Profinet testen: Die Grundlagen

24. März 2021 / Allgemein

Wir alle wissen inzwischen, dass Ethernet als Kommunikationsprotokoll der Wahl für den Datenaustausch zwischen Geräten und Steuerungen in die Fabrikhalle eingedrungen ist, mit Anwendungen wie Modbus, EtherCat, EtherNet/IP und Profinet, die alle auf Ethernet basieren. Die beiden führenden Anwendungen - EtherNet/IP und Profinet - machen zusammen etwa 60% des Marktes aus, da sich beide durch die Unterstützung deterministischer Kommunikation für Echtzeitdaten und -steuerung auszeichnen.

Da industrielles Ethernet mit der Einführung von IIoT weiter an Boden gewinnt, ist Profinet vor allem aufgrund seiner Integration mit Profibus-basierter Feldbusintegration auf der E/A-Feldebene und schnellerer Geschwindigkeiten eine beliebte Wahl. Gleichzeitig können neue Technologien, wie Single-Pair-Ethernet und Advanced Physical Layer, das Ziel, Ethernet in industriellen Umgebungen auf die Feldebene zu bringen, besser erfüllen.

Aber da Profinet-Verbindungen in den industriellen Steuerungs- und SCADA-Netzwerken immer stärker zunehmen, ist es hilfreich zu wissen, wie man sie testet.

Profinet vs. Ethernet

Der Unterschied zwischen Profinet und Ethernet lässt sich am besten verstehen, wenn man das ISO-Modell der „sieben Layer“ heranzieht. Profinet ist KEIN Ethernet - es ist eine Layer 7-Anwendung, genau wie HTTP, die Sprache, die für den Webseitenverkehr im Internet verwendet wird. Ein Layer 7 ist dasjenige, was die Funktionalität von Profinet am nächsten zum Anwender bereitstellt und die Verfügbarkeit der Ressourcen bestimmt. Ethernet ist im Gegensatz dazu eine Layer 2-Technologie, bei der Informationen von einem Gerät zu einem anderen gesendet und empfangen werden. Dabei werden MAC-Adressen (Media Access Control) verwendet, die Teil eines Ethernet-Frames sind, sowie Layer 1, der die für die Übertragung benötigten physikalischen Medien (d. h. Kabel und Stecker) umfasst. Profinet Layer 7 basiert auf Ethernet auf Layer 1 und 2, so dass es sich im Wesentlichen um sich ergänzende und nicht um konkurrierende Technologien handelt.

Ethernet-Komponenten sind kompatibel zu Profinet, jedoch können handelsübliche Komponenten den harten Anforderungen im industriellen Umfeld nicht standhalten. Während einige weniger anspruchsvolle industrielle Profinet-Installationen von „abgehärteten“ RJ-45-Steckverbindern unterstützt werden können, ist die Verwendung von Steckverbindern mit Verriegelungsgewinde der M-Serie wie dem 4-poligen (2-paarigen) M12 D-kodierten Steckverbinder für bis zu 100 Mb/s und dem 8-poligen (4-paarigen) M-12 X-kodierten Steckverbinder für bis zu 10 Gb/s üblicher. Die Kabel sind in der Regel auch geschirmt (entweder F/UTP oder S/FTP), um Störungen durch industrielle Geräte zu verhindern, und sie verfügen über robustere Ummantelungsmaterialien als die für handelsübliche Kabel verwendeten Standard-Polyvinylchlorid (PVC)-Mäntel. Kabel, die in industriellen Profinet-Anwendungen eingesetzt werden, können beispielsweise mit einer Ummantelung aus fluoriertem Ethylen-Polypropylen (FEP), thermoplastischem Elastomer (TPE) oder Polyurethan (PUR) ausgestattet sein, die eine bessere Beständigkeit gegen extreme Temperaturen, Chemikalien, Abrieb und andere Elemente der industriellen Umgebung bieten.

