Troubleshooting im Industrial Ethernet
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1. 12 gt Cagliari TCP S 5000 D 1312 Seq 6784 A iari gt 192 168 1 212 TCP 1312 D 5000 Seq 155d A 168 1 212 gt Cagliari TCP 5 5000 D 1312 Seq 679e A 168 1 212 gt Cagliari TCP 5000 D 1312 Seq 679e A iari gt 192 168 1 212 TCP 5 1312 D 5000 Seq 1575 A 00 u sk 23 Cagliari 00 5 4 29 S5 SPS OPC 00 35 49 41 S5 SPS OPC 00 35 49 42 Cagliari 00 35 49 42 S5 SPS OPC 00 35 49 48 55 SPS OPC 00 35 49 50 Cagliari 00 35 49 50 55 SPS OPC 00 35 49 50 S5 SPS OPC 00 35 49 51 Cagliari 00 35 49 52 S5 SPS OPC 00 35 49 53 Cagliari 00 35 49 53 55 5P5 OPC 00 35 49 54 Cagliari 00 35 49 55 55 5PS OPC NMARAIAR Tanliari 168 1 212 gt Cagliari TCP 5 5000 D 1312 Seq 67b8 A 168 1 212 gt Cagliari TCP 5 5000 D 1312 egq 67b8 A iari gt 192 168 1 212 TCP 5 1312 D 5000 Seq 158d A 168 1 212 gt Cagliari TCP 5000 D 1312 Seq 67d2 A iari gt 192 168 1 212 TCP 5 1312 D 5000 Seqg 15a5 A 168 1 212 gt Cagliari TCP 5 5000 D 1312 Seq 67ec A iari gt 192 168 1 212 TCP 5 1312 D 5000 Seq 15bd A re 212 gt Cagliari TCP 5000 D 1312 Seq 6806 A UOUODODDDDDDDDOUDDTUDTD SR EPs Pr E Telegramm Details P Flags 4h P 0 next header dummy P 1 do not fragment E e o last fragment P Fragment offset 0 bytes P Time to live 128 seconds hops P Protocol 6 TCP Transmission Control Protocol P Header checksum AAEF DK P Source address 12. 92 168 1 153 P Destination address 192 168 1 212 az No options T TCP Header TCP Source port 1312 TCP Destination port 5000 TCP Sequence number 3259176261 TCP Acknowledgement number 1483827076 TC Data gne 20 bytes a R No at Window reduced CWR R n No ECN Echo D No oen pointer a1 Acknowledgement 1 Push 0 No Reset D No syn 0 No FIN TCP Window 65535 TCP 24 bytes of user data TCP Industral Networks Heades PLC 16 bytes of data Seq 0 PLC Non Blocked Data AP AP Start rec from PLCStart 10 len 2 AP Anliari gt 19 1RR 1 212 TCP 8 1312 DANN Sem ern P T Detaillierte Telegrammdarstellung Die Telegramme lassen sich voll dekodiert darstellen wobei die farbliche Gliederung die Suche nach bestimmten Telegrammbereichen erleichtert Kommunikationsprobleme auf einer der h heren Schichten zu suchen Hier sind Netzwerk Monitoring Systeme mit de taillierter Protokollanalyse gefragt Detaillierte Analyse bis zum Datenwort der SPS Ein Protokollanalyser der speziell f r das industrielle Ethernet entwickelt wurde ist NetSpector Er dekodiert zus tzlich zu den Standardprotokollen die Industrie protokolle EtherNet IP Modbus on TCP sowie Sinec H1 Dar ber hinaus versteht er die Siemens spezifischen Protokolle S7 lyse ungemein N rnberg t tig S5 und ISO on TCP RFC1006 Der Analyser erfasst ber eine so genannte
3. Capture Engine alle Telegramme Jede am Verkehr teilnehmende Station im Netzwerk wird registriert und mit ihrer MAC und IP Adresse in einer Stationsliste eingetra gen Hier zeigt sich wer mit wem kom muniziert F r die Stationen die n her analysiert werden sollen l sst sich eine Liste des Telegrammverkehrs erstellen Aus dieser Liste kann man das gew nsch te Telegramm selektieren und im Pro tokollfenster voll dekodiert sowie im De tail darstellen An NetSpector gef llt mir die intuitive Bedienbarkeit sodass ich auch dann 70 Re Remote Datei NetSpectorRecording Capture o Online Master Netzwerk bersicht 33 Stationen 1 Unternetze BRE 7 i 192 168 30 32 Network S5 5PS OPC mt MODENA t7 VERONA We gim MESSINA