Profinet-Netzwerk: Fehlerhafte Messstellen können die Ursache für verlorene Netzwerktelegramme sein

Profinet-Netzwerk: Fehlerhafte Messstellen, sogenannte TAPs (Test access Points) können die Ursache für verlorene Netzwerktelegramme sein. I-V-G Göhringer

Der folgende Fall in der Fördertechnik eines Logistikzentrums zeigt ein Problem dieser Art und seine Folgen auf. Die Geschichte beginnt damit, dass die Anlage abgenommen wurde und in Betrieb ging. Die Abnahmeprotokolle zeigten keine Auffälligkeiten, alles lief störungsfrei. Weil dem internen Instandhalter jedoch klar war, dass die Anlage Verschleiß und Alterung unterliegt, schloss er an der eingebauten Messstelle (Test-Access-Point, kurz TAP) ein System zur Überwachung der Profinet-Kommunikation an. Bei der erst kurz zuvor in Betrieb gegangenen Anlage erwartete er in der ersten Zeit keine Auffälligkeiten.

Eck-Daten

  • Eine gestörte Kommunikation in Profinet-Netzwerken macht sich meist drastisch bemerkbar; die Ursache dafür ist jedoch nicht immer leicht zu erkennen.
  • Kurzschlüsse an Profinet-Messstellen (TAPs) können mithilfe von Kabelzertifizierern und einem dort provisorisch angeschlossenen Profinet-Kabel erkannt werden.
  • Neuere Messgeräte verfügen über eine HDTDR-Messfunktion (High Definition Time Domain Reflectometry), die mithilfe eines Testsignals Kurzschlüsse aufzeigen.
  • Werden an einer Messstelle (TAP) unterschiedliche Resonanzfrequenzen ermittelt, hat der TAP konstruktionsbedingt Kurzschlüsse und sollte ausgetauscht werden.

Zum großen Erstaunen des Instandhalters wurden jetzt jedoch verschiedene Messparameter außerhalb der erwarteten Bereiche gemessen. Innerhalb weniger Sekunden erhielt er mehrere Warnungen und Alarme, Informationen über Fehltelegramme, zu niedrige Aktualisierungsrate, Telegrammlücken und abweichender Jitter. Daraufhin prüfte der Anlagenbauer die Installation nochmals und stellte wiederum keine Auffälligkeiten fest. „Keine Fehlermeldungen erhalten und die Anlage läuft ohne Einschränkung. Damit ist der Fall für uns erledigt“, beschied der Service des Anlagenbauers abschließend.

Ratlos blieb der Instandhalter zurück. Er wendete sich dann aber an den Profinet-Spezialisten IVG Göhringer. Als die Troubleshooter vor Ort waren, machten ihre Messungen im Netzwerk schnell klar, dass es sich hier um ein seit einigen Jahren bekanntes Problem handelt: Eine Profinet-Messstelle (TAP) mit einem Konstruktionsfehler (Kurzschluss) war eingebaut worden. Da half nur ein Austausch der Messstelle gegen eine Ausführung ohne Kurzschlüsse; danach gab es bei der Netzwerk-Überwachung keine Auffälligkeiten mehr.

Messstellen in Profinet-Netzwerken

Im Gegensatz zum klassischen Feldbus gibt es bei den Punkt-zu-Punkt verkabelten Ethernet-Netzwerken keine Möglichkeit, im laufenden Betrieb an einer beliebigen Stelle des Netzwerks einfach ein Diagnosegerät aufzuschalten. Es würde sofort zum Abbruch der Kommunikation und damit zum Anlagenstillstand kommen, wenn man die Ethernet-Leitung unterbricht, um ein Messgerät einzuschleifen.

Damit trotzdem Messungen im Netzwerk möglich sind, werden TAPs an definierten Stellen als Messstelle fest eingebaut. Sie sorgen dafür, dass man einfach und ohne Unterbrechung der Kommunikation im laufenden Betrieb den Datenverkehr aufzeichnen und analysieren kann. Der Ethernet-Verkehr wird auf die Ports der Messstelle gespiegelt, um den Netzwerkverkehr nicht zu beeinflussen. Ein passiver TAP schützt das Netzwerk vor Störungen durch angeschlossene Diagnosegeräte.

Bei der HDTDR-Messung wird der Kurzschluss-behaftete TAP als extreme Stoßstelle angezeigt.

Bei der HDTDR-Messung wird der Kurzschluss-behaftete TAP als extreme Stoßstelle angezeigt. I-V-G Göhringer

Messstelle (TAP) mit Kurzschluss

Anhand der AC- und DC-Widerstandsmessung mit einem Kabelzertifizierer wurde in diesem Fall ein Kurzschluss zwischen den Datenleitungen festgestellt. Der Kurzschluss alleine ist schon problematisch, aber es gab auch einen TAP, an dem vier unterschiedliche Resonanzfrequenzen ermittelt wurden. Jeweils zwei auf der Empfangsleitung des kommenden Ports und zwei auf der Empfangsleitung des abgehenden Ports. Diese können sich unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit im Feld noch leicht verändern. Wird nun ein Kabel mit einer zufällig ungünstigen Länge eingesetzt, kann es zu einer Schwingung kommen, welche die Kommunikation stört und zum Ausfall führt. Wird das Kabel verlängert oder verkürzt, kann der Fehler weg sein oder stärker in Erscheinung treten. In manchen Fällen kann ein ‚schlechteres‘ Kabel, das die Norm gar nicht erfüllt, zu einem funktionierenden Netzwerk führen. Jeder Anwender, der schon einmal Messergebnisse hatte, für die es keine Erklärung gab, sollte jetzt hellhörig werden.

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