TAP als Messstelle
Bild 4: Abnahme Diagnose (Quelle: Profinet)
Um trotzdem messen zu können, werden sogenannte Test-Access-Points (TAP) als Messstelle fest in das Netzwerk integriert. Sie werden meistens, wie in den PI-Richtlinien vorgeschrieben, unmittelbar am Controller installiert. Sie sollen damit den unterbrechungsfreien Anschluss eines Diagnosegeräts im laufenden Betrieb ermöglichen und den gesamten Datenverkehr von und zum Controller erfassen. Der Ethernet-Verkehr in jede Richtung wird jeweils auf einen der beiden Ports der Messstelle gespiegelt, ohne dass der Netzwerkverkehr dadurch beeinflusst wird. Der passive TAP soll das Netzwerk vor Störungen durch angeschlossene Diagnosegeräte oder PC schützen. Ein Kabelzertifizierer darf die Messstelle nur als Steckstelle erkennen, ansonsten muss sie sich sowohl im bestromten als auch im unbestromten Zustand passiv verhalten. Innerhalb einer Profinet-Leitung dürfen bis zu zwei Steckstellen vorhanden sein. Neuere Kabelzertifizierer erkennen die Steckstellen per TTR-Messung, da an den Steckkontakten minimale Reflexionen auftreten.
Die an den Stellen, die für eine Netzwerkanalyse wichtig erscheinen, eingesetzten TAP sollen mit einer einfachen und unterbrechungsfreien Kommunikation dafür sorgen, dass der Datenverkehr aufgezeichnet und analysiert werden kann. „Im Zuge verschiedener Messeinsätze sind wir mit einigen dieser Geräte in Kontakt gekommen und haben immer wieder erstaunt auf unsere Messergebnisse geblickt“, berichtet H.-L. Göhringer aus seinen Troubleshooting-Einsätzen und fährt fort: „Nach einer gewissen Zeit war uns klar, dass wir uns die ‚passiven‘ Eigenschaften der Messstellen genauer anschauen müssen.“ Daraufhin wurden die Messstellen und Geräte verschiedener Anbieter mittels eines Kabelzertifizierers getestet. Dazu wurden jeweils vor und nach dem Probanden 2 m Profinet-Leitung angeschlossen und dann anhand der Kabelspezifikation die Profinet-Leitung durchgemessen. Die Überlegung war dabei, dass die Geräte mit und ohne Spannung rückwirkungsfrei arbeiten müssen. „Was wir da gefunden haben, hat uns sehr überrascht: Es wurden Geräte zur Diagnose eingebaut, die selbst Fehler im Datenverkehr verursachen“, fasst H.-L. Göhringer die Ergebnisse zusammen. Viele Messstellen für Diagnose-Tools haben die Eigenschaft „passiv“ nicht erfüllt. Im Vergleich dazu zeigt die Messstelle BS-0130 von IVG Göhringer (Bild) keine Kurzschlüsse und damit auch keine Resonanzstellen.
Messstellen nicht rückwirkungsfrei
Die Auffälligkeiten diverser Geräte wurde von IVG näher untersucht. An verschiedenen Probanden wurde mit dem Kabelzertifizierer ein Kurzschluss zwischen den Datenleitungen festgestellt. Der Kurzschluss alleine ist schon problematisch, aber es gab auch ein Gerät, bei dem wurden vier unterschiedliche Resonanzfrequenzen ermittelt. Jeweils zwei auf der Empfangsleitung des ankommenden Ports und zwei auf der Empfangsleitung des abgehenden Ports. Diese können sich unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit im Feld noch leicht verändern. Wird nun eine Leitung 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 verschwinden oder stärker in Erscheinung treten. „Jeder Anwender, der schon einmal Messergebnisse hatte, für die es keine Erklärung gab, sollte jetzt hellhörig werden“, sagt H.-L. Göhringer.
Fazit
Der Anwender muss sich genau informieren, bevor er in Messtechnik für sein industrielles Netzwerk investiert. Im schlimmsten Fall hat er mit der Messhardware eine Schwachstelle, die er vorher nicht hatte. Letztendlich zeigt die Situation auch, dass man seinen Messgeräten nicht blind vertrauen darf. Am Ende ist doch ein gewisser Sachverstand des Anwenders erforderlich.