Netzwerkdiagnose und Ableitstrom-Monitoring kombinieren Switch mit EMV-Überwachung

Durch die Weiterentwicklung des IEEE 802.XXX-Standards wird die Ethernet-Kommunikation in vollem Umfang Einzug in die Automatisierung halten. Mit Time-Sensitive Networking (TSN) werden vielschichtige Anwendungen gleichzeitig ablaufen. Die SPS verliert ihre zentrale Stellung in der Netzwerküberwachung und das Netzwerk wird Mittel zum Zweck. Das heißt: Seine Funktionalität, Sicherheit und Zuverlässigkeit werden von den Anwendungen vorausgesetzt und deshalb nicht gesondert unterstützt. In diesem Zusammenhang wird dem Switch künftig eine zentrale Rolle zukommen, welche viele der derzeit am Markt verfügbaren nicht erfüllen. Indu-Sol stellt sich daher die Frage, welchen Einfluss die absehbare Technologieentwicklung auf Stabilität und Zuverlässigkeit der Kommunikation haben wird und für welche Situationen im Netz es kurz-, mittel- und langfristig neuer Lösungen bedarf.

Fortschritt stellt erhöhte Anforderungen

Bislang werden in den meisten Fällen der industriellen Automation Maschinen- und Hallennetz noch getrennt betrachtet. Im Zuge von Industrie 4.0 wird es hier immer stärker zu einer Verschmelzung kommen. Karl-Heinz Richter, Geschäftsführer für Marketing & Vertrieb bei Indu-Sol, erwartet in diesem Zusammenhang einen Trend: „Trotz sichtbarem Gerangel um Zuständigkeiten verschmilzt die IT zunehmend mit der Automatisierung, wobei die Verantwortlichen noch immer um eine gewisse Abgrenzung bemüht sind. Es ist abzusehen, dass mittelfristig Strukturen und Performance der Kommunikationsnetze von den Anwendern vorausgesetzt werden und dass die Themen Betreuung, Wartung und Pflege von externen Dienstleistern übernommen werden. Sprich: Die Verantwortung und somit Sicherstellung der Verfügbarkeit werden ausgelagert, wie wir das in der IT heute schon sehen. Der Wandel hat eingesetzt und es gilt, sich darauf vorzubereiten.“ Mit dem Switch Promesh P9 legt das Technologieunternehmen den Grundstein dafür, dieser Entwicklung zu begegnen.

Argumente für den neuen Switch

Switches werden heute in den vielfältigsten Varianten angeboten. Die meisten entstammen jedoch der IT-Welt. Richter erklärt dazu: „Wenn wir über Switches für die zukünftigen Anwendungen im OT-Bereich sprechen, müssen wir eine ganz andere Sichtweise als die Office-Welt an den Tag legen. So stellen Switches von Haus aus zum Beispiel vergleichsweise wenige Informationen zur Netzwerkdiagnose, also zum Netzwerkzustand an sich, zur Verfügung. Permanente Überwachung, Telegrammanalyse, Anomalie-Erkennung, Warnung vor dem Ausfall – all das sind Forderungen im Sinne von Predictive Maintenance, welche neben der eigentlichen Switch-Funktion abzudecken sind. In zunehmendem Maße kommunizieren dezentrale Intelligenzen eigenständig miteinander, die Netzwerke werden immer größer und weitläufiger, der smarte Sensor stellt seine Information mehreren Abnehmern gleichzeitig zur Verfügung und die Kommunikation läuft mehr und mehr „an der Steuerung vorbei“.

