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Technische Datenerfassung und -analyse mit dem iba-System

CAN-basierte Messsysteme in industriellen Anwendungen

In vielen industriellen und mobilen Anwendungen basieren verteilte Steuerungsarchitekturen auf Feldbussystemen, die eine robuste und deterministische Kommunikation zwischen Steuerungen, Sensoren und Aktoren ermöglichen. Ein bewährter Kommunikationsstandard ist dabei das Controller Area Network (CAN).

Großmuldenkipper mit vernetzter Sensorik und Datenanalyse auf einem Bildschirm zur Überwachung von Hydraulik, Motor, Beleuchtung, Getriebe und Kraftstoff.

Ursprünglich für den Einsatz in der Automobilindustrie entwickelt, wird CAN heute in Maschinen, mobilen Arbeitsmaschinen und dezentralen Automatisierungssystemen eingesetzt, in denen Robustheit, Determinismus und Echtzeitfähigkeit entscheidend sind. In zahlreichen Industrieanlagen arbeiten CAN-basierte Teilsysteme parallel zu SPS-gesteuerten Automatisierungslösungen, Antriebssystemen und übergeordneten Überwachungs- und Leitsystemen. Obwohl CAN weit verbreitet für die Echtzeitkommunikation zwischen Geräten genutzt wird, stellt die Erfassung und Analyse von CAN-Daten im Gesamtkontext eines Prozesses nach wie vor eine technische Herausforderung dar.

Moderne Diagnose- und Optimierungskonzepte erfordern weit mehr als eine reine Zustandsüberwachung oder ereignisgesteuerte Protokollierung. Ingenieure benötigen einen kontinuierlichen Zugriff auf die Kommunikationsdaten, eine präzise Zeitsynchronisation mit weiteren Prozesssignalen sowie die Möglichkeit, Systemverhalten auch nachträglich detailliert zu analysieren. CAN-basierte Messsysteme leisten hierzu einen wesentlichen Beitrag, indem sie Transparenz über heterogene Automatisierungslandschaften schaffen.

Vorteile

Synchronisierte Erfassung

von CAN- und Prozessdaten

Schnellere Fehlerdiagnose

durch vollständige Transparenz

Fundierte Ursachenanalysen

dank kontinuierlicher Aufzeichnung

CAN-Kommunikation als Messsignal

Im Kern definiert CAN ein nachrichtenorientiertes Kommunikationsverfahren, das einen effizienten und zuverlässigen Datenaustausch zwischen angeschlossenen Geräten ermöglicht. Aus messtechnischer Sicht stellen die CAN-Telegramme selbst wertvolle Signale dar: Nachrichtenkennungen, Nutzdaten, Zeitverhalten und Übertragungseigenschaften liefern wichtige Informationen über den Zustand und das Zusammenspiel der beteiligten Komponenten.

In vielen Anwendungen wird die CAN-Kommunikation lediglich indirekt überwacht – beispielsweise über Geräte-Diagnosen oder Statusinformationen der Steuerung. Solche Ansätze erfassen jedoch häufig weder kurzzeitige Kommunikationsstörungen noch zeitliche Unregelmäßigkeiten oder Zusammenhänge zwischen dem Datenverkehr auf dem CAN-Bus und dem physikalischen Prozessverhalten. Ein messtechnischer Ansatz betrachtet CAN-Nachrichten hingegen als zeitgestempelte Signale, die kontinuierlich aufgezeichnet und gemeinsam mit weiteren Prozessdaten ausgewertet werden.

Integration von CAN-Daten in das iba-System

Mit der in ibaPDA ab Version 8.12.0 verfügbaren CAN-Anbindung ermöglicht das iba-System die direkte Erfassung der CAN-Bus-Kommunikation über Ethernet. Mithilfe des Gateways EtherCAN CI-ARM9/RMD-IBA von EMS Thomas Wünsche können CAN-Nachrichten passiv ausgelesen und an ibaPDA übertragen werden, ohne die laufende Kommunikation auf dem Bus zu beeinflussen. Dieser passive Messansatz gewährleistet den störungsfreien Betrieb bestehender CAN-Netzwerke und stellt gleichzeitig sämtliche übertragenen CAN-Daten für die Datenerfassung, Online-Visualisierung und Analyse bereit.

