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Industrial Ethernet in Produktionsunternehmen

Produktionsnetze zeitgerecht testen

01. April 2020, 07:00 Uhr   |  Dan Barrera

Produktionsnetze zeitgerecht testen

In der Industrie zieht zunehmend die Robotisierung ein. Die Anforderungen an Industrial-Ethernet-Netze steigen folglich signifikant. Eine vorbeugende Wartung der Netze und Tests hinsichtlich Zuverlässigkeit und schneller Datenübertragung muss daher eine wichtige Position einnehmen.

In den vergangenen Jahren ist die Automatisierung in Produktionsunternehmen unaufhaltsam vorangeschritten. Die damit verbundenen Vorteile zwingen Produktionsleiter allerdings auch, die Zuverlässigkeit der jeweiligen Komponenten engmaschig zu überwachen. Beispielsweise übernehmen intelligente Sensoren die Qualitätskontrolle und stellen sicher, dass fehlerhafte oder verunreinigte Produkte aus dem Produktionsprozess genommen werden. Nach der Installation der Anlagen ist das Unternehmen zwingend darauf angewiesen, dass diese Systeme auch zuverlässig und vor allem unterbrechungsfrei funktionieren. Denn nur dann sind die Vorteile einer investionsintensiven Robotisierung gewinnbringend nutzbar.
Meist schwer kalkulierbare Störungen oder gar Produktionsstillstände haben fatale Folgen, zum Beispiel mangelhafte Produkte, Auftragsrückstände, Lieferverzug oder eine unterbrochene Lieferkette. Deutlich wird dies etwa in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die sensible und leicht verderbliche Inhaltsstoffe und Fertigprodukte verarbeitet. Steht die Produktionslinie plötzlich, oder versagt die Kühlanlage ihren Dienst, sind Tonnen von Lebensmitteln der Vernichtung geweiht. Diese Probleme schaden dem Image des Unternehmens und lassen unzufriedene Kunden zurück.

Roboter sind von Netzwerken abhängig

Die meisten Produktionsunternehmen nutzen wahrscheinlich ein Industrial-Ethernet-Netzwerk für die OT-/IT-Integration, denn Industrial Ethernet ermöglicht die Kommunikation zwischen Computern und Geräten innerhalb der Produktionsanlage. Dieses Netz wurde ursprünglich für die Anforderungen der industriellen Fertigung entwickelt. Der Datenaustausch in Produktions- und Industrieanlagen beschränkt sich zwar nur auf relativ wenige Daten, diese sind jedoch nahezu in Echtzeit zu übertragen. Das Standard-Ethernet ist für Office-Applikationen gut geeignet, jedoch für Industrieanwendungen zu langsam. Beispielsweise ist ein Roboter, der eine Flaschen-Abfüllanlage "bedient", darauf angewiesen, dass die benötigten Daten sofort und exakt zum jeweiligen Zeitpunkt des Produktionsschrittes eintreffen. Hier kommt mit Profinet ein anderes Protokoll ins Spiel.

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Leistungsstarke Industrial-Ethernet-Tester, wie zum Beispiel das Modell Navitek IE von Ideal Networks, erkennen heute, ob das Netzwerk oder das Kabel die Ursache für die Störung ist.Bild: Ideal Networks

Profinet ist inzwischen ein verbreitetes Protokoll für Automatisierungsanwendungen mit Industrial Ethernet, das bestimmte Gerätetypen definiert. Ein IO-Controller ist ein Computer im Netzwerk, der die Automatisierungsaufgabe ausführt. Ein IO-Device ist zumeist eine Komponente wie ein Sensor, der mit dem Controller verbunden ist. Ein weiteres Element ist der IO-Supervisor, der wie ein PC oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) zur Überwachung oder Analyse dienen kann. Zur Sicherung der reibungslosen und stabilen Produktion muss das Industrial-Ethernet-Netz einwandfrei und verlässlich funktionieren. Um dies jederzeit zu gewährleisten, sind die richtigen Testverfahren und Testgeräte für Industrial Ethernet unverzichtbar.

Vorbeugende Wartungsmaßnahmen im Netz

Meist sind moderne Produktionslinien bereits mit verschiedenen Überwachungssystemen ausgestattet. Jedoch konzentrieren sich diese eher darauf, akute Probleme bei deren Auftreten zu melden, anstatt solche Veränderungen im Netzwerk aufzudecken, die möglicherweise zu Ausfällen führen können.
Will man eine unterbrechungsfreie und verlässliche Produktion garantieren, ist es also unerlässlich, in regelmäßigen Abständen vorbeugende Tests durchzuführen. Das heißt, dass die Funktion aller in der Produktionsanlage installierten Geräte und Komponenten zu kontrollieren ist, um rechtzeitig Korrekturmaßnahmen ergreifen und Ausfälle vermeiden zu können. Diese Tests müssen kritische Ereignisse ermitteln, beispielsweise die doppelte Vergabe von Namen und IP-Adressen, eine unterbrochene Kommunikation zwischen den Geräten oder zu viele Paketfehler, die unter Umständen den Betrieb der Geräte beeinträchtigen und eine schnelle Fehlerbehebung erfordern.
Selbst wenn ein "verdächtiges" Gerät augenscheinlich noch funktioniert, kann es bereits Probleme geben, die im Rahmen der vorbeugenden Wartung erkannt und behoben werden müssen. Dazu zählen Paketfehler, die noch im zulässigen Rahmen liegen, eine Streckenauslastung von zehn Prozent bis 50 Prozent oder eine Geräte-Rate von 10 MBit/s.

Effiziente Fehlerdiagnose in Industrial-Ethernet-Netzen

In der Praxis zeigt sich allerdings, dass Betreiber zuweilen etwas sorglos vorgehen. Techniker schließen beispielsweise ein neues Gerät an oder aktualisieren Software, ohne die Korrektheit mit entsprechenden Tests zu überprüfen. Dies erschwert eine spätere Fehlerdiagnose unnötig und macht sie ineffizient.
Leistungsstarke Industrial-Ethernet-Tester, wie zum Beispiel das Modell Navitek IE von Ideal Networks, erkennen heute, ob das Netzwerk oder das Kabel die Ursache für die Störung ist. Bei dem Navitek IE handelt es sich um einen kompakten Feldtester, der speziell für den Einsatz von Produktionsteams entwickelt wurde, um die Fehlerdiagnose zu beschleunigen, da er exakt die Fehlerursache sowie die Fehlerstelle ermittelt.
Nutzt der Verantwortliche bei der Installation und Überprüfung von Industrial-Ethernet-Netzwerken einen entsprechenden IE-Netzwerktester, kann er aussagekräftige Berichte zum Leistungsnachweis des Systems einfach und schnell erstellen. Die gleichen Berichte erlauben es auch, die einwandfreie Funktion des Netzwerks und die korrekte Installation der Kabel nachzuweisen.

Fazit

Da in der Fertigungsindustrie sowohl die komplexe Prozessautomatisierung als auch die Robotisierung unaufhaltsam zunehmen, wird es für Produktionsunternehmen unerlässlich, ausgereifte und technisch hochwertige Messtechnik einzusetzen. Denn nur mittels dieser Tester ist der Erfolg der OT-/IT-Integration sicherzustellen, da man mögliche Störungsursachen sofort ermitteln und beheben kann.

Dan Barrera bei Ideal Networks tätig, www.idealnwd.com.

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