IFD: Intensive Fieldbus Diagnostic
Ein Wort vorab: Der CAN-Bus ist die Grundlage für viele Abkömmlinge, die sich im Laufe der Zeit aus dieser bahnbrechenden Technologie entwickelt haben. CAN-basierte Bussysteme (wie CANopen, J1939 ETC sind Dialekte einer gemeinsamen Sprache. Sie sind zu Eigenmarken in ihrem Verbreitungsgebiet geworden, die Herkunft ist dabei zum Teil in Vergessenheit geraten. Trotzdem ist die gemeinsame physikalische Grundlage all dieser Bussysteme der CAN.
Beispiele für CAN-basierte Anwendungen:
- Sie kennen sicher die OBD-Schnittstelle in Ihrem PKW. Dort schließen sich die Werkstatt und der TÜV an, um Fehler und Daten auszulesen. OBD ist ein CAN-Gateway zu den Steuergeräten des Fahrzeuges.
- In einem Fahrzeug der Stadtreinigung steuert ein SAE J1939 den Motor, während im Fahrzeug-Aufbau ein CANopen-Bus zum Einsatz kommt. Beides sind Protokolle, die auf CAN aufsetzen.
- In Ihrem E‑Bike regelt ein EnergyBus die Motorunterstützung, während Sie die frische Luft genießen. EnergyBus basiert auf CANopen.
- In jedem modernen Traktor und den Anbaugeräten arbeitet ein ISOBUS, eine Weiterentwicklung des SAE J1939, der auf dem CAN-Standard 2.0B basiert. Das gleiche gilt für viele Maschinen, Bagger, Kräne usw.
- Drohnen werden vom UAVCAN in der Luft gehalten, einer recht jungen Standardisierung für unbemannte Flugkörper.
- Selbst bei Ihrem Zahnarzt werden der elektrisch verstellbare Patientenstuhl und die darin eingebaute Technik über einen CAN gesteuert.
Deswegen sprechen wir von CAN, meinen aber natürlich auch Ihre Anwendung im jeweils eigenen Dialekt und mit dem individuellen Marketingnamen. Sie dürfen gedanklich das Wort CAN durch den Ihnen geläufigen Namen ersetzen.
Egal in welcher Umgebung Sie die Intensive Fieldbus Diagnostic einsetzen; Sie werden durch den Informationsgewinn:
- datenbasierte Entscheidungen treffen
- stabilere Produkte herstellen
- Fehlersuche und Reparatur beschleunigen
- Ausfallzeiten minimieren
- Kosten einsparen
Das Rückgrat der Kommunikation ist zu wichtig für Ihre Maschine, als dass Sie es vernachlässigen dürften.
Störreserve
Im Allgemeinen werden digitale Busse als stabil und hochverfügbar angesehen. Das gilt auch für den CAN-Bus. Er bringt bei geringem elektronischem Aufwand durch intelligente Fehlererkennungsmechanismen eine hohe Eigensicherheit mit. Dies führt in kleinen und sehr einfachen Topologien zu ausreichender Stabilität und nur außergewöhnliche Ereignisse – wie das mechanische Beschädigen einer Leitung – führen zum Ausfall der Kommunikation. Diese Fehler sind in der Regel noch relativ einfach zu finden.
Die Störreserve eines digitalen Busses ist eine wichtige Größe, dessen Wert in den meisten Anlagen leider vollkommen unbekannt ist. Die Wichtigkeit der Störreserve für einen sicheren Betrieb der Anlage nimmt mit der Komplexität zu, während die beeinflussenden Faktoren ebenfalls zunehmen. Das kann leicht dazu führen, dass Anlagen mit dem Zuwachs an Komplexität eine derart geringe Störreserve haben, dass ein sicherer Betrieb nicht mehr gegeben ist. Dann reichen vermeintliche Kleinigkeiten aus, um einen Ausfall der Kommunikation zu verursachen.
Zunehmend komplexere und autonome Maschinen erfordern mehr Steuermodule, Sensoren und Aktoren, die über den CAN-Bus kommunizieren.. Schon allein durch die erhöhte Komplexität wird eine Kontrolle der tatsächlichen physikalischen Busparameter zu einem wichtigen Punkt in der Entwicklung des Systems, aber auch fortlaufend während des Einsatzes.
Alterung
Die Alterung ist eine oft verdrängte Tatsache in Bussystemen. Je geringer die anfängliche Störreserve ist, desto eher führt allein die Alterung zu Ausfällen. Dass Schleppketten und Schleifkontakte nur eine begrenzte Lebensdauer haben, ist durch Langzeiterfahrung allgemein bekannt. Aber auch Kabel, Steckverbinder und die elektronischen Bauteile in Sensoren und Aktoren unterliegen einer Alterung. Je nach Belastung mit elektrischen Impulsen oder durch Umwelteinflüsse kommt es zur Verschlechterung der digitalen Signale, die irgendwann zu einem Ausfall der Kommunikation führt. Eine Kontrolle in regelmäßigen Intervallen im Zuge einer stattfindenden Wartung kann diese Alterung sichtbar machen.
