudem sind alle Konverter in einer Tabelle aufgelistet, die neben Nummer und Status des Geräts bei einer Störung auch eine summarische Fehlermeldung enthält. In diesem Fall werden die betroffene LWL-Strecke oder der defekte Konverter rot markiert. Per Mausklick lassen sich detaillierte Informationen abrufen. Bei Problemen, die nur kurzzeitig aufgetreten sind und keine permanenten Auswirkungen hatten, werden die betroffenen Komponenten gelb markiert und die entsprechenden Informationen unterlegt.
Ampel-Prinzip erleichtert das Monitoring
Auch das Budget der LWL-Strecken, das sonst nur durch aufwändige Messungen ermittelt werden kann, wird nach dem Ampel-Prinzip überwacht. So lässt sich am Monitor erkennen, ob es im grünen, gelben oder roten Bereich liegt. Bei Gelb bewegt es sich gerade noch innerhalb der definierten Systemreserve von 3dB. Im Unterschied zu Statusmeldungen, die häufig interpretiert werden müssen, ist das Ampel-Prinzip eindeutig und allgemein verständlich. Zudem ermöglicht die Gelbphase ein vorausschauendes Handeln. Denn die Dämpfung ist noch nicht zu hoch, d.h. die LWL-Strecke funktioniert weiterhin. Jedoch sollten jetzt Wartungs- bzw. Instandsetzungsmaßnahmen eingeleitet werden, um einem Ausfall vorzubeugen. Darüber hinaus können alle Ereignisse auf ein internes Fehlerrelais im Manager geschaltet, in einer Logdatei erfasst oder via SMTP-Server als E-Mail verschickt werden. Außerdem lässt sich der Manager mit einem Zeitserver verbinden, um die Uhrzeit der Ereignisse exakt zu bestimmen. Dazu muss lediglich die IP-Adresse des Servers eingegeben werden. Ferner lassen sich sämtliche Einstellungen per TFTP (Trivial File Transfer Protocol) auf einen PC herunterladen und so sichern. Da Profibus-Netze mit \’net-M\‘ eine Schnittstelle zu Ethernet-Netzwerken erhalten, kommt – anders als bei herkömmlichen Installationen – auch das Thema Datensicherheit, also Security, in den Fokus. Dazu ist zunächst anzumerken, dass über den Manager keine Daten in das Profibus-Netz geschickt, sondern nur bei den Konvertern abgefragt werden können. Die Kommunikation läuft also nicht wie bei Gateways, mit denen sich Profibus in Profinet integrieren lässt, in zwei Richtungen. Um auf Nummer sicher zu gehen, sollte jedoch beim Zugriff aus externen Netzen zusätzlich zum vorhandenen Passwortschutz eine Firewall eingesetzt werden, was in den meisten Unternehmen ohnehin der Fall ist.
Verfügbarkeit optischer Profibus-Netze wird erhöht
Ein webbasiertes, zentrales Monitoring von Profibus-Netzen ermöglicht, wie eingangs erwähnt, vor allem in ausgedehnten Installationen eine effiziente Lösung. Denn die sonst erforderliche Überwachung der LWL-Konverter vor Ort kostet Zeit und damit Geld. Aber auch überall dort, wo der Zugang zu diesen Geräten beschwerlich ist, etwa durch schmale Versorgungsgänge, wird die Diagnose erleichtert, was wiederum zu einer höheren Verfügbarkeit des Netzes beiträgt. Typische Applikationen sind beispielsweise Windenergieanlagen oder Tunnel. Auch im Bergbau oder im Öl- und Gasbereich kann \’net-M\‘ eingesetzt werden. Denn die d-light-Konverter sind auch in einer eigensicheren Ausführung erhältlich. Bereits installierte Standard-Konverter lassen sich für das zentrale Monitoring nachrüsten. Dazu werden bei eks die Controller ausgetauscht und die entsprechende Firmware aufgespielt. Das kann auch nach und nach geschehen. Denn die Diagnose via LEDs ist auch weiterhin möglich. Sobald die Konverter jedoch an den Manager angeschlossen werden, müssen alle die neue Technologie an Bord haben. Sonst würden sie unsichtbar sein – zumindest auf dem Monitor.
