Profesjonalny skaner dla sieci PROFINET
- Szybko i precyzyjnie określ topologię swojej sieci.
- Zredukuj czas potrzebny do otrzymania niezbędnych certyfikatów oraz uruchomienia sieci.
- Przeprowadź kompleksową diagnostykę sieci oraz określ miejsce wystąpienia awarii.
Czwarta rewolucja przemysłowa, o której tak dużo mówi się w dzisiejszych czasach w dużej mierze oparta jest na sprawnie działającej sieci czyli, najprostszej rzecz ujmując poprawnej komunikacji między poszczególnymi urządzeniami a centralnymi jednostkami zarządzającymi. Prawidłowo zaprojektowana i uruchomiona sieć to podstawa. Standard Profinet choć już nie najmłodszy, wciąż generuje wiele problemów podczas odbiorów, uruchamiania oraz codziennego użytkowania. Na szczęście w kwestii bezpiecznej i stabilnej pracy sieci znamy zaufanego partnera. Firma Indu-Sol od lat zajmuje się szeroko pojętą tematyką sieci przemysłowych, nie tylko tych opartych na standardzie Ethernet. Portfolio niemieckiej firmy obejmuje wiele rozwiązań, dedykowanych analizie najbardziej popularnych sieci stosowanych w przemyśle. W tym artykule skupimy się na omówieniu jednego z nich poświęconego standardowi Profinet.
PROscan Active to praktyczny i prosty w użytkowaniu soft, pomagający inżynierom na każdym etapie użytkowania oraz konserwacji sieci Profinet, przydatny podczas uruchomień jak i codziennej diagnostyki instalacji. Każda nowa instalacja oparta na Profinecie niesie za sobą konieczność weryfikacji. Jeśli sami zarabiamy wtyczki i tniemy kable weryfikacja ta może okazać się szczególnie kłopotliwa. Oprogramowanie pozwala na stosunkowo szybkie uzyskanie faktycznej topologii analizowanej aplikacji wraz ze szczegółowymi danymi o stanie sieci. Program umożliwia wygenerowanie całościowego raport co znacznie ułatwia odbiór oraz uzyskanie odpowiednich certyfikatów. Po uruchomieniu sieci, regularne skanowanie oraz archiwizacja danych, pomaga w późniejszej analizie oraz diagnostyce i może zapobiec kosztownym przestoją aplikacji.
Oprogramowanie udostępnia szereg funkcji od edytowania topologii po szczegółowe dane o stanie sieci przedstawione w wygodnej i czytelnej formie. Oczywiście możemy również zapisywać oraz archiwizować dane, tworzyć i edytować raporty. W kwestii dostępności też nie musimy się o nic martwić, ponieważ program potrafi „gadać” z każdym urządzeniem Profinet bez względu na producenta, natomiast całość opakowane zostało w przyjazny i czytelny dla użytkownika interfejs.
Analiza online – profesjonalny skan Twojej sieci
Pierwszym i w zasadzie jedynym krokiem jaki należy wykonać jest przeskanowanie badanej sieci. Umożliwia to wykrycie podpiętych urządzeń, zebranie szczegółowych danych diagnostycznych ora określenie topologii. Wpinamy się w dowolny nieużywany port analizowanej magistrali np. wolny port na switchu. Następnie w zakładce Scan wybieramy zakres szukanych adresów IP dla danej podsieci. Możemy oczywiście dodać kilka zakresów w zależności od tego jaki obszar chcemy przeskanować w poszukiwaniu naszych urządzeń. Wybranie opcji Reset to Accessible Subnets automatycznie doda dostępne adresy IP wszystkich aktywnych kart sieciowych. Po ustawieniu adresów IP już tylko jedno kliknięcie dzieli nas od wygenerowania pełnej topologii sieci wraz ze szczegółowymi danymi o urządzeniach.
UWAGA!
Należy upewnić się, że nasz PC ma ustawiony prawidłowy adres IP.
Aby uzyskać prawidłowy skan topologii, urządzenia w sieci muszę posiadać pewne podstawowe funkcje. Switche użyte w aplikacji muszę być tak zwanymi switchami zarządzalnymi a najważniejszą z punktu widzenia oprogramowania funkcją jest obsługa protokołu do zarządzania siecią SNMP. Standard ten umożliwia wymianę informacji pomiędzy urządzeniami w sieci. Zdecydowana większość switchy w aplikacjach przemysłowych powinna takowe funkcje posiadać.