Somit verliert die Steuerung ihre zentrale Stellung bei der Netzwerküberwachung und steht für diese Aufgabe nur noch begrenzt zur Verfügung. Im Sinne des weiteren Technologiewandels hin zu durchgängiger Ethernet-Kommunikation kommt dem Switch eine noch nie gekannte zentrale Bedeutung zu, welche es gilt, entwicklungsseitig vorzubereiten.“

Die Switches von morgen werden neben ihrer Funktion als intelligente und robuste Schaltzentralen für Datenströme zusätzlich mit umfangreichen Funktionen zur Netzwerkdiagnose ausgestattet sein. Mit der Entwicklung des Promesh P9 wurde bei Indu-Sol eine Basis gelegt, die vielfältige Optionen eröffnet. Dass sie mehr als nur eine Erweiterung des Indu-Sol Produktportfolios ist, zeigt die Aussage von Richter: „Wir werden uns in den nächsten Jahren neben der Dienstleistung mehr um die Netzwerkverantwortung bei unseren Kunden bemühen und fortführend auch Komplettangebote zur Netzwerkausrüstung im OT-Bereich anstreben. Ob eigenständig oder in Allianzen mit gleichgesinnten Mittelständlern, wird sich in nächster Zeit zeigen. Dass wir für unsere nächsten Entwicklungsschritte mehr brauchen als nur einen Switch, ist uns klar. Ein nächster Schritt könnte unsere derzeit in der Entwicklung befindliche Fog Cloud-Lösung sein.“

Entwicklung mit Weitsicht

Was macht den Promesh P9 derzeit aus Sicht des Herstellers so einzigartig? Zusätzlich zur originären Switch-Funktion und einigen netzwerkspezifischen Diagnosemöglichkeiten greift die Entwicklung des Gerätes ein Thema auf, das im IT-Bereich so gut wie nicht auftaucht, in der Automatisierungstechnik aber beachtet werden muss: Potentialausgleichsströme, die über den Schirm der Datenleitungen in den Switch abgeleitet werden. Diese können zu Unregelmäßigkeiten im Datenverkehr führen und sogar Geräte zerstören. Eine integrierte Messschaltung überwacht zu diesem Zweck diese sogenannten Ableitströme permanent und speichert bei Überschreitung die Werte einschließlich des Frequenzverlaufs.

Mit einer kontinuierlichen Messung über das gesamte Frequenzspektrum (20 kHz) sowie einer Erfassung von Mittelwerten und Spitzenwerten werden Ursachen und Zusammenhänge für EMV-Störungen nachvollziehbar. Übersteigt dieser Ableitstrom einen Wert von 200 mA (effektiv) und 400 mA (Peak), so stellt dies eine Gefahr für die störungsfreie Kommunikation dar und es erfolgt eine zielgerichtete Warnung. Mit dieser Funktion trägt der Promesh P9 gleichzeitig einer jüngst veröffentlichten Richtlinie der Nutzerorganisation Profibus & Profinet International (PI) mit dem Titel „Funktionspotentialausgleich und Schirmung von Profibus und Profinet“ Rechnung. Aus ihr lässt sich ganz klar die Forderung ableiten, eine Überwachungsmöglichkeit zur Prüfung des aktuellen Schirmstromniveaus vorzusehen.

Präzises Monitoring in der Praxis

Obwohl sich die Automatisierungswelt gerne von der IT-Umgebung distanziert, kann zum Thema Netzwerk-Monitoring noch eine Menge von der IT gelernt beziehungsweise sogar übernommen werden. Indu-Sol bietet mit Blick darauf hierzu bereits seit vielen Jahren eine Server-Lösung unter Verwendung der Software Promanage an. Sie fragt im Minutentakt alle SNMP-fähigen Netzwerkkomponenten ab und erstellt über einen 365-Tage-Zeitraum eine minutenaktuelle Statistik. Ziel ist es, an einer zentralen Stelle die Informationen zum Netzwerkzustand zu sammeln und sie dem Wartungs- und Instandhaltungspersonal zur Verfügung zu stellen. Damit lässt sich frühzeitig feststellen, wann sich Zustände verändern und welche Trends sich abzeichnen. Darüber hinaus lassen sich aber auch dezentral im Promesh P9 individuelle Schwellenwerte für alle überwachten Größen wie etwa Netzlast, Discards, Errors und Ableitströme einstellen und eine Warnung über den potentialfreien Kontakt oder per SNMP-Trap absetzen. Das anwenderorientiert entwickelte Webinterface macht alle relevanten Informationen zu Portbelegung und -status auf einen Blick sichtbar.