Aufmacher Skizze

Hinter der Lackierung eines Autos in einem chinesischen Paintshop steckt ein ausgeklügeltes Netzwerk mit 500 Teilnehmern. Ein System überwacht die Ethernet-/Profinet-Topologie und macht so die Diagnose effizienter und transparenter. (Symbolbild)



(Bild: BMW / yewkeo – adobe stock)

In der Lackiererei eines chinesischen Automobilwerks stehen sechs Linien, jeweils zwei für die Teilprozesse Versiegelung/Unterbodenschutz (Sealing), Grundierung (Primer) und Lackierung (Base/Clear Coat). Der dortige deutsche Automobilausrüster hat für die Vernetzung der Anlagen vorwiegend Automatisierungs- und industrielle Netzwerkkomponenten von Siemens eingesetzt, aber auch Geräte von Drittanbietern. In Summe nahezu 500 Netzwerkteilnehmer, wie Simatic-Steuerungen und Kommunikationsprozessoren, Scalance-Switches, Gateways und Kameras.

Der Paint Shop ist ein zentraler, hoch automatisierter und umfassend vernetzter Prozessteil jeder Automobilproduktion. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Verfügbarkeit der industriellen Netzwerkkomponenten, die maßgeblichen Anteil am zuverlässigen Betrieb und Zusammenspiel aller Anlagenteile haben. Jeder Ausfall – mitunter auch nur ein Fehler einer einzigen Netzwerkkomponente – kann den Produktionsfluss massiv beeinträchtigen und muss daher schnell erkannt, lokalisiert und behoben werden.

Software erkennt Geräte und Netzwerktopologien

Bild 1 Topolgy Sinema Server

Die von Sinema Server automatisch generierte Anlagen-Topologie dient im laufenden Betrieb bei jeder zyklischen Abfrage als Soll-Referenz, anhand derer das System jede Veränderung erkennt und anzeigt. Siemens

Um die Verfügbarkeit der Produktion zu erhöhen, wandte sich der Lackieranlagenbauer an den Siemens-Vertrieb, wodurch die Idee einer zentralen, kontinuierlichen Netzwerk-Überwachungs-Lösung entstand. Anschließend wurden die Siemens Experten des Professional Services-Teams involviert, die Anforderungen diskutiert und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt – auch praxisnah, mit einer Live-Demonstration der Möglichkeiten der Software Sinema Server.

Besonders gefallen hat dem Anlagenbauer die automatische Geräteerkennung und Generierung der aktuellen Netzwerktopologie, sowie deren grafische Darstellung ohne Programmieraufwand. Die Visualisierung ist via Zugriff auf den Sinema-Webserver möglich – dadurch lässt sich die Netzwerktopologie komfortabel ins kundeneigene HMI-System integrieren und folglich auf jeder autorisierten Bedienstation im Netzwerk darstellen. Damit erübrigt sich die bislang aufwändige manuelle Zeichnung von Netzwerk­topologien und deren Pflege nach Veränderungen.

Zwei Server für 500 Netzwerkteilnehmer

Die Netzwerk-Überwachung für den Paint Shop läuft auf zwei Sinema Server-PCs in der Produktionsleitwarte: einer wacht über die Versiegelung mit rund 120 Teilnehmern, der andere über die Lackierung mit rund 350 Teilnehmern. Zum zentralen Bedienen und Beobachten gibt es in der Leitwarte ebenfalls zwei HMI-PCs. Der in Sinemas integrierte Webserver ermöglicht außerdem den HTTPS-Zugriff auf beide Server von ­mehreren dezentralen Stationen in der Anlage.

Zur Inbetriebnahme und Individualisierung der Applikation während der Produktionsanlaufphase war ein Netzwerk-Spezialist des Professional Services-Teams von Siemens vor Ort. In nur fünf Tagen erfolgte die komplette Inbetriebnahme inklusiver einer individuellen Schulung für das Betreiberpersonal.

Zentrale, standard- und kanalgranulare Profinet-Diagnose

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Sinema Server ermittelt Interface-Nutzungsraten sowie Leistungs- und Qualitätsdaten. Die Software erkennt unter anderem die Fehlerraten einer Schnittstelle und die Anzahl verworfener Datenpakete; beides lässt auf Fehler im Netzwerk schließen.