In einigen Fällen ist eine ständige Überwachung der physikalischen Signale sinnvoll. Das ermöglicht eine automatisierte Meldung an eine Leitstelle bei Unterschreitung einer festgelegten Signalqualität oder auftretenden Telegrammwiederholungen. Bei einer anschließenden Wartung kann dann eine gezielte Fehlersuche und Reparatur stattfinden, das Risiko eines Ausfalls der Kommunikation zu ungeplanten Zeiten minimiert.
Der CAN-Bus als Teil der Wartungsstrategie
Viele Parameter in einer Maschine werden dauerüberwacht, eine große Anzahl an Sensoren ermittelt laufend Daten, die zusammengefasst und ausgewertet werden. Aber der CAN-Bus als Rückgrat der Kommunikation ist meist nicht Bestandteil einer Wartungsstrategie. Auf Ausfälle des Busses ist man eventuell nicht vorbereitet, geschulte Techniker, Messgeräte und vergleichbare Messwerte sowie eine effizient nutzbare Dokumentation der Systeme sind möglicherweise nicht gegeben. In diesem Fall wird häufig per Zufallsprinzip getauscht in der Erwartung, den Fehler mit Radikalmaßnahmen zu beheben.
Mit dem Kauf eines Messgerätes allein ist es allerdings nicht getan.
Angenommen Sie haben ein Messgerät und kommen an eine ausgefallene Anlage. Dann wird es ohne Vergleich mit Referenzwerten schwer, Messwerte richtig einzuordnen. Es ist sehr wichtig, für das individuelle System Vergleichs-Werte vom Beginn des Maschinen-Lebenszyklus zu haben, mit denen Sie den Istwert vergleichen können.
Der CAN-Bus muss Teil Ihrer Wartungsstrategie sein.
Der Raum für Vermutungen zum Zustand des CAN-Busses wird dadurch kleiner. Die Ausfallsicherheit steigt erheblich und im Fehlerfall ist eine schnellere Wiederherstellung möglich.
1. In der Entwicklung
Während der Entwicklung CAN-basierter Maschinen sollten die physikalischen Parameter des Busses immer wieder bestimmt werden. So lassen sich mit gezielten Verbesserungen, beispielweise durch geänderte Topologie, oder durch kluge Wahl der Baudrate die Störreserve und die Ausfallsicherheit erhöhen. Durch vergleichende Messungen kann man herausfinden, ob bestimmte Einsparungen zu signifikanter oder marginaler Verringerung der Signalqualität führen. In späteren Phasen der Entwicklung kann der Einfluss des Gesamtsystems auf den Bus sowie die Empfindlichkeit gegen äußere Einflüsse untersucht werden.
2. In der Fertigung und im Qualitätsmanagement
Am Ende einer Fertigung einer Maschine steht die Qualitätsprüfung. Wenn die Messung der Busqualität ein Bestandteil dessen ist, lassen sich Schwankungen feststellen und Ausgangsmesswerte dokumentieren.
3. Im Service vor Ort
Der Service kann sich auf Erfahrungen und Messungen aus Entwicklung und Qualitätskontrolle beziehen, hat eine Grundlage für Vergleiche und ist in der Lage festzustellen, ob der Bus eine Ursache für Ausfälle ist oder nicht. Mit einem adäquaten Messgerät und den für das individuelle System entsprechenden Voreinstellungen lässt sich die Fehlersuche vereinfachen und systematisieren.
Bewertung
Eine Bewertung der Messwerte pauschal vorzunehmen ist nicht sinnvoll. Man kann nicht pauschal sagen, ob ein gemessener Qualitätswert von 75 % gut oder schlecht ist. Zu viele Faktoren haben Einfluss auf die tatsächlichen Messwerte. Deswegen müssen sinnvolle Grenzwerte anhand von im Vorfeld gesammelten Daten festgelegt werden. Im Servicefall können die Geräte anhand der eingetragenen Grenzen eine Bewertung der Messungen vornehmen und nach dem Ampelprinzip anzeigen.
Das Messgerät
Nach den Kriterien des Einsatzzweckes muss die Wahl des geeigneten Werkzeuges erfolgen. Die GEMAC bietet vier verschiedene Messgeräte und eine Software an, die für vielfältige Anwendungsgebiete genutzt werden können.
Zweifellos ist das CANtouch das System mit den meisten Messwerten, der intuitivsten Bedienung und der einfachsten Auswertung. Durch den Batteriebetrieb ist es schnell und einfach zu benutzen. Der Funktionsumfang dieses Gerätes wurde auch unter Umsetzung von Kundenanregungen auf sehr hohem Niveau entwickelt. Eine grundlegende Überprüfung des Busses mit einer Gut-Schlecht-Aussage über den Gesamtzustand dauert mit dem CANtouch nur ca. 10 Sekunden und kann mit einer einzigen Touch-Geste gestartet werden.
Die integrierbare CAN-Bus-Bibliothek für Ihren gesamten Maschinenpark mit individueller Bewertung und vordefinierten Teilnehmerlisten machen das Gerät in der Hand des Technikers zu einem wichtigen Werkzeug.
Wie gut ist die Signalqualität in Ihrer Maschine?
Prüfen Sie selbst und nutzen die Möglichkeit, unser CANtouch ausgiebig zu testen. Gern stellen wir Ihnen ein Leihgerät zur Messung und Prüfung Ihrer individuellen Maschine für 5 Tage kostenfrei zur Verfügung.
Optional können Sie eine Bewertung durch unseren Support vornehmen lassen.