Oprogramowanie wykorzystuje również zintegrowany protokół LLDP (tak zwane „odkrywanie urządzeń w sieci”) umożliwia wygenerowanie pełnej topologii oraz przeprowadzenie prostej diagnostyki sieci (wykrywanie przerw w linii, awarii urządzeń itp.).
Po zakończeniu skanowania w zakładce Overview, program wygeneruje pełną topologie sieci w zależności od przyjętych wcześniej kryteriów (zakresy adresów IP). W tym oknie oprócz wyświetlania topologii możemy również dowolnie edytować każdy z elementów sieci. Przesuwać, zmieniać miejsce położenia, dodawać swoje elementy, zmieniać obrazki itp.
Istotne z punktu widzenia diagnostyki są szczegółowe informacje na temat urządzeń wyświetlane po prawej stronie interfejsu po dwukrotnym kliknięciu na dane urządzenie. Zobaczymy tu między innym Adresy MAC, IP, opis urządzenie, numer zamówieniowy jak i wersję hardware oraz software. Z tego poziomu możemy też łatwo przejść na interfejs webowy urządzenia o ile dane urządzenie takowy udostępnia.
Lista urządzeń – szczegółowe informacje o sieci i urządzeniach
Kolejna zakładka przedstawia listę wszystkich dostępnych dla przeskanowanej sieci urządzeń. Wyniki przedstawione zostały w wygodnej tabelarycznej formie znanej np. z Excela. Po najechaniu na kolumny możemy wyfiltrować dane dotyczące tylko niektórych urządzeń. Prosta, aczkolwiek często przydatna i pożądana funkcja. Mamy też możliwość zapisana wyników do formatu CSV. Widoczne w tej zakładce informacje to:
- typ urządzenia,
- adres IP i MAC,
- nazwa urządzenia w sieci Profinet,
- wersja hardware/software,
- numery zamówieniowe.
Przegląd portów – zajrzyj do środka Twojej sieci
Program udostępnia możliwość przeglądu wysyłanych i odbieranych informacji z portów dla każdego podpiętego do sieci urządzenia. Tutaj zaczyna się cała zabawa związana z diagnostyką. Dzięki analizie protokołów takich jak SNMP, oprogramowanie udostępnia szereg informacji świadczących o błędach w komunikacji. Analizując poszczególne kolumny od lewej strony interfejsu, możemy uzyskać wiele szczegółowych informacji takich jak typ kabli (np. miedziane lub światłowód) w niektórych przypadkach nawet długość okablowania między poszczególnymi portami. Jednak najważniejsze z punktu widzenia poprawnej komunikacji są informacje na temat telegramów czyli pakietów informacji cyklicznie wysyłanych i odbieranych przez urządzenia Profinet. Discards czyli ilość pakietów odrzuconych np. z powodu przeciążenia switcha lub Errors, liczba uszkodzonych telegramów. Dzięki tym danym widzimy konkretny port a więc konkretne urządzenie, które odbiera uszkodzone bądź odrzuca pakiety informacji. Oczywiście należałoby się zastanowić czy aby na pewno uszkodzone pakiety pochodzą od danego urządzenia a nie zostały przekazane dalej. Wymaga to głębszej analizy sieci i wiedzy na temat zastosowanych w urządzeniach switchy. W zależności od rodzaju switcha na urządzeniu, błędne pakiety mogą zostać „przekazane dalej” czyli tryb pracy Cut-Through lub odrzucone po wcześniejszym sprawdzeniu, tryb Store-and-Forward. Nie ukrywam, że interpretacja niektórych wyników wymaga pewnej wiedzy na temat sieci Profinet i podpiętych do niej urządzeń. Mimo wszystko nawet osoba niewtajemniczona będzie wstanie na pierwszy rzut oka określić czy z siecią są jakieś problemy. Głębszą analizą sieci mogą zająć się specjaliści, którzy po otrzymaniu całościowego raportu będą w stanie określić dokładne przyczyny awarii.
Statystka – przegląd najważniejszych informacji diagnostycznych
W zakładce Statistics widnieje podsumowanie wszystkich najważniejszych danych przedstawionych w poprzednich zakładach. W Connection Statistics możemy w łatwy i szybki sposób znaleźć informacje o liczbie urządzeń Profinet i Ethernet oraz maksymalną ilość urządzeń w linii czyli tak zwany Line Depths. Parametr ten w znaczący sposób wpływa na ocenę jakościową sieci ponieważ zbyt dużo urządzeń w linii może wpłynąć na zwiększenie obciążenia na switch co w konsekwencji będzie generowało opóźnienia w dostarczaniu pakietów informacji do sterownika.