SCHULUNG22 Pizza DEMO Ti NICOSIA DAVIDXL _ 19 amp 4 lt 6 0040F447C9E8 MILAO KEROX_WORKCENTR Ca PERUGIA 6 detwork f 192 168 1 1 D Q N5135EB4 gt amp TARANTO Ti Ta ne FE mm T SLC ope BERNI gt fe CALTANISETTA SAN_MARIND 197 1RR1 157 PIACENZA MANTOVA 4 Netzwerk bersicht 33 Stationen 1 Unternetze Verbindungen an schnell zum Ziel komme wenn ich das Tool nicht jeden Tag verwende Durch die farbliche Darstellung der Telegramme und der Telegrammdetails sehe ich so fort welche Infos welchem Telegramm bereich zuzuordnen sind beschreibt Carsten List seine Erfahrungen mit Net Spector Inspek
4. KOMMUNIKATION Netzwerkdiagnose Troubleshooting im Industrial Ethernet In der Industrie kommen vermehrt Kommunikationsstandards aus der IT Welt wie Ethernet TCP IP und Webtechnologien zum Einsatz In diesen komplexen meist geswitchten Netzwerken sind Fehlervermei dung und Fehlersuche das Troubleshooting eine besondere Herausforderung Sie erfordern sowohl das Netzwerk Wissen der IT Profis als auch das Wissen der Instandhalter ber die Applikation und deren Kommunikationsverbindungen Protokollanalyser wie der NetSpector helfen dann weiter gt Die Ursachen f r Kommunikationspro bleme sind oft geradezu trivial man den ke nur an fehlerhafte Verkabelung oder nicht richtig eingerastete Stecker Broad castst rme falsch parametrierte Verbin dungen doppelte Adressen oder ver nderte Netzwerkeinstellungen sind hin gegen schon schwieriger auszumachen Unabh ngig vom Fehler hilft jedoch nur ein strukturiertes Vorgehen bei der Netz werkanalyse wenn man schnell Abhilfe schaffen will Die systematische Fehlersuche nach dem OSI Schichtenmodell hat sich dabei be sonders bew hrt Prinzipiell gilt je tiefer der Fehler im System der Netzwerk schichten liegt d h je weiter unten im Schneller Papier und Datentrans port Bei der Rotationsdruck maschine erreichen die Papierbah nen Geschwindigkeiten von mehr als 50 km h Um an der gro en Anlage mit ihren vielen Netzwerk anschl ssen Netzwerkfehler m g lichst sch
5. inden ist zwar ein grundlegendes Verst ndnis von Netzwerkzusammenh ngen erforder lich allerdings muss man nicht zum Pro tokollexperten werden Das Wichtigste beim Troubleshooting ist nicht die Kenntnis aller Protokolle bis ins letzte Detail sondern die methodische Vor gehensweise Ist der Fehler erst einmal eingegrenzt kann er auch einer be stimmten Schicht zugeordnet werden Mit seiner intuitiven Bedienbarkeit den Filter und Triggerfunktionen sowie der Trennung von Anzeige und Aufzeich nung ist der Netspector dabei eine gro e Hilfe sorgen Mediakonverter f r eine Wand lung von Kupfer auf Glasfaser Im n chs ten Schritt ist geplant Sammelhefter Klebebinder Verpackungsmaschinen und Andruckmaschinen in das Netzwerk zu integrieren sodass ein leistungsf higes BDE System entsteht in das alle Tief druck und Weiterverarbeitungsmaschi nen eingebunden sind Das Problem wird eingekreist Carsten List bei Prinovis N rnberg f r den Support der kompletten Antriebs und Automatisierungstechnik zust ndig erkl rt wie sichergestellt wird dass das BDE System reibungslos funktioniert und was im Fehlerfall geschieht Ein Netz werkmonitor System durchforstet mit seinem integrierten Netzwerk Scanner fortlaufend das komplette Netzwerk Da bei werden alle Stationen die erreichbar sein sollten angepingt Kommt keine Antwort erhalten wir eine E Mail Be nachrichtigung die dar ber informiert dass die Station nicht an