Profinet-Kabelprüfung ist Ethernet-Kabelprüfung

Da Profinet Ethernet-Kabel der jeweils gleichen Kategorie verwendet, müssen Sie diese in ähnlicher Weise gemäß den Anforderungen der von Ihnen verwendeten Kabelkategorie testen. Wie kommerzielles Ethernet ist auch Profinet auf 100 Meter begrenzt, so dass Sie auf die Länge testen werden. Da mehr als die Hälfte der Industrial-Ethernet-Probleme auf die Verkabelung zurückzuführen sind, sollte das Testen von Profinet auch grundlegende Wiremap-Tests umfassen, um auf Durchgang und Probleme wie offene, kurzgeschlossene, vertauschte, gekreuzte und geteilte Paare zu prüfen. Bei Verwendung der Kategorie 6A werden Sie auch auf internes Übersprechen (d. h. NEXT, ACR-F, PS ACR-F usw.) sowie auf externes Übersprechen testen.

Achten Sie beim Testen von Profinet auf die richtige Auswahl der Grenzwerte

Bei der Auswahl der Grenzwerte für die Prüfung von Profinet-Verbindungen müssen Sie in erster Linie die Empfehlungen Ihres Maschinen- und Verkabelungslieferanten und Ihres Automatisierungsgeräteherstellers beachten. Höchstwahrscheinlich werden Sie aber entweder nach den TIA-1005-A-Normen für Nordamerika oder nach den ISO/IEC-Normen 11801-3 für den internationalen Bereich prüfen, je nach Kategorie oder Klasse des verwendeten Kabels.

Während der Fluke DSX CableAnalyzer Kanaltest-Grenzwerte für Profinet enthält, die in der Gruppe „Anwendung“ zu finden sind, wird häufig empfohlen, Profinet nach neueren End-to-End (E2E)-Grenzwerten zu testen, die auf ISO 11801-9902 basieren und die Leistung der gepaarten Paare an beiden Enden einschließen und in die nächste Ausgabe von 11801-3 integriert werden. In industriellen Anwendungen ist es üblich, dass Kabel vor Ort konfektioniert werden, um Durchhang zu beseitigen, und oft werden die Kabel in Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ohne Querverbindungen oder Zwischenverbindungen verwendet. Da die Kanalprüfung nicht die Leistung der Stecker an beiden Enden einschließt, gibt es keine Möglichkeit zu wissen, ob die im Feld installierten Stecker die Anwendung unter Verwendung der Kanalgrenzen unterstützen. Zu den E2E-Grenzwerten gehört jedoch auch das Testen der Endstecker, um sicherzustellen, dass die vor Ort installierten Stecker ordnungsgemäß getestet sind und die Punkt-zu-Punkt-Verbindung funktioniert.

Profinet Kabeltester - Worauf Sie achten sollten

Hier sind einige Dinge, die Sie beim Kauf eines Profinet-Kabeltesters beachten sollten:

  • Testgrenzen für Kategorie-, Profinet- und End-to-End-Verbindungen
  • Fähigkeit zur Zertifizierung nach industriellen (MICE) elektromagnetischen Kabelspezifikationen
  • Unterstützung für industrielle Steckverbinder: M8, M12-D, M12-X
  • Befürwortung durch führende industrielle Kabellieferanten
  • Fähigkeit, einfache oder komplexe Verkabelungsprobleme schnell zu erkennen
  • Robust und zuverlässig
  • Support: Online, Telefon, Service

Unsere DSX CableAnalyzer-Serie unterstützt alle entsprechenden Industrial-Ethernet-Zertifizierungsgrenzen und Steckertypen und wird von mehr als 30 führenden Kabelherstellern empfohlen. Die einzigartige Funktion „Fault Info“ zeigt den Ort einfacher Fehler (Unterbrechungen, schlechte Steckverbinder) sowie komplexer Fehler (z. B. Wasser im Kabel) an. Und es wird – wie von Fluke gewohnt - in einer besonders robusten Verpackung geliefert, die für den täglichen Einsatz bereit ist.

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