Test-Access-Points als Messstellen

Um dennoch messen zu können, werden sogenannte Test-­Access-Points (TAP) als Messstelle an definierten Stellen fest in das Netzwerk eingebaut. An den Stellen, die für eine Netzwerkanalyse wichtig erscheinen, werden die TAP integriert. Sie sollen dafür sorgen, dass man einfach und ohne Unterbrechung der Kommunikation im laufenden Betrieb den Datenverkehr aufzeichnen und analysieren kann. Sie werden meistens, wie in den PNO-Richtlinien vorgeschrieben, unmittelbar am Controller installiert. Der Ethernetverkehr wird auf die Ports der Messstelle gespiegelt, um den Netzwerkverkehr nicht zu beeinflussen. Der passive TAP soll das Netzwerk vor Störungen durch angeschlossene Diagnosegeräte oder PC schützen. Innerhalb einer Profinet-Leitung dürfen bis zu zwei Steckstellen vorhanden sein. Neuere Kabelzertifizierer erkennen die Steckstellen per TDR-Messung, da an den Steckkontakten minimale Reflexionen auftreten. „Ein Kabelzertifizierer darf die Messstelle nur als Steckstelle erkennen, ansonsten muss sie sich sowohl im bestromten als auch im unbestromten Zustand vollkommen passiv verhalten“, erläutert Hans-Ludwig Göhringer von IVG Göhringer. IVG Göhringer hat sich über viele Jahre ein ­umfassendes Know-how im Bereich der Fehlersuche und ­Instandhaltung von industriellen Netzwerk- und Feldbus­installationen erarbeitet. Das Unternehmen wird häufig als Troubleshooter zu Anlagen gerufen, die aufgrund von Bus- oder Netzwerkproblemen ausgefallen sind. Zudem bietet das schwäbische Unternehmen verschiedene Schulungen zur ­Instandhaltung von Bussystemen und industriellen Netz­werken an.

Telegrammverlust

Im Rahmen eines Kundenauftrags untersuchte IVG Göhringer Anfang 2016 eine Profinet-Anlage mit einem damals neu ­gekauften Profinet-Analyser. „Im Zuge der verschiedenen Messungen haben wir immer wieder erstaunt auf unsere ­Ergebnisse geblickt“, berichtet H.-L. Göhringer aus seinem Troubleshooting-Einsatz und fährt fort: „Nach einer gewissen Zeit war uns klar, dass wir uns die ‚passiven‘ Eigenschaften der Messstellen genauer anschauen müssen“. Aus zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannten Gründen gingen während der Messung Telegramme verloren. Der Fehler war reproduzierbar. Alle Geräte des Kunden zeigten das gleiche Ergebnis.

Daraufhin wurden die Messstellen und Geräte verschiedener Anbieter mittels eines Kabelzertifizierers getestet. Dazu wurden jeweils vor und nach dem TAP 2 m Profinet-Leitung an­geschlossen und dann anhand der Spezifikation der Profinet-Leitung durchgemessen. Die Überlegung war dabei, dass die Geräte mit und ohne Spannung vollkommen rückwirkungs­frei arbeiten müssen. „Was wir da gefunden haben, hat uns sehr verwundert. Da wurden Geräte zur Diagnose eingebaut, die selber Fehler im Datenverkehr verursachen“, fasst ­H.-L. Göhringer die Ergebnisse zusammen. Viele Messstellen für Diagnosetools, die sensibelsten Stellen im gesamten Netzwerk überhaupt, haben die Eigenschaft „passiv“ gar nicht erfüllt.

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 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 eine Leitung mit einer zufällig ungünstigen Länge eingesetzt, kann es zu einer Schwingung kommen, welche die Kommunikation stört und zum Ausfall führt. Wird die Leitung verlängert oder verkürzt, kann der Fehler weg sein oder stärker in Erscheinung treten. In manchen Fällen kann ein „schlechteres“ Kabel, welches 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.