Dem Fehler auf der Spur

Switches - Wenn im Netzwerk »irgendetwas nicht stimmt«, ist guter Rat teuer. Die Fehlersuche gestaltet sich oft sehr zeit- und kostenintensiv – nicht so mit den managed Switches Promesh von Indu-Sol, wie der vorliegende Beitrag verdeutlicht.

25. März 2019
Dem Fehler auf der Spur

Mit Industrie 4.0 ist auch im industriellen Bereich ethernetbasierte Kommunikation auf dem Vormarsch. Hier liegen aber letzten Endes die Ursachen für die sporadischen, nicht reproduzierbaren Ereignisse, die Konstrukteuren so viel Kopfzerbrechen bereiten. Warum? Anders als wie bisher im Feldbus, wo aller Datenverkehr zyklisch und über eine SPS lief, kommt in ethernetbasierten Netzwerken zu dem zyklischen noch jede Menge azyklischer Datenverkehr hinzu, verursacht etwa durch Überwachungskameras, Drucker oder das Energiemanagement. Auch kann die Netzwerkstruktur hier ungleich komplexer sein. Die Netzwerke trennen sich von der Applikation. Es wird nicht mehr wie früher zum Beispiel ein Profinet-Netzwerk für eine SPS mit Profinet geplant. Heute entstehen zunehmend Netzwerke, in denen mehrere zeitkritische Applikationen zusammen mit TCP/UDP-IP laufen und um Bandbreiten konkurrieren.

Der Konstrukteur hat es somit alles andere als leicht – er muss eine Maschine konstruieren, ohne zu wissen, mit welchen weiteren Applikationen sie im Kommunikationsnetz später zusammenspielen wird. Neben den Applikationen selbst und ihrem Zusammenspiel können auch der Programmierer oder elektromagnetische Störgrößen die Gründe für Beeinträchtigungen der Maschinen-/Anlagenfunktion sein. Qualitätssicherungs-Maßnahmen des Konstrukteurs inhouse sind damit nicht umsonst, aber sie prüfen nur einen Teil der komplexen Thematik. Am verständlichsten wird das mit einem Vergleich: Stellt man sich ein Kommunikationsnetzwerk wie eine Autobahn vor, hat diese eine Grundauslastung mit Fahrzeugen (zyklischer Datenverkehr) sowie zu bestimmten Zeiten zusätzliche Last (azyklischer Datenverkehr).

Stau auf der Datenautobahn

Übersteigt der gesamte Datenverkehr das zur Verfügung stehende Volumen, kommt es zum »Datenstau« an Knotenpunkten, Auf-/Ausfahrten oder Ampeln. Ein Switch (Ampel), der für die Verteilung der Daten verantwortlich sein sollte, verwirft wegen mangelnder Speicher- oder Weiterleitkapazitäten einzelne Telegramme. Handelt es sich dabei um zeitkritische Automatisierungstelegramme, wird es problematisch.

Eine Maschine, die beim Hersteller einwandfrei funktionierte, kann durch derartige Telegrammverluste zu nicht nachvollziehbaren Auffälligkeiten neigen, denn auch sie hat eine »Autobahnauffahrt« und ist damit Teil eines größeren Kommunikationsnetzes. Schwierig ist vor allem, dass nicht nachvollziehbar ist, welche Telegramme wann verworfen wurden. Die Folge: diffuse Störungen, die der Konstrukteur nun lösen soll, deren Ursachen aber wahrscheinlich kaum in seiner Maschine zu finden sind.

Der Konstrukteur steckt mittlerweile jedoch bereits im nächsten Projekt und hat vor allem eines nicht: Zeit. Zeit, um sich mit wenig greifbaren Aussagen wie »irgendwas stimmt nicht« zu den Ursachen durchzukämpfen. Schickt er einen Servicetechniker aufs Geratewohl zur Anlage, kann es durchaus sein, dass überhaupt keine Probleme auftreten. Kaum reist dieser ab, kommt es aber wieder zu Störungen.

