Wireshark ist ein besonders leistungsfähiges Open-Source-Tool zum Mitlesen, Protokollieren und Analysieren von Ethernet-Netzwerken (Quelle: Leadec)
Rund um Profinet-Netzwerke sind in der Theorie zunächst nur die Vorteile sichtbar: komfortables Engineering, hohe Datenraten, skalierbare Echtzeitfähigkeit, flexible Netzwerktopologie, hervorragende Gerätediagnosemöglichkeiten und jederzeit mögliche Erweiterbarkeit. Zudem lässt sich eine direkte Verbindung vom Sensor bis zur Cloud ohne Technologiebrüche realisieren. Diese vielfältigen Möglichkeiten können jedoch zu einer hohen Komplexität führen. Das macht sich bei der Fehlersuche schon bei der Abnahme und auch später im laufenden Betrieb bemerkbar.
Schwachstellen und Fehler
Wie definiert man Schwachstellen oder Fehler? Wenn eine industrielle Kommunikation immer wieder sporadisch ausfällt, ist klar, dass ein Fehler im System sein muss. Die Ursachen können vielfältig sein, etwa EMV-Probleme durch Störströme, verbrannte Kontakte durch Alterung und Verschleiß, Kabelbrüche im Kabelschlepp und andere Fehler in der Hardwareinstallation oder Verkabelung.
Es treten jedoch auch Fehler an neuen Profinet-Installationen auf, bei denen alle LED grün leuchten und die Unterschrift auf einem messtechnisch ordnungsgemäßen Abnahmeprotokoll noch nicht richtig getrocknet ist. „Regelmäßig werden wir im Rahmen unserer Dienstleistungen zu solchen Anlagen gerufen, die messtechnisch in Ordnung zu sein scheinen, aber sporadisch ausfallen“, berichtet Hans-Ludwig Göhringer aus seinem Alltag als Netzwerkexperte bei Leadec und erläutert weiter: „Hier muss man sich neben der Wellenphysik und der EMV auch den Datenverkehr auf Protokoll- und Systemebene genauer anschauen.“ Oft lässt das Fehlerbild keinen Rückschluss zu, ob die Ursache ein EMV Thema oder ein Softwarefehler ist.
Grundlagen der Kommunikation
Das Grundprinzip der Datenübertragung bei Profinet basiert auf Ethernet: Die Datenströme werden in Daten-Frames aufgeteilt, die mit einer Quell- und einer Zieladresse ergänzt werden. In der IT-Welt sind das die IP-Adressen. Jeder Netzwerkteilnehmer hat eine eindeutige IP-Adresse. Diese wird lokal vergeben und besteht aus vier Zahlen zwischen 0 und 255, die durch Punkte getrennt sind (xxx.xxx.xxx.xxx). Die Datenübertragung selbst erfolgt nach dem TCP/IP-Modell. Dabei handelt es sich um weltweit standardisierte Kommunikationsmechanismen. Vereinfacht gesagt, steht TCP (Transmission Control Protocol) für die Übertragung und IP (Internet Protocol) für die Adressierung der Datenpakete.
Standard-Ethernet und Profinet – die Unterschiede
Neben der IP-Adresse, die jedem Teilnehmer innerhalb eines lokalen Netzwerks vergeben wird, haben die Teilnehmer auch noch eine sogenannte MAC-Adresse. Die MAC-Adresse ist an die Hardware gebunden und wird auch als physische Adresse bezeichnet, weil sie vom Chip-Hersteller vergeben und in manchen Fällen unveränderbar gespeichert wird. Bei industriellen Netzwerken wie Profinet wird schwerpunktmäßig mit den MAC-Adressen gearbeitet.
In der Büro-EDV ist es unerheblich, ob ein Datenpaket ein paar Millisekunden früher oder später beim Drucker ankommt. In der Automatisierungstechnik jedoch muss der Datenaustausch zwischen verschiedenen Komponenten innerhalb einer definierten Zeit erfolgen, weil sonst der gesteuerte Prozess unterbrochen werden kann. Die sogenannten Industrial-Ethernet-Protokolle, wie Profinet oder Ethercat, wurden deshalb so erweitert, dass eine echtzeitfähige Kommunikation möglich ist. Für eine Profinet-Installation müssen alle Komponenten von den Steuerungen und Antrieben über die Switches bis hin zu IO-Baugruppen das Profinet-Protokoll beherrschen.