Diagnosetests verkürzen Ausfallzeiten bei Testsystemen

David Owen, Pickering Interfaces

Genau diese Vorteile führen jedoch auch zu potenziellen Problemen: die Flexibilität, die das Schaltsystem den Verbindungspfaden ermöglicht, bedeutet auch, dass das Testsystem bei der Programmentwicklung unter Umständen ungewollte Verbindungen herstellt. Darüber hinaus kann ein fehlerhafter Prüfling wegen Überstrom oder Überspannung zu Schäden am Testsystem führen. Das Schaltsystem befindet sich an exponierter Stelle, wo es schädlichen Ereignissen ausgesetzt sein kann, für die es nicht ausgelegt worden ist. Bei Testsystemen, die in der Produktion eingesetzt werden, sind Relais letztendlich auch einem Verschleiß ausgesetzt, der die Zuverlässigkeit des Testsystems reduziert. Einige Relais werden öfter verwendet als andere oder müssen häufiger Hot-Switching-Schaltspiele aushalten. Die Lebensdauer von mechanischen Relais ist begrenzt und hängt stark von den Lastbedingungen ab, denen das Relais ausgesetzt ist.

Wenn das Schaltsystem ausfällt, gilt es, schnell zu handeln und den Fehler abzustellen. Zeit ist Geld, das gilt insbesondere für Stillstandzeiten in der Produktion. Die Entwicklung eines wichtigen Projekts könnte verzögert werden, sogar ein Bandstillstand ist möglich.

Die Konsequenzen sind die Gleichen. Die gängige Vorgehensweise in einem solchen Fall ist, anhand der Symptome auf den Fehler zu schließen. Eine Aufgabe, die eine bestimmte Zeit beansprucht. Sobald erkannt wurde, welches Teil des Schaltsystems ausgefallen ist, muss anhand umfangreicher Tabellen im Handbuch festgestellt werden, welches Relais in welchem Verbindungspfad eingesetzt wird. Wenn dann das Relais durch seine Bezeichnung im Schaltplan identifiziert ist, muss es auf der Leiterplatte lokalisiert werden: der Reparaturversuch kann beginnen. Anschließend wird versucht, das System wieder in Betrieb zu nehmen, um zu sehen, ob der Fehler beseitigt wurde. Der Reparateur könnte sogar auf ein Digital-Multimeter zurückgreifen, um zu versuchen, den Fehler einzukreisen. All das kostet Zeit und Ressourcen und somit Geld.

Alternativ könnte das Schaltsystem zur Reparatur eingeschickt werden, was häufig einen Versand ins Ausland zur Folge hat. Und wenn, was bei Relaisausfällen oft der Fall ist, die Garantiezeit abgelaufen ist, steht auch noch eine kostenpflichtige Bestellung an. Keine der angedeuteten Möglichkeiten bedeuten gute Nachrichten für die kurzfristige Wiederherstellung des Systems und wenn die Diagnose auch noch falsch sein sollte, sind es richtig schlechte Nachrichten.

Vielleicht wurde aus Sicherheitsgründen ein Ersatzsystem auf Lager gelegt. Aber selbst dann besteht während der Reparaturdauer des Originals die Gefahr eines weiteren Ausfalls und die Kosten für die Beschaffung und Wartung des Ersatzsystems fallen sowieso an.