Innerhalb von ibaPDA werden CAN-Nachrichten wie alle anderen Prozesssignale verarbeitet. Die enthaltenen Werte werden mit Zeitstempeln versehen, visualisiert, kontinuierlich aufgezeichnet und mit Signalen aus SPSen, Antriebssystemen, Sensoren sowie weiterer Messtechnik synchronisiert. Diese einheitliche Zeitbasis bildet die Grundlage, um Zusammenhänge zwischen der CAN-Kommunikation, Maschinenzuständen, Steuerungsabläufen und physikalischen Prozessgrößen präzise nachvollziehen zu können.

Kontinuierliche Aufzeichnung und Datenverfügbarkeit

Ein wesentlicher Vorteil der CAN-basierten Datenerfassung mit dem iba-System besteht in der kontinuierlichen Aufzeichnung sämtlicher Kommunikationsdaten – unabhängig von Triggern oder vordefinierten Fehlerereignissen. Viele relevante Ereignisse auf dem CAN-Bus treten nur sporadisch oder unter spezifischen Betriebsbedingungen auf. Durch die lückenlose Erfassung bleiben auch kurzzeitige Anomalien für eine spätere Analyse vollständig erhalten.

Die aufgezeichneten Daten können lokal in Messdateien gespeichert und bei Bedarf langfristig in ibaHD-Server archiviert werden. Dadurch entsteht eine umfassende Historie der CAN-Kommunikation sowie der zugehörigen Prozessdaten. Dies ermöglicht fundierte Ursachenanalysen, den Vergleich unterschiedlicher Betriebszustände sowie langfristige Bewertungen des Anlagenverhaltens.

Analyse und Korrelation mit ibaAnalyzer

Für die technische Auswertung stehen die aufgezeichneten Daten in ibaAnalyzer zur Verfügung. CAN-Nachrichten lassen sich gemeinsam mit SPS-Variablen, analogen Messwerten und digitalen Signalen auf einer gemeinsamen Zeitachse darstellen. Dadurch können Kommunikationsverhalten und Prozessabläufe direkt miteinander korreliert werden – beispielsweise mit mechanischen Bewegungen, elektrischen Lastverläufen oder Steuerungsaktionen.

Mithilfe berechneter Signale und mathematischer Ausdrücke lassen sich Rohdaten aus CAN-Telegrammen interpretieren oder zeitbezogene Kennwerte wie Nachrichtenintervalle und Antwortzeiten ermitteln. Anstatt den CAN-Datenverkehr isoliert zu betrachten, erhalten Anwender eine systemübergreifende Sicht auf das Zusammenspiel sämtlicher Komponenten, was eine strukturierte Fehlersuche und fundierte Leistungsbewertung ermöglicht.

Der in ibaAnalyzer integrierte Reportgenerator erlaubt darüber hinaus die automatisierte Erstellung standardisierter Analyseberichte auf Basis der aufgezeichneten Messdaten. Kommunikationsverhalten, Ereignisabläufe oder Langzeittrends können damit nachvollziehbar dokumentiert und transparent zwischen Engineering-, Instandhaltungs- und Inbetriebnahmeteams kommuniziert werden.

Typische Anwendungen und Vorteile

CAN-basierte Messsysteme innerhalb der iba-Systemarchitektur bieten insbesondere dort Vorteile, wo CAN-gesteuerte Teilsysteme mit komplexen Automatisierungsumgebungen zusammenarbeiten. Typische Einsatzbereiche sind mobile Arbeitsmaschinen, Prüfstände, Energieanlagen sowie Produktionsanlagen mit dezentralen Komponenten.

Der wesentliche technische Nutzen liegt in der konsistenten und synchronisierten Erfassung der CAN-Kommunikation gemeinsam mit Prozess- und Automatisierungsdaten. Dadurch lassen sich Diagnoseaufwände reduzieren, Fehlerursachen schneller identifizieren und Zusammenhänge innerhalb komplexer Systeme deutlich besser verstehen. Indem die CAN-Kommunikation vollständig nachvollziehbar und im Gesamtkontext analysierbar wird, unterstützt das iba-System einen zuverlässigeren Anlagenbetrieb sowie eine datenbasierte Optimierung industrieller Prozesse.