6. nell zu finden kommt ein Protokollanalyser zum Einsatz Modell desto einfacher ist der Fehler zu finden und umgekehrt Aus diesem Grund erfolgt die Fehlersuche von unten nach oben Das bedeutet dass zun chst die Physik getestet wird dann die Daten Vermittlung Routing dann das Trans portverhalten und schlie lich das Appli kationsverhalten Praxisnahe Fehlerbehebung unter Druck Doch grau ist alle Theorie Wie Netzwerk fehler in einem Produktionsbetrieb auf gesp rt und behoben werden zeigt das Beispiel von Prinovis eine der gr ten Tiefdruckereien Europas Im N rnberger Werk integrierte man elf Druckmaschi nen in das Betriebsdatenerfassungssys tem Der Anschluss an das Ethernet er folgte ber Siemens CPs sowie bei S5 Steuerungen ber Inat echolink ein Seri ell Ethernet Gateway Der Datenzugriff geschieht ber OPC wobei der Inat Ether net OPC Server verwendet wird Alle Sig nale derzeit etwa 2 500 Items laufen ber einen OPC Server der auf einem per formanten Server installiert ist und 72 pa rallel laufende Verbindungen zu den Steuerungen unterh lt Das Prinovis Netzwerk in N rnberg be steht aus ca 2 000 verschiedenen Endge raten und ist mit Switches vermascht die untereinander mit Glasfaserleitungen verbunden sind Kurz vor den Endger ten Nadine Haid ist bei der INAT GmbH in N rnberg zust ndig f r Dokumentation und vy KOMPAKT Um Kommunikationsfehler zu f
7. nger Zusammen mit den anderen Tiefdru ckerei Beteiligungen von arvato Ber telsmann ist Prinovis Marktf hrer im Tiefdruck Rund 4 ooo Mitarbeiter sind an den sechs Standorten in Ahrens burg Itzehoe Darmstadt Dresden N rnberg und Liverpool besch ftigt In N rnberg dem Prinovis Standort mit den meisten Mitarbeitern entstehen Kataloge und auflagenstarke Zeit schriften mit Rotationsdruckmaschi nen die mehrere Stockwerke hoch und bis zu 4 32 m breit sein k nnen Sie dru cken bis zu 65000 Exemplare einer Zeitschrift pro Stunde Dabei ent wickelt die Papierbahn mit 50 km h ei ne atemberaubende Geschwindigkeit 69 KOMMUNIKATION XI Station Lokal Cagliari Datei Bearbeiten Aufzeichnung Filter Einstellungen Anzeige Fenster Hilfe m Prgaslen ss 2009r mBanemmmdO E Stationsliste 00046150 SAE SE SPS FFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFF 01005E7FFF64 0180C2000000 FFFFFFFFFFFF 00AOCC36D55E 192168 1 40 192 168 1 1 192 168 1 149 192 168 1 153 Cagliari 12 62 146 55 138 FFFFFFFFFFFF T 192 168 1 52 55 5P OPC 247 806 192 168 1 153 List of Frames total fra 00 35 49 28 Cagliari S5 SPS OPC 00 35 49 28 S5 SPS OPC Cagliari 55 SPS OPC Cagliari gt 192 168 1 212 TCP 1312 D 5000 Seq 1544 A 192 168 1 212 gt Cagliari TCP 5 5000 D 1312 Seg 67834 iari gt 132 168 1 21 P 5 1 ENA 5000 5eq 1545A g 68 1 212 TCP S 2D 5000 Seq 1545 4 168 1 212 gt Cagliari TOP 5000 D 1312 Seq 6784 168 1 2
8. r Die Anzeigeein heit ist die Benutzeroberfl che mit der man die Datenaufzeichnung steuern und die aufgezeichneten Daten anzeigen kann Die Aufzeichnungseinheit ber nimmt die eigentliche Aufzeichnung Capture Installiert wird sie entweder auf der selben Station wie die Anzeige einheit oder und das ist der besondere Clou auf einer Remote Station Dort fungiert die Aufzeichnungseinheit als Netzwerkagent der die gew nschten In formationen bei Bedarf an die Anzeige station sendet So l sst sich die Darstel lungseinheit auf der lokalen Workstation betreiben w hrend die Aufzeichnung re mote an einem Switch stattfindet Der Netzwerkagent ist auch als Hard ware L sung erh ltlich wenn man sich das Installieren von Software ersparen will Da Hardware von Inat von Haus aus ber die Aufzeichnungseinheit verf gt k nnen beispielsweise der Seriell Ether net Konverter echolink oder die S5 CP S5 TCP IP als Agent verwendet werden der die gew nschten Daten liefert gt infoDIRECT www iee online de gt Schulungen zum Thema gt Link zum Produkt gt Link zum Handbuch gt Link zu Prinovis 763iee0707 IEE 07 2007