Pickering Interfaces ist Hersteller von Schaltsystemen mit PXI-, PCI- oder LXI (Ethernet)-Schnittstelle. Bereits in den 1990er Jahren erkannte das Unternehmen die Notwendigkeit, ausgefallene Relais schnell zu identifizieren und ergänzte viele der GPIB- und VXI-Module durch eine Selbsttestmöglichkeit. Als der Markt für PXI-Systeme immer stärker wuchs, entwickelte das Unternehmen auf der Basis spezieller Hard- und Software die externe Prüfeinheit MXT, die unter Zuhilfenahme eines DMMs fehlerhafte Relais der PXI-Module identifizieren konnte. 2009 wurde schließlich für die großen, komplexen Matrizen das in Schaltsysteme eingebettete Tool BIRST auf den Markt gebracht, das Relais in der Kernmatrix prüfen und fehlerhafte Exemplare identifizieren konnte. Der Aspekt der Reparaturzeiten für Schaltsysteme ist für die Anwender ein wichtiges Thema und so wurde die Lösung von vielen Kunden sehr schnell angenommen, die jedoch auf Produkte mit Matrixstruktur begrenzt ist. Es konnte nicht für Multiplexer oder Einzel-Relaiskontakte genutzt werden. Diese Einschränkungen haben das Unternehmen dazu veranlasst, eBIRST zu entwickeln. Ein Tool, das die Reparatur für alle Schaltsystemarchitekturen erheblich vereinfacht. Es wird an das Steckverbinder-Interface des Schaltsystems angeschlossen. Drei verschiedene Ausführungen, ergänzt durch ein Adapter-Set, stehen zur Verfügung, so dass nahezu alle Schaltlösungen von Pickering Interfaces mit einer Stromtragfähigkeit bis zu 2 A angeschlossen werden können. Das Tool wird über einen einfachen USB 2.0-Port gesteuert und mit Spannung versorgt, sodass kein separates Netzgerät benötigt wird. Im Gegensatz zum MXT-System wird auch kein externes DMM benötigt. Alle für die Durchführung von Messungen benötigten Komponenten sind bereits in der Lösung integriert.

Zur Durchführung der Prüfung muss die Lösung lediglich mit dem Schaltsystem und einem Windows-PC verbunden werden. Das Steuerprogramm führt den Anwender durch alle erforderlichen Schritte. Das Tool steuert die Relais an und führt eine Reihe von Pfadmessungen zwischen den Pins des Schaltsystem-Interfacesteckers durch. Fehlerhafte Relais, falls vorhanden, werden in kürzester Zeit identifiziert. In einer grafischen Darstellung der Anordnung der Relais auf der Leiterplatte werden die zu ersetzenden Relais mit einem roten Rahmen markiert. Der Anwender muss nur noch die defekten Relais ersetzen und anschließend einen Kontrolltest durchführen, um zu verifizieren, dass die Fehler beseitigt wurden.

Falls eBIRST keinen Fehler findet, liegt die Ursache an anderer Stelle, beispielsweise in der Verkabelung. Da also das Schaltsystem als Ursache ausgeschlossen wurde, kann sich der Service ganz auf die tatsächliche Ursache im Testsystem konzentrieren.

Einige Schaltsysteme führen ihre Schaltpfade nicht über einen einzelnen Steckverbinder. Vielmehr führen sie die „Eingangsverbindung“ über einen Steckverbinder, die „Ausgangsverbindung“ über einen anderen. Das erleichtert die Verkabelung im System, da die Signale zur Prüfeinrichtung über einen anderen Stecker laufen, als die zum Prüfling. Um derartige Systeme zu testen, lässt sich das Tool als Master-Slave-System betreiben. Der Master-eBIRST kontaktiert den einen Stecker, der Slave den anderen. Falls noch mehr Stecker beteiligt sind, wird der Benutzer durch die Software aufgefordert, das Slave-System jeweils auf den nächsten Stecker umzustecken. eBIRST bietet selbst bei komplexen Schaltsystemen mit mehr als einem Interface-Steckverbinder eine nahezu 100-prozentige Abdeckung bei der Relais-Diagnose.

Das Tool dient auch als Werkzeug zur vorbeugenden Wartung. Wenn damit an funktionierenden Testsystemen regelmäßig Tests gefahren werden, können Relais , die kurz vor Ende ihrer Lebensdauer sind, identifiziert werden– rechtzeitig, bevor ein Ausfall die Produktionslinie zum Stillstand bringt. Die frühzeitige Identifizierung dieser Relais kann auch falsche „GUT“-Ergebnisse verhindern, die zu einem späteren Feldausfall führen könnten. Bestimmte Anwender von Schaltsystemen schreiben regelmäßige Verifizierungstests in gegebenen Intervallen vor. Diese können mittels eBIRST durchgeführt werden, ohne dass der Anwender eine eigene Verifizierungsroutine schreiben müsste.

eBIRST versetzt Anwender in die Lage, die Reparatur von Schaltsystemen lokal im eigenen Werk durchzuführen und dabei zeitaufwändige Diagnose- und Reparaturversuche zu vermeiden. Das Tool nimmt erhebliche Unsicherheiten aus dem Prozess. Es müssen lediglich Schaltsysteme von Pickering Interfaces eingesetzt werden und ein Servicemitarbeiter zur Verfügung stehen, der qualifiziert ist, Relais auf einer Leiterplatten auszuwechseln.