Predictive Maintenance Ein Wächter für die Datenleitung

Der Etherline Guard überwacht in ethernetbasierten Netzwerken der Automatisierungstechnik die Lebensdauer einer ausfallgefährdeten Datenleitung, um ungeplante Maschinenstillstände zu verhindern. Wir stellen die Neuentwicklung von Lapp im Detail vor.

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Der Etherline Guard von Lapp ist ein stationäres Überwachungsgerät, das die aktuelle Leistungsfähigkeit einer Datenleitung auswertet und in Prozent angibt.
Der Etherline Guard von Lapp ist ein stationäres Überwachungsgerät, das die aktuelle Leistungsfähigkeit einer Datenleitung auswertet und in Prozent angibt.
(Bild: Lapp)

In modernen Fertigungen geht es hochdynamisch zu. Werkstückträger sausen von A nach B, Cobots und Industrieroboter drehen sich um die eigene Achse, rotieren, fahren vor und zurück, hoch und runter. Halten Kabel und Leitungen fest verbaut üblicherweise jahrelang, sieht es bei solch anspruchsvollen Bewegungen, hohen Geschwindigkei­ten und starken Torsionen anders aus: Mäntel und Isolierun­gen verschleißen, Adern brechen. Um so verursachte Maschinenstillstände zu vermeiden, ist es sinnvoll, die Verbindungs­systeme zu überwachen, um deren Ausfall voraussagen zu können. Lapp hat dazu den Etherline Guard entwickelt. Dabei handelt es sich um ein stationäres Überwachungsgerät, das die aktuelle Leistungsfähigkeit einer Datenleitung auswertet und in Prozent angibt. Grundlage dafür sind Daten, die über eine Sensorik aus den physikalischen Eigenschaften der Datenübertragung ermittelt werden.

Lapp empfiehlt den Etherline Guard vor allem für Datenleitungen gemäß Übertragungsstandard 100BASE-TX (bis zu 100 Mbit/s) nach IEEE 802.3, aber auch für Ethercat-, Ethernet/IP- und 2-paarige Profinet-Anwendungen wie zum Beispiel der Etherline Torsion Cat. 5 oder der Etherline PN Cat. 5 FD. Diese Leitungen werden in vielen Branchen in den letzten Metern beziehungsweise auf der Prozessebene einer Anwendung eingesetzt und sind somit häufig Teil von Schleppketten oder torsionsbehafteten Kabelführungen, wie sie in Roboterarmen vorkommen. Das Gerät ist für die Hutschienenmontage vorbereitet (Schutzart IP20).

In zwei Varianten erhältlich

Der Etherline Guard ist in zwei Varianten erhältlich:

  • als kabelgebundene LAN-Variante „PM03T“ und
  • als kabellose Wi-Fi-Variante „PM02TWA“.

Das Gerät ist etwas größer als eine Streichholzschachtel – 49 mm × 76,5 mm × 36 mm. Es wird mit 24 V DC betrieben, ist für einen Temperaturbereich von –40 °C bis 75 °C vorgesehen und gemäß DIN EN 60529 vibrations- und schockfest. Eine einfach zu bedienende SET-Taste ist für das Aufrufen verschiedenster Funktionen wie beispielsweise dem Teach-in, oder dem Aktivieren des Accesspoints vorgesehen.

Der Etherline Guard wird zwischen die kritische Anwendung bzw. die zu überwachende Leitung und der Steuerungsseite in einen Datenleitungsknoten gesteckt. Dafür verfügt das Gerät über einen Guard-/Data-Port für die zu überwachende Datenleitung mit RJ45-Stecker, die von der kritischen Anwendung zum Gerät führt, sowie einen Data-Port für die Datenleitung mit RJ45-Stecker, die vom Gerät zur Steuerung führt. Über den Anschluss einer dritten Datenleitung an der LAN-Buchse (Variante PM03T) oder über die Verwendung des Antennenanschlusses für Wi-Fi (Variante PM02TWA) können die Wartungsdaten an eine übergeordnete Steuerung übertragen werden. Beide Varianten können für die Cloud-Kommunikation mit MQTT konfiguriert werden. Der externe SMA-Antennenanschluss gewährleistet eine sichere Funkstrecke, wenn sich das Gerät beispielsweise im Schaltschrank befindet. Die Antenne wird dann außerhalb montiert. Der Etherline Guard ist außerdem mit einem fünfpoligen Klemmterminal für Einzeladerverdrahtung ausgestattet. Auf dem Terminal finden sich Anschlüsse für die Spannungsversorgung, für die Verbindung der Funktions-Erdung (FE) und für die digitalen Ausgänge Q1 (push/pull-Schaltausgang) und Q2 (PWM-moduliertes Ausgangssignal), welche zur Ausgabe des Kabelstatus dienen.

So lässt sich Etherline Guard einstellen

Die Entwickler von Lapp haben einfach gehaltene Diagnose- und Einstellmöglichkeiten am Gerät vorgesehen. Neben den üblichen LEDs befinden sich an jedem RJ45-Port drei zentral angeordnete mehrfarbige Diagnose-LEDs:

  • PWR für Betriebsbereitschaft,
  • Status für den Zustand der Datenleitung und
  • COM für LAN-Version oder Wi-Fi-Version.

Möchte ein Nutzer auf darüberhinausgehende Einstellungen oder Funktionsparameter zugreifen oder sich über die grafische Verlaufshistorie des Kabelstatus informieren, bietet das Webinterface von Etherline Guard einen einfachen Zugang. Hier finden sich auch die Einstellungen für die Einbindung des Geräts in eine Steuerungsebene via MQTT.

Die Inbetriebnahme erfolgt mit einer automatisierten und selbstlernenden Parametrisierung (Teach-In) in wenigen Minuten. Gestartet wird über Tastendruck oder über das Web-interface. Für die Anwendung werden keine fabrikneuen Datenleitungen oder Änderungen am Kabeldesign benötigt. Dank der zwei Varianten und einem breiten Spektrum an diversen Anschlussmöglichkeiten kann der Anwender entscheiden, wie die benötigten Statusinformationen an die übergeordnete Prozessebene übertragen werden sollen. Am Gerät selbst kann der Kabelstatus an einer der rundum sichtbaren LED schnell erkannt werden.

Analyse dank patentierter Algorithmen

Mit den patentierten Predictive-Maintenance-Algorithmen von Lapp lassen sich Unregelmäßigkeiten in den analysierten Daten leicht erkennen. Die beiden digitalen Ausgänge Q1 und Q2 ermöglichen die Ausgabe des Kabelstatus als Schaltsignal oder als PWM-moduliertes analoges Signal, wobei die Alarmschwelle für den Schaltausgang Q1 vom Anwender vorgegeben werden kann. Sowohl die LAN- als auch die Wi-Fi-Variante können den Kabelstatus via MQTT ausgeben. Dazu gibt es in der LAN-Variante den LAN-RJ45-Anschluss, in der Wi-Fi-Variante funktioniert die Kommunikation drahtlos. So ist eine verlässliche IIoT-Kommunikation garantiert. Die Daten können ebenso per Nutzung des Accesspoints beispielsweise mit einem mobilen Endgerät ausgelesen werden. Weiterhin ist es möglich, sämtliche Daten über mehrere Jahre hinweg auf einer (Micro-)SD-Karte zu speichern. (häu)

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