Princip diagnostiky sítí PROFINET
V tomto článku naleznete základní informace o principech diagnostiky a monitorování průmyslových sítí typu PROFINET.
Princip komunikace PROFINET RT
- připojení pomocí dvou párů vodičů (1-2 a 3-6)
- signál se přenáší jako změna napětí
- kabel spojuje pouze dvě stanice v síti
- různé možné topologie: linie, hvězda, kruh
- stanice mají integrované opakovače (switch)
- stanice mohou být identifikovány pomocí IP adresy, MAC adresy a jména stanice
- až 250 zařízení v síti
- každé zařízení cyklicky (bez vyžádání) komunikuje s nastavenou periodou (update time)
- PROFINET je kompatibilní se standardem Ethernet a proto zde mohou probíhat i další komunikace (např. TCP/IP)
Parametry definující kvalitu sítě PROFINET
Fyzikální
(Parametry kabeláže)
– délka kabelu
– přeslechy
– útlum
Parametry kabeláže jsou příčinou cca 10% snížení kvality a poruch v sítích PROFINET
Logické
(Parametry komunikace)
– zpoždění telegramů
– ztráta telegramů
– poškození telegramů
– zátěž sítě
Parametry komunikace jsou příčinou cca 90% snížení kvality a poruch v sítích PROFINET
Fyzikální parametry PROFINET kabeláže
Útlum (attenuation) a přeslech (crosstalk) PROFINET kabelů
- Útlum – vyjadřuje, kolikrát se zmenší výkon signálu po průchodu kabelem určité délky (poměr mezi sílou signálu na vstupu a výstupu). Udává se v decibelech (dB) a je frekvenčně závislý.
- Přeslech – je fyzikální jev, při kterém signál přenášený jedním okruhem/kabelem/vodičem nebo kanálem přenosového systému nežádoucím způsobem ovlivňuje jiný okruh nebo kanál. Hodnota NEXT udává míru odolnosti kabelu/kanálu vůči přeslechu a je udávána v dB.
Útlum (v dB, méně je lépe)
| Délka kabelu (m) | Max. útlum dle specifikace Cat. 5e 100MHz (dB) | Max. útlum přepočtený na délku kabelu (dB) | Doporučený maximální útlum (dB) |
| 100 | 24 | 24 | 21 |
| 50 | 24 | 21 | 18 |
| 25 | 24 | 18 | 15 |
| 12 | 24 | 15 | 12 |
| 6 | 24 | 12 | 9 |
| 3 | 24 | 9 | 6 |
| 1,5 | 24 | 6 | 3 |
Přeslech/NEXT (v dB, více je lépe)
| Délka kabelu (m) | Max. přeslech dle specifikace Cat. 5e 100MHz (dB) | Max. přeslech přepočtený na délku kabelu (dB) | Doporučený maximální přeslech (dB) |
| 100 | 30 | 30 | 33 |
| 50 | 30 | 33 | 36 |
| 25 | 30 | 36 | 39 |
| 12 | 30 | 39 | 42 |
| 6 | 30 | 42 | 45 |
| 3 | 30 | 45 | 48 |
| 1,5 | 30 | 48 | 51 |
Nástroje pro měření kvality PROFINET kabeláže
Logické parametry PROFINET komunikace
Jitter telegramů
- jitter = rozdíl mezi nakonfigurovaným a reálným update time
- stanice nedokáží dodržet nakonfigurovaný update time
- jitter může být způsoben složitostí sítě (každý switch vložený mezi kontroler a zařízení zvyšuje latenci), vysokým zatížením sítě (netload), nebo poruchou zařízení
- vysoké zatížení sítě může být způsobeno např. TCP/IP komunikací na PROFINET síti
- doporučená maximální hodnota pro jitter telegramů je 50% (když nakonfigurovaný update time = 4ms a reálný update time = 6ms, pak je jitter 50%)
Chybějící telegramy
- ztráta telegramů je jasný doklad o chybě sítě
- PROFINET ve standardním nastavení akceptuje maximálně 3 ztracené telegramy v řadě
- požadovaný stav kvality sítě by však měl být takový, že nepřipouští žádnou ztrátu telegramů
Poškozené telegramy
- poškození obsahu telegramu je jasný doklad o chybě sítě
- PROFINET ve standardním nastavení akceptuje maximálně 3 poškozené telegramy v řadě
- požadovaný stav kvality sítě by však měl být takový, že nepřipouští žádné poškozené telegramy
Zatížení sítě (netload)
- zatížení sítě by mělo být měřeno za plného běhu a v uzlových bodech, kde se sbíhá komunikace ze sítě
- přílišné zatížení PROFINET sítě může být často způsobeno jinou komunikací (např. TCP/IP), která je do sítě vpuštěna
- poměr zatížení mezi cyklickou komunikací PROFINET a jinou komunikací (např. TCP) by měl být cca 100:1
- vytížení sítě (netload) by němělo překročit cca 20% technologické propustnosti sítě (100Mb/s * 20% = max. 20 Mb/s netload)
- přílišné zatížení sítě může vést až k selhání PROFINET komunikace
Jak postupovat při diagnostice problémů v sítích PROFINET
Pasivní vs. Aktivní diagnostika sítě
- aktivní: diagnostický nástroj aktivně komunikuje se zařízeními v síti
- pasivní: diagnostický nástroj pasivně naslouchá komunikaci v síti
PROmesh switche
Indu-Sol PROmesh jsou PROFINET switche se špičkovými parametry a výkonností (netload III). Mimo to ale také nabízejí integrované pasivní diagnostické funkce, které umožňují neustálé monitorování provozu na síti. Do těchto switchů je dokonce zabudována i funkce měření proudů ve stínění PROFINET kabeláže. V případě potíží je pak možné s pomocí těchto switchů velmi snadno a rychle nalézt jejich příčiny.
PROFINET-INspektor
Sofistikovaný nástroj pro pasivní diagnostiku PROFINET sítě, který umožňuje kontinuální měření všech důležitých parametrů definujících kvalitu PROFINET sítě (jitter telegramů, ztráty telegramů, chybné telegramy, netload, poměr zatížení, atd.).
PROscan Active V2
Softwarový nástroj, který v kombinaci se zařízením PROFINET-INspektor umožňuje komplexní scanování topologie sítě, detekování stavu jednotlivých zařízení, detekci změn a dlouhodobý sběr hodnot kvalitotvorných parametrů sítě.
Máte dotazy? Potřebujete poradit? Kontaktujte nás!