9. tion durch Filter und Triggerfunktionen Hilfreich ist auch die M glichkeit Filter zu definieren und so zum Beispiel nur die Kommunikation zwischen bestimmten Die M glichkeit vom B ro aus gezielt das betroffene Netz segment zu analysieren ohne mit Laptop vor Ort sein zu m s sen ist ein echtes Highlight und erleichtert die Netzwerkana Carsten List ist im Bereich Betriebstechnik bei Prinovis in Stationen oder nur die Frames eines be stimmten Protokolls anzuzeigen Alle nicht ben tigten Informationen werden ausgeblendet So lassen sich bestimmte Teilnehmer gezielt beobachten und Feh lerquellen schnell orten Wertvolle Hilfe leistet in dieser Hinsicht auch die Triggeroption Mit ihr startet oder stoppt man eine Aufzeichnung mit dem Eintreffen bestimmter Stations adressen oder Telegrammtypen So ist es m glich dem Netzwerkverkehr auch sta tistisch auftretende Fehler zu entlocken sowie bei einer Verbindungsunterbre chung oder einem Netzwerkausfall wich tige Details ber die Ursache zu erfahren Verkehrsteilnehmer Die Netzwerk bersicht zeigt alle am Telegramm verkehr teilnehmenden Stationen sowie durch Mausklick auch deren Trennung von Aufzeichnung und Anzeige Die Protokollanalyse ist mit dem Net Spector auch in geswitchten Netzwerken von einem zentralen Punkt aus m glich Bei ihm arbeiten die Anzeige und die Aufzeichnungseinheit unabh ngig von einander und sind so an unterschiedli chen Orten einsetzba
10. twortet Schl gt ein erneuter Ping fehl gehen wir vor Ort um die Physik zu berpr fen Um das Problem einzugrenzen kontrol liert ein Mitarbeiter zun chst die LEDs der Mediakonverter Dabei l sst sich sofort erkennen ob das Problem der Kupferseite oder der Glasfaserseite zuzuordnen ist Liegt das Problem auf der Glasfaserseite werden die Links des entsprechenden Switch Ports und die Spannung ber pr ft Ist hier alles in Ordnung kommen die Netzwerkspezialisten aus der EDV zum Einsatz M gliche Ursachen k nnen IEE 07 2007 KOMMUNIKATION SCHICHTEN DIENSTE yer Anwendung der Kommunikation ton Layer Einheitliche Datenformate teIIUNGSSCHICHTL ayer Kommunikationsverwaltung steuerungsschicht Schichtarbeit Die Fehlersuche in einem Kom munikationsnetzwerk erfordert ein struktu riertes Arbeiten durch die sieben Schichten des OSI Schichtenmodells falsche Konfigurationen im Switch oder Ver nderungen der Netzparameter sein Liegt das Problem auf der Kupferseite und damit am Endger t sind die Link LEDs der CPs sowie Multimeter zur Spannungs messung ein erstes Hilfsmittel Wird hier kein Fehler gefunden greift man vor Ort online auf die SPS zu und nutzt die Diag nose M glichkeiten der Hardware Kon figuration L sst sich kein physikalischer Fehler feststellen ist die Ursache f r ZUM UNTERNEHMEN Prinovis ist ein Zusammenschluss der Tiefdruckereien von arvato Bertels mann Gruner Jahr und Axel Spri
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