Kolejne zakładka czyli Connection Statistics, przedstawia zebrane w całość informacje dotyczące błędów w komunikacji, listę portów na których występują uszkodzone bądź odrzucone pakiety informacji. Dzięki temu już na pierwszy rzut oka możemy mniej więcej oszacować miejsce i przyczynę błędów w komunikacji.
Następne zakładki przedstawiają już takie ciekawostki jak ilość wolnych adresów IP lub informacji na temat wersji hardware i software poszczególnych urządzeń. Według zaleceń organizacji PI zajmującej się standaryzacją sieci w przemyśle, wersje te powinny być takie same dla tych samych urządzeń (ten sam numer zamówieniowy) na wspólnej magistrali.
Raporty – wygeneruj całościowy raport o stanie sieci
Jak już wcześniej wspomniałem dzięki oprogramowani mamy możliwość wygenerowania raportu o stanie sieci. Wybieramy jadą z trzech wersji dokumentu w zależności od tego jakie informacje chcemy zapisać. Opcja Acceptance Report utworzy dokument, dzięki któremu łatwo określimy czy nasza sieć spełnia zadane wymagania. Dobrą praktyką będzie tworzenie takiego raportu cyklicznie, na potrzeby konserwacji sieci profinet. Skanowanie W przypadku podłączania nowych urządzeń bądź jakichkolwiek innych zmian w topologii jesteśmy w stanie ocenić czy aby na pewno nie stwarzamy zagrożenia dla stabilności sieci.
Podsumowanie
Narzędzie PROscan Active to niezwykle przydatne narzędzie diagnostyczne dzięki któremu jesteśmy w stanie zaoszczędzić sporo czasu podczas diagnostyki na znalezienie przyczyn awarii. Należy również wspomnieć, że niskie wymaganie sprzętowe umożliwiają instalację na popularnych dotykowych panelach HIM. W połączeniu z pasywnym analizatorem sieci PROFINET INspektor, oprogramowanie jest w stanie bardzo dokładnie wskazać miejsce i przyczynę awarii, w wygodnej i przejrzystej formie na topologii sieci. Zaletą analizatora pasywnego jest również to, że nie wprowadza on zakłóceń do analizowanej sieci. Zakłócenie te spowodowane są wysyłaniem zapytań do urządzeń podłączonych do magistrali, choć w przypadku PROsacn Active zakłócenia te są relatywnie małe ponieważ są rozłożone w czasie (stąd długi czas oczekiwania na skan dla bardziej skomplikowanych topologii). W porównaniu z oprogramowaniem Proneta, które generuje dużo większe zakłócenia dla badanej sieci. Jest to oczywiście zjawisko nie pożądane ponieważ nie chcemy aby jakakolwiek analiza diagnostyczna wypatrzyła wyniki pomiarów. INspektor dzięki pasywnej analizie całego ruchu danych w sieci (wpięty jako pierwsze urządzenie za sterownikiem PLC) jest w stanie dogłębnie przeanalizować badaną topologie. Uzyskamy takie informację jak jitter, obciążenie sieci, pakiety uszkodzone i powtórzone i wiele innych danych odzwierciedlających aktualny stan sieci. Urządzenie to tak samo jak oprogramowanie nie wymaga żadnych zmian w konfiguracji sterownika i może zostać bez problemu zaimplementowane dla każdej aplikacji. W praktyce PROFINET INspektor wraz z oprogramowaniem PROscan Active używane są do profesjonalnej diagnostyki siec. Dzięki rozwiązaniom firmy Indu-Sol jesteśmy w stanie zapobiec kosztownym przestojom aplikacji, które często w przypadku sieci Profinet, są spowodowane błędami w konfiguracji powstałym już na etapie projektowania sieci.
Nie zawsze zielona lampka na sterowniku w sekcji „BUS” oznacza, że sieć działa prawidłowo oraz w 100% stabilnie. Często błędy komunikacyjne zdarzają się sporadycznie lub dopiero po jakimś czasie. Taka jest specyfikacja sieci Profinet, która choć daje wiele możliwości i wprowadza nas w czwartą rewolucje przemysłową, może również generować wiele zagrożeń.
Autor: Tymoteusz Wojniak