elektro AUTOMATION 01-02.2020

PRAXIS
GEHÄUSE/KOMPONENTEN
Die Predictive-Maintenance-Box von Lapp ist klein wie eine Zigarettenschachtel und wird einfach
in die zu überwachende Leitung eingeschleust, für eine angeschlossene SPS ist sie nicht sichtbar
Bild: Lapp
Predictive-Maintenance-Box von Lapp
Das Kabel weiß, wann es bricht
Mit vorausschauender Wartung lassen sich Teile austauschen, bevor sie kaputt gehen.
Das vermeidet ungeplante Stillstände. Doch wie geht das bei einem Kabel? Lapp hat
eine Lösung gefunden, die ohne Änderungen an der Leitung auskommt.
Bernd Müller, freier Journalist, i. A. der U.I. Lapp GmbH, Stuttgart
Eine vielversprechende Anwendung der Digitalisierung in Unternehmen
und von Industrie 4.0 ist Predictive Maintenance – die
vorausschauende Wartung: Anstatt Teile erst auszutauschen, wenn
die Maschine bereits steht, nutzt die vorausschauende Wartung Sensordaten,
die Aufschluss über die tatsächliche Alterung des Teils
zulassen. Leitungen halten beispielsweise üblicherweise viele Jahre,
dennoch sollte man die Bedeutung der Verkabelung nicht unterschätzen.
Vor allem bei hochdynamischen, komplexen Bewegungen wer-
Funktion des Pre-
dictive-Maintenance-
Systems für Datenleitungen
von Lapp
Bild: Lapp
den die Verbindungssysteme stark belastet. „Deshalb wollen wir eine
Lösung anbieten, die sich meldet, bevor eine Leitung ausfällt“, sagt
Guido Ege, Leiter Produktentwicklung und -management bei Lapp.
Start mit Ethernet-Leitungen
Da die industrielle Datenkommunikation in Anlagen und der Maschinenvernetzung
eine immer wichtigere Rolle spielt, hat sich das Team
von Guido Ege zu Beginn des Projekts auf Ethernet-Leitungen fokussiert.
Diese zeigen mit ihrem komplexen Aufbau sowie den erforderlichen
Hochfrequenzeigenschaften eigene Fehlercharakteristika. So
führt eine gebrochene Abschirmung bei Ethernet-Leitungen etwa zu
erhöhten Störungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).
Darüber hinaus nimmt die Dämpfung zu und die Datenrate sinkt,
wenn Litzen brechen. Bricht eine Ader vollständig, folgt der Totalausfall
der Kommunikation. Das Ziel war deshalb, den optimalen Austauschzeitpunkt
einer Leitung im Voraus zu berechnen und diesen
so planen zu können, dass die Produktion möglichst wenig gestört
wird. Dazu werden die Übertragungseigenschaften von Datenleitungen
überwacht und aus deren Veränderungen die voraussichtlichen
Lebensdauern errechnet. Ethernet-Leitungen seien aber nur
der Anfang. Im nächsten Schritt sollen auch stromführende
Leitungen überwacht werden, so Ege.
Keine Veränderung am Kabel nötig
Das Messprinzip sollte dabei ohne Veränderung des Leitungsaufbaus
auskommen, also ohne zusätzliche Mess- oder Opferadern im
Kabel, um den Installationsaufwand für Anwender gering zu halten.
Die Lösung sollte deshalb allein über ein Protokoll sowie einen speziellen
Algorithmus erfolgen. Dadurch könnten Standard-Ethernet-
Leitungen sowie Standard-Steckverbinder wie RJ45 oder M12 verwendet
werden. Des Weiteren bietet dieser Ansatz den Vorteil,
dass auch ein Retrofit bestehender Anlagen möglich ist.
Bei der nun realisierten Lösung von Lapp findet die Messung in der
so genannten PMBx (Predictive Maintenance Box) statt. Sie besitzt
zwei Ethernet-Ports und wird einfach am Anfang der zu überwachenden
Ethernet-Leitung eingeschleust. Die Datenpakete werden
dann transparent vom einen Ethernet-Port zum anderen Port übertragen,
nahezu ohne Verzögerung. Für eine angeschlossene SPS ist
die PMBx nicht sichtbar und sie hat keinen Einfluss auf die Datenübertragung.
Damit eignet sie sich, wie gewünscht, auch für beste-
46 elektro AUTOMATION 01-02 2020