Bis eine neue Fertigungsanlage inklusive Netzwerk steht, sind jede Menge Partner involviert: der Anlagenbetreiber, die Planer, Lieferanten und Instandhalter. Das Netzwerk vor der Inbetriebnahme zu validieren, liegt daher allein schon im Interesse des Betreibers. Ein anhand von Praxiserfahrungen entwickeltes Software-Tool unterstützt bei der Abnahme von Profinet-Netzwerken.

Will man einen Gipfel bezwingen, sind eine gute Ausrüstung und Wissen, wie es um das Gelände vor Ort bestellt ist, von Vorteil. Erfahrene Bergsteiger wissen das. Nur wer diese Faktoren berücksichtigt, hat die Basis für eine erfolgreiche Gipfelbesteigung gelegt. Ähnliches gilt für technische Abnahmen von Profinet-Netzwerken in der Automatisierungstechnik: Das Tourenziel - eine hochverfügbare, flexible und kosteneffektive Fertigungsanlage - ist anspruchsvoll, das Gelände (das Netzwerk) häufig komplex aufgebaut und mit schwierigen Teilstücken gespickt, und die Ausrüstung mit Profinet als Kommunikationstechnologie ist leistungsfähig, will aber auch richtig gehandhabt werden.

Voraussetzung für Betriebssicherheit
Technische Abnahmeprüfungen von Netzwerken in Automatisierungssystemen werden bei Neuinstallationen ebenso wie bei Erweiterungen von Anlagen benötigt. Sie sind für Betreiber und Instandhalter von Anlagen ebenso wichtig wie für Lieferanten und Planer. Abnahmeprüfungen bewerten die Netzwerkqualität hinsichtlich Konfiguration, Verfügbarkeit, Kommunikationsverhalten und Stabilität und ermöglichen die Früherkennung und Lokalisierung von Störungen. Zugleich dokumentieren sie den Zustand der Anlage und zeigen Schwachpunkte und damit Verbesserungspotenziale auf. Daher ist es verständlich, das am Markt ein wachsender Bedarf nach Beratung und Tools für technische Abnahmeprüfungen besteht. So bietet das Unternehmen AIT Solutions jetzt ein Software-Tool an, den Profinet-Analyzer, das aus praktischen Erfahrungen heraus entwickelt wurde.

Abnahme und Diagnose in einem
Keine Abnahmemessung kommt ohne Diagnoseinformationen aus. Und für den späteren Dauerbetrieb der Anlage ist ein Diagnosewerkzeug für die Verbesserung der Verfügbarkeit ohnehin Voraussetzung. Verständlicher Anwenderwunsch ist daher eine Software die beides kann: Abnahme und Diagnose. Wenn dieses Tool zusätzlich mobil einsetzbar ist, erfüllt es den Betreibern großer Anlagen auch den Wunsch nach flexiblem Einsatz an verschiedenen Positionen der Anlage.
Das hier vorgestellte Tool erfüllt diese Erwartungen: Es beruht ausschließlich auf Software und läuft auf unterschiedlichen Plattformen wie PC, Laptop oder Bedienstationen. Es kann an beliebigen Stellen der Anlage über USB an einen integrierten, voll transparenten TAP (Test Access Point) zum Abhören oder an einen freien Switch-Port zum Anfragen angebunden werden. Das kann zeitlich begrenzt oder auf Dauer erfolgen - doch ohne eine Beeinflussung des Netzwerkes durch Integration einer zusätzlichen Hardware.
Das Tool arbeitet unabhängig vom Engineering-System der Anlage und den dort hinterlegten Informationen und greift auf die Profinet-Diagnosefunktionen der tatsächlich installierten Geräte zu. Damit beziehen sich alle Ergebnisse auf die reale Anlage und nicht auf möglicherweise davon abweichende Daten aus der Planungs- oder Engineering-Phase.

Klare Projektstruktur
Voraussetzungen für einen erfolgreichen Abnahmeprozess sind ein zwischen allen beteiligten Partnern abgestimmter Leistungsumfang der Prüfung sowie ein klarer Projektablauf:
• Zu Beginn spezifiziert der Auftraggeber in einem Lastenheft Ziel und Umfang (Mengengerüst) der angestrebten technischen Abnahme. Betreiber ohne einschlägige Erfahrung (zum Beispiel beim Bau einer Erstanlage) sollten hierzu eine fachliche Beratung in Anspruch nehmen, um spätere Nachträge zum Lastenheft zu vermeiden.
• Der Inhalt des Lastenheftes wird mit Hilfe des Tools in ein Prüfprofil umgesetzt, das im Detail festlegt, welche Funktionen und Inhalte des Netzwerkes geprüft werden müssen, um dem Inhalt des Auftraggeber-Lastenheftes zu genügen.
• Das Prüfprofil seinerseits wird mittels des Tools in ein entsprechendes Messprofil umgesetzt, welches alle Mess- und Aufzeichnungsprozeduren generiert, die zur Validierung der Anlage gemäß Lastenheft durchgeführt werden müssen.
• Die darauf folgenden Messungen, deren Ergebnisse, die Dokumentation und der automatisch erstellte Abnahmebericht bilden die Abschluss-Phase.
Diese Projektstruktur ist das Ergebnis der Erfahrungen aus vielen realen Projekten unterschiedlicher Größe. Je besser in der Definitionsphase die Inhalte unter allen Beteiligten abgestimmt werden, desto geringer ist der Aufwand an Zeit und Personalkapazität.

Definieren, messen, bewerten
Die Abnahmeprüfung von Profinet-Netzwerken stellt dem Anlagenbetreiber drei Resultate zur Verfügung:
• Prüfung der Planungsvorgaben: Feststellung und Dokumentation, dass die Vorgaben für das Netzwerk durch alle Projektbeteiligten erfüllt wurden oder, im Falle von Abweichungen, deren eindeutige Identifizierung;
• Funktionsprüfung: Feststellung, dass die Anlage in ihrem aktuellen Zustand störungsfrei arbeitet und daher für den Fertigungsprozess eingesