Überwachungsplatine für Industrie-Computer Vorbeugen ist besser als heilen

Autor / Redakteur: Karl-Ulrich Menges / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Sie sind das Herz einer Anlage – doch hohe Temperaturen, Staub und Vibrationen können Industrie-Computern das Leben schwer machen. Fällt der Steuercomputer einmal aus, steht die Produktion still, und oft lässt sich das angefangene Los nicht mehr weiter verwenden – was immense Kosten verursacht. Vorbeugende, zyklische Wartung löst diese Probleme nicht ideal, denn dabei werden häufig auch voll funktionsfähige Teile ausgetauscht. Service-on-demand hilft hier künftig Kosten sparen. Dabei wird der Betriebszustand des IPCs permanent überwacht und ein Teil erst dann ausgetauscht, wenn es wirklich nötig ist.

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Mit PreVision Control wird Service on demand möglich; Ausfallzeiten verkürzen sich drastisch oder erübrigen sich ganz, weil sich die Ersatzteile während der Rüstzeit einbauen lassen.
Mit PreVision Control wird Service on demand möglich; Ausfallzeiten verkürzen sich drastisch oder erübrigen sich ganz, weil sich die Ersatzteile während der Rüstzeit einbauen lassen.
( Archiv: Vogel Business Media )

Fällt ein Industrie-Computer einmal aus, ist es nicht einfach damit getan, das Bauteil auszutauschen. Zuerst gilt es den Fehler aufzuspüren, bevor die benötigten Ersatzteile für eine Reparatur beschafft werden können. Ein intelligentes Überwachungs-System kann jetzt die einzelnen Komponenten permanent beobachten und anzeigen, ob und welcher Lüfter beispielsweise voraussichtlich ausfallen wird. Damit läuft die Analysephase und Ersatzteil-Beschaffung parallel zum Betrieb. Weil mit dieser Methode der Ausfall der Anlagen-Hardware quasi voraussagbar ist, lässt sich die Reparatur entsprechend einplanen.

Ausfall vorhersagen

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Um das zu erreichen, bestückt tci künftig jeden seiner Industrie-Computer mit einer etwa 5 cm × 5 cm großen Überwachungs-Platine. Das autarke Hardware-Modul PreVision Control ist unabhängig vom Betriebssystem und auch ohne zusätzlich installierte Software lauffähig. Besonderer Vorteil: Während im PC integrierte Überwachungs-Systeme mit einem defekten Computer unbrauchbar werden, kann das unabhängige Modul – ähnlich einem Flugschreiber – auch bei einem Totalausfall des Rechners zum Ermitteln der Ausfallursache herangezogen werden. In einem nichtflüchtigen Flash-Speicher sind alle Daten abgelegt.

Doch dazu soll es in der Regel gar nicht mehr kommen. Während des laufenden Betriebs überwacht das Modul Lüfterdrehzahlen, Temperaturen, Spannungen und das Verhalten der Festplatte. Dazu werden die Idealwerte der Lüfter im System eingelernt. Integrierte Tachos liefern Informationen über Drehzahlen; der Motorstrom ist ein Maß für das zugehörige Drehmoment. Diese Werte werden permanent mit den Idealwerten verglichen. So lässt sich schnell ermitteln, ob die Lüfter noch im erlaubten Bereich arbeiten. Beobachtet werden nach dieser Methode der CPU-Lüfter sowie die zwei Gehäuselüfter.

Fehleranalyse von Festplatten

Spannungen und die Festplatte werden mit Hilfe von S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) überwacht. Dieses System zur Fehleranalyse von Festplatten übermittelt verschiedenste Kennzahlen. Die große Herausforderung bestand bei der Entwicklung darin, dass derzeit nicht alle Festplatten-Kennzahlen standardisiert sind. Gleichzeitig gehören Festplatten jedoch zu den kritischsten Elementen im Computer, denn ihr Ausfall ist in aller Regel mit Datenverlust und hohen Kosten verbunden. Beim Crash ist es zudem nicht einfach mit dem Kauf einer neuen Festplatte getan – ein neues Betriebssystems aufzusetzen, nimmt schnell einen Manntag in Anspruch.

Daher lag bei der Entwicklung ein Schwerpunkt auf dem Auslesen von Festplatten-Kennzahlen wie HD-Temperatur oder Zugriffszeiten. Zusammen mit einem Betriebsstunden-Zähler lässt sich so die Ausfall-Wahrscheinlichkeit erstaunlich gut vorhersagen. Und rechtzeitig – ohne größeren Zeitaufwand – kann das aktuelle Image der Festplatte auf eine neue aufgespielt werden.

Ursachen beseitigen

Noch besser als den Ausfall vorherzusagen ist es natürlich, seine Ursachen zu beseitigen. Gerade bei elektronischen Bauteilen kann eine minimale Temperaturerhöhung die Lebenszeit oft drastisch verkürzen. Aus diesem Grund versucht PreVision Control möglichst aktiv die Verlustleistung des Systems zu reduzieren – zum Beispiel durch die manuelle oder automatische Steuerung des TFT-Backlights in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. Auch die Lüfter werden abhängig von den Umgebungstemperaturen automatisch geregelt. Positiver Effekt: Das System arbeitet leiser und der mögliche Verschleiß verringert sich.

Eignungstest

Im Überwachungs-Modul stehen alle Systemdaten zur Verfügung. Damit eignet es sich auch gut für eine Anforderungs-Analyse. In Statistiken lassen sich die Ausfallraten einzelner Bauteile darstellen. Zudem wird dokumentiert, welche Schwellenwerte vor dem Ausfall übertreten wurden. Stellt sich bei der Analyse beispielsweise heraus, dass das System permanent an der Leistungs-Obergrenze betrieben wird, könnte ein Umstieg auf den nächst robusteren oder leistungsfähigeren Computer Sinn machen.

Grundsätzlich lassen sich alle Informationen in einer grafischen Oberfläche anzeigen, die unter Windows 2000/XP läuft – Windows CE und Linux sind derzeit in Planung. Ein Pop-Up-Fenster oder eine 8-LED-Matrix an der Hardware benachrichtigt den Anwender, wenn ein Schwellenwert überschritten wird. Eine frontseitige Dualcolor-LED zeigt den Betriebszustand an.

Das Plus an Service

Die Plus-Version bietet weitere Funktionen: Dazu sind Meldungen per E-Mail, SNMP, SMS, Systemprotokoll oder Web/OPC-Server vorgesehen. So ist der Anlagenbetreiber jederzeit über den Zustand der Anlage informiert, unabhängig von seinem Aufenthaltsort. Optional lässt sich das benötigte Ersatzteil auch sofort per E-Mail nachbestellen. Und alle Parameter und Betriebszustände des IPCs können in die spezifische Anlagenumgebung übernommen werden. Dazu stehen ein potenzialfreier Kontakt, ein OPC-Server und eine DLL für Funktionsaufrufe zur Verfügung. Auch individuelle Kundenwünsche werden bei tci groß geschrieben: Es wurden zum Beispiel bereits Schock-, Vibrations- und Feuchtigkeits-Sensoren oder ein Zugriffsschutz mit biometrischen Daten implementiert.

tci Gesellschaft für technische Informatik, Tel. +49(0)641 962840

Dipl.-Ing. (FH) Karl-Ulrich Menges, Geschäftsleitung, tci

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