Fazit

Die CAN-Kommunikation ist nach wie vor ein zentraler Bestandteil zahlreicher industrieller und mobiler Anwendungen. Ihr diagnostisches Potenzial lässt sich jedoch erst dann vollständig ausschöpfen, wenn Kommunikationsdaten kontinuierlich erfasst und im Zusammenhang mit dem gesamten Prozessverhalten ausgewertet werden.

Durch die Integration der CAN-Bus-Messtechnik in ibaPDA über ein Ethernet-basiertes Gateway bietet das iba-System eine technisch fundierte Lösung zur Erfassung, Speicherung und Analyse von CAN-Daten gemeinsam mit weiteren Prozesssignalen. In Verbindung mit leistungsfähigen Analysewerkzeugen und einer langfristigen Datenspeicherung entstehen tiefere Einblicke in das Kommunikationsverhalten, eine schnellere Fehleridentifikation sowie eine höhere Transparenz in komplexen Automatisierungsumgebungen – ohne in bestehende CAN-Netzwerke einzugreifen.

Unternehmen, die sich auf iba verlassen

Diese führenden Unternehmen vertrauen bereits auf das iba-System.

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Erfolgreiche Anwendungen und reale Lösungen mit dem iba-System.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Mit ibaPDA lassen sich CAN-Nachrichten gemeinsam mit SPS-Daten, Sensorsignalen und weiteren Messwerten auf einer einheitlichen Zeitbasis erfassen. Dadurch können Kommunikationsereignisse direkt mit Maschinenzuständen und Prozessabläufen korreliert werden. Die synchronisierte Datenerfassung erleichtert die Ursachenanalyse komplexer Fehler, verbessert die Transparenz über verteilte Automatisierungssysteme und schafft eine belastbare Grundlage für Prozessoptimierung, Inbetriebnahme und Predictive-Maintenance-Strategien.

ibaPDA zeichnet die komplette CAN-Kommunikation kontinuierlich auf, ohne sich ausschließlich auf Trigger oder erkannte Fehlerereignisse zu verlassen. Dadurch bleiben auch kurzzeitige Kommunikationsstörungen, unregelmäßige Telegrammfolgen oder sporadische Anomalien vollständig erhalten und können im Nachhinein analysiert werden. In Kombination mit ibaHD-Server entsteht eine langfristige Datenhistorie, die Vergleiche zwischen verschiedenen Betriebszuständen ermöglicht und fundierte Entscheidungen bei Wartung und Prozessoptimierung unterstützt.

ibaPDA unterstützt die direkte Erfassung von CAN-Bus-Kommunikation über ein Ethernet-basiertes Gateway, sodass bestehende CAN-Netzwerke passiv überwacht werden können. Die empfangenen CAN-Telegramme werden wie alle anderen Prozesssignale verarbeitet, visualisiert und gespeichert. Dadurch lassen sich CAN-Daten nahtlos mit Informationen aus SPSen, Antriebssystemen und weiteren Automatisierungskomponenten kombinieren, ohne die laufende Kommunikation oder die Steuerungsprogramme zu beeinflussen.

Mit ibaAnalyzer können CAN-Nachrichten gemeinsam mit analogen Messwerten, digitalen Signalen und SPS-Variablen auf einer gemeinsamen Zeitachse ausgewertet werden. Zusätzlich ermöglichen mathematische Berechnungen die Ermittlung von Kennwerten wie Nachrichtenintervallen oder Antwortzeiten. Durch diese systemübergreifende Analyse werden Zusammenhänge zwischen Kommunikationsverhalten und physikalischen Prozessen sichtbar, wodurch sich Fehlerursachen schneller identifizieren und technische Optimierungspotenziale gezielt aufdecken lassen.

CAN-basierte Messsysteme schaffen die notwendige Transparenz, um Kommunikationsdaten im Zusammenhang mit dem gesamten Produktionsprozess auszuwerten. ibaPDA, ibaAnalyzer und ibaHD-Server bilden dafür eine durchgängige Lösung zur Erfassung, Archivierung und Analyse von CAN- und Prozessdaten. Dadurch können Betreiber Kommunikationsstörungen schneller erkennen, Anlagenzustände langfristig bewerten und komplexe Automatisierungsumgebungen datenbasiert optimieren – ohne bestehende CAN-Netzwerke aktiv zu beeinflussen.

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