Siemens

Eine Forderung des Anlagenbauers und Schwerpunkt des Trainings vor Ort war die zentrale Profinet-Diagnose. Insbesondere der sichere Umgang mit fehlenden, defekten oder neuen, unbekannten Teilnehmern wurde in Simulationen intensiv vermittelt. Dazu gehörte beispielsweise das Beherrschen von Fehlerprozeduren bei Kabelbrüchen, Komponentenfehlern oder einer bewusst oder unbewusst veränderten Verkabelung.

Der Bediener erkennt in Sinema Server auf einen Blick, ob ein Teilnehmer intakt (grün), in Störung (rot) oder im Wartungsstatus (gelb) ist. Per Mausklick auf eine Meldung erhält er weitergehende Informationen zum Teilnehmer und zur Fehlerart, einschließlich des betroffenen Profinet-Ports. Anhand archivierbarer Netzwerk-Reports lassen sich verschiedene Fehlerszenarien auch im Nachhinein einfach analysieren. Idealerweise dienen die Reportinformationen als Basis für eine umfassende Dokumentation und einer kontinuierlichen Verbesserung der Kommunikationsabläufe im gesamten Netzwerk.

Um die Handhabung zu vereinfachen, hat der Spezialist auf Betreiberwunsch rund 30 topologische Detailansichten für die wichtigsten Anlagenteile erstellt, die sich aufwandsarm über URL-Funktionsaufrufe von jedem Bediengerät der Anlage aus abrufen lassen. Per Mausklick bekommt der Techniker zudem den Gerätestatus und die zugehörigen Ereignisse angezeigt.

Performance und Verfügbarkeit im Fokus

Das Intervall der zyklischen Abfragen (Polling) wurde so konfiguriert, dass es die Netzwerklast nicht nennenswert erhöht. Unabhängig davon melden Komponenten kritische Fehler selbständig und unmittelbar über SNMP traps.

Eine weitere Standard-Funktion ist der Zugriff auf das Command-Line-Interface (CLI) von Geräten. So können Anwender beispielsweise die Konfigurationsdateien von CLI-fähigen Geräten automatisch und in regelmäßigen Abständen speichern. Anhand dieser Sicherung lassen sich bei Bedarf Ersatzgeräte schnell und fehlerfrei konfigurieren sowie in Betrieb nehmen, was ebenfalls die Verfügbarkeit erhöht.

Weiteres Optimierungspotenzial

Bei diesem Projekt (noch) nicht zum Einsatz kamen die Funktionalitäten von Sinema Server für das eigentliche Netzwerkmanagement. Darunter die Möglichkeit automatisierter Firmware-Updates für alle Scalance-Geräte oder die Fernkonfiguration sämtlicher Teilnehmer via CLI-Skript. Dies ermöglicht, einfache Gerätekonfigurationen von zentraler Stelle aus durchzuführen Soll beispielsweise auf allen überwachten Geräten die IP-Adresse des zentralen DHCP- oder NTP-Zeitservers geändert werden, so können Anwender hier ein einfaches CLI-Skript erstellen und auf den gewünschten Geräten ausführen. Dies ist gegenüber der manuellen Konfiguration weniger fehleranfällig, spart Zeit und somit Geld.

Unterstützung bei industriellen Kommunikationsnetzwerken

Gemeinsam mit branchen- und IT-erfahrenen Solution-Partnern bietet Siemens aufeinander abgestimmte Professional Services an: Grundlage eines erfolgreichen Brownfield-Projektes ist eine Standortbesichtigung und Analyse bereits vorhandener Netzwerkstrukturen – falls nötig auch mit Funkfeldausleuchtung, um Interferenzen zu eliminieren. Daraus resultieren Dokumentationen mit Empfehlungen für die Umsetzung. Auf Wunsch beraten die Spezialisten bei der Auslegung der LAN- und WLAN-Netzwerkinfrastrukturen und -mechanismen und übernehmen auch die Inbetriebnahme sowie die Optimierung vor Ort. Das beschleunigt die Umsetzung und ermöglicht einen Know-how-Transfer auf den Anwender. Darüber hinaus vermitteln Standard- und kundenindividuelle Schulungen Produkt- und Netzwerkfachwissen. Der Kunde erhält zudem Transparenz sowie Terminsicherheit, wenn der Netzwerkausrüster das Projekt koordiniert.

Nico Reichelt

Presales Consultant Industrial Communication Networks, Process Industries and Drives Division bei Siemens

(ml)

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