Software für Abnahme nach Profinet-Richtlinie

Ethernet goes Industry

In der Industrie muss erfasst werden, ob alle aktiven Geräte im Netzwerk wie geplant konfiguriert sind. Eine nicht planmäßige Umsetzung kann während der Laufzeit zu Problemen führen. Die mobile Abnahmesoftware Analyzer Pro von Softing ermittelt dafür in der laufenden Anlage alle relevanten Informationen gemäß Profinet-Inbetriebnahmerichtlinie, wie die Netzwerklast an allen Ports, I&M-Daten aller verbauten Komponenten sowie die Linientiefe.


Mit dem Zertifizierer WireXpert Industrial Ethernet von Softing werden Ethernet-Verkabelungen nach allen gängigen Standards getestet.
Bild: Softing Industrial Automation GmbH

Die angestrebte Vernetzung der Feldebene im Produktionsumfeld und der Informationstechnik verlangt eine stabile und sichere Kommunikationsinfrastruktur. Um diese zu gewährleisten, ist nach der Installation eine Abnahme des gesamten Netzwerks wichtig. Sie bildet den Grundstein für eine sichere und zuverlässige Kommunikation und ist ein wesentlicher Baustein zeitgemäßer Qualitätssicherung. Im klassischen System von Ethernet in der Büro- und Rechenzentrumswelt ist dies fester Ausgangspunkt vor der Inbetriebnahme eines jeden Kommunikationsnetzes.

Inbetriebnahmerichtlinie von Profinet

Die Abnahme einer mit Profinet vernetzten Anlage ist in der Inbetriebnahmerichtlinie geregelt, deren aktuelle Version 1.36 aus dem Dezember 2014 stammt. Die Abnahme erfolgt in zwei Schritten: Der erste messtechnische Schritt ist die Überprüfung der Verkabelung und befasst sich mit den elektrischen Eigenschaften des Netzwerks bzw. dessen Verkabelung. Besonders nach der Montage einer Anlage ist eine Vermessung wichtig, da die Verkabelung im industriellen Umfeld hohen Belastungen ausgesetzt ist und sich Schäden ergeben können. Komplexe Fertigungsabläufe und elektromagnetisch sowie witterungsbedingt strapazierte industrielle Umgebungen erfordern robuste Kommunikation und die Übertragung von hohen Datenraten bei schwierigen Bedingungen. Aus diesem Grund ist die Übertragungsfähigkeit der Leitungen notwendig und es muss sichergestellt sein, dass alle Informationen ungehindert übermittelt werden können. Die Inbetriebnahmerichtlinie erläutert die drei Ebenen der Verkabelungsmessung, beginnend mit einfachem Verdrahtungstest ohne Aussage zur Übertragungsfähigkeit mittels Leitungstester über den Einsatz von Funktionstestern bis hin zu den eigentlichen Abnahmetestern, wie dem WireXpert Industrial Ethernet von Softing. Mit einem Zertifizierer werden Ethernet-Verkabelungen nach allen gängigen Standards getestet. Dafür sind einige Besonderheiten in der industriellen Verkabelung zu beachten, da sich die Verkabelungsstrukturen von den Strukturen in der Büro- und Rechenzentrumsumgebung unterscheiden.

Anzeige

Ende-zu-Ende-Strecken

In der Industrie ist es oft erforderlich, Maschinen untereinander oder mit Netzwerkgeräten, z.B. Switche, direkt ohne zusätzliche Anschlussschnüre zu verbinden. Für diesen Anwendungsfall wurde die Ende-zu-Ende-Strecke (EzE) geschaffen. Die einfachste EzE-Strecke ist ein Verlegekabel, abgeschlossen mit zwei Steckern. Die Konfiguration sieht aus wie eine Anschlussschnur, hat aber eine Reihe von zusätzlichen Bewertungskriterien. Darüber hinaus kann eine solche Strecke mehrere Segmente enthalten. Da die Steckverbinder an den Enden einer EzE-Strecke im Feld konfektionierbar sind, muss sichergestellt werden, dass sie auch in die Messung einbezogen werden. Die roten vertikalen gestrichelten Linien (Bild 2) kennzeichnen die Bezugsebenen der Messung und legen fest, welche Streckenteile in der Messung enthalten sein müssen. Wichtig ist, dass die Messgeräteschnittstellen und die Messkabel nicht in der Messung enthalten sind. Die Referenzbuchsen am Ende des Kabels sollten hingegen berücksichtigt werden. Da moderne Messgeräte in der Lage sind, sowohl die Amplitude als auch die Phasenlage der Hochfrequenzparamter zu messen, ist es möglich, die Einflüsse der Schnittstellen der Testadapter sowie die Messkabel aus den Messungen herauszurechnen. Um genaue und wiederholbare Messungen zu erzielen, schreibt die zugrundeliegende Messnorm IEC147634 die Verwendung von Referenzbuchsen am Übergang der zu testenden Strecke vor. Sind alle Strecken auf die Einhaltung der elektrischen Eigenschaften getestet, kann die nächste Ebene der Abnahme beginnen.

Aktive Inbetriebnahme

Im zweiten Schritt muss erfasst werden, ob die aktiven Geräte im Netzwerk so konfiguriert sind, wie vorgesehen. Eine nicht plangemäße Umsetzung kann während der Laufzeit zu unvorhergesehenen Problemen hinsichtlich Betriebsfestigkeit, Wartung und OT-Security führen. Die mobile Abnahmesoftware Analyzer Pro von Softing ermittelt hierfür an der laufenden Anlage alle relevanten Informationen gemäß Profinet-Inbetriebnahmerichtlinie, wie die Netzwerklast an allen Ports, I&M-Daten aller verbauten Komponenten, Linientiefe, Telegrammfehler und Dämpfungsreserve (bei LWL). Für einen umfangreichen Rundumblick wird zudem die komplette Topologie ausgelesen und grafisch mit Detailinformationen wie angeschlossen Ports und Kabellänge sowie Leitungszustand dargestellt. Die Veranschaulichung des Zustands der einzelnen Teilnehmer sowie des gesamten Netzwerks erfolgt mittels Ampelfarben. Detailinformationen über eventuelle Fehler findet der Anwender als Klartext in der Diagnoseliste. Zusätzlich verfügt die Software über eine integrierte Abnahmefunktion, die die Vorgaben der deutschen Schlüsselindustrien sowie der Profibus Nutzerorganisation erfüllt. Im Abnahmebericht werden die Firmware-Stände mittels einer Whitelist der Devices sowie auch das eingestellte Gateway und die Subnetzmaske auf Richtigkeit geprüft. Darüber hinaus werden das Namenspräfix sowie die Namenslänge der angeschlossenen Teilnehmer überprüft. Ein wichtiges Kriterium ist die portgranulare Netzwerklast, d.h. bei der Abnahme muss geprüft werden, welche Netzlast an jedem Port anliegt und ob sie überschritten wird. Bei verbauten Lichtwellenleitern wird zusätzlich die Länge und die Dämpfungsreserve von Umsetzern ausgelesen und im Bericht nach den Vorgaben längenabhängig bewertet. Außerdem wird auch die Bandbreite, Duplexart, verlorene und verworfene Telegrammpakete und die sogenannte Linientiefe beobachtet. Die erlaubte Linientiefe ist abhängig von der eingestellten Aktualisierungszeit der Teilnehmer. Die Zeit kann mittels TAP genauso ermittelt werden wie der Telegramm-Jitter und das Lastverhältnis von Profinet- zu TCP/IP-Paketen. Für Langzeitabnahmen von Anlagen können auch die Monitoring-Agenten TH Link Profinet sowie TH Link Industrial Ethernet ausgelesen werden. Die Inbetriebnahme von industriellen Netzwerken ist mittlerweile ein umfangreicher mehrstufiger Prozess geworden, der an den Anwender viele Anforderungen stellt.

Anzeige