Der Konstrukteur steht erneut am Anfang. Und in all dies hinein treten nun auch noch Anbieter, die ihm einen neuen Switch verkaufen wollen. Einen neuen Switch einzuplanen, ist für ihn allerdings mit Aufwand verbunden – und wieder mit Zeit. Der eingesetzte Switch ist vermutlich nicht die Ursache der Störungen. Aber die Wahl eines geeigneten Switches könnte dem Konstrukteur helfen, Ursachen für sporadische, nicht reproduzierbare Ereignisse auf die Schliche zu kommen, konkrete Maßnahmen einzuleiten, Probleme anhaltend zu beheben und letzten Endes mehr Zeit zu haben für seine eigentliche Arbeit. Darum sollte er gegebenenfalls den Switch tauschen. Aber was kann ein managed Switch, was ein anderer managed Switch nicht könnte?

Belastungsspitzen gefunden

Generell haben sporadische, nicht reproduzierbare Ereignisse zwei Hauptursachen: zu hohe Netzwerklast mit der Folge verworfener Telegramme oder elektromagnetische Störungen. Die Switch-Familie Promesh von Indu-Sol hilft dabei, beides aufzudecken oder auszuschließen.

Die managed Switches Promesh dokumentieren die Netzwerklast millisekundengenau, während andere Geräte am Markt sie über die Sekunde mitteln, so das Unternehmen. Problematische Belastungsspitzen könnten so aber unmöglich aufgefunden werden, da sie in der Regel nur für sehr kurze Zeit auftreten.

Liegt die Fehlerursache nicht in Netzwerklast und verworfenen Telegrammen, dann im Zweifel in EMV und Potenzialausgleich. Es kommt immer wieder vor, dass Potenzialausgleichsströme über den Schirm der Datenleitungen und den Switch abgeleitet werden. Sie können die Kommunikation auf den Leitungen beziehungsweise die Geräte, welche sie ableiten, stören und zu Unregelmäßigkeiten im Datenverkehr führen. In einigen Switches der Promesh-Familie überwacht daher eine integrierte Messschaltung diese Ableitströme permanent und speichert bei Überschreitung die Werte, einschließlich des Frequenzverlaufs. Die Switches führen die Diagnosedaten aus Netzwerk und von EMV-Überwachung in einem Webinterface zusammen und visualisieren diese mithilfe von Ampelfarben.

Dank eines entsprechenden Alarmmanagements wird der Nutzer bereits bei ersten auftretenden Unregelmäßigkeiten gewarnt, die von außen gar nicht sichtbar sind. Nimmt sich ein Konstrukteur also die Zeit, diese Switch-Alternative in seine Maschine einzudesignen, kann er zumindest schnell eine Aussage treffen, ob die Störungsursachen im Netzwerk oder im EMV-Bereich zu suchen sind – oder weder noch.

Mit den gesammelten Informationen aus der Ferne lassen sich Fehlerursachen auf diese Weise aufdecken oder ausschließen. Somit kann entweder ein überflüssiger Serviceeinsatz vermieden oder der richtige Techniker losgeschickt werden, der Probleme konkreter angehen kann.

»Um es mal im Bild zu sagen: Wenn ich überhaupt jemanden zur Verfügung habe, macht es ja einen gewaltigen Unterschied, ob ich nun einen Herzchirurgen oder einen Orthopäden, einen Netzwerkspezialisten oder einen EMV-Experten losschicke«, so René Heidl, Geschäftsführer bei Indu-Sol. »Aus Sicht des Kunden könnte sogar noch der Applikationsingenieur infrage kommen. Auf wen auch immer die Wahl fällt – einen Herzchirurgen loszuschicken, wenn der Knöchel verstaucht ist, bringt nichts, kostet aber viel Geld. Unsere Lösungen sparen Konstrukteuren auf Dauer also Zeit, Geld und jede Menge Nerven.«

Hannover Messe: Halle 9, Stand D80

Erschienen in Ausgabe: 02/2019
Seite: 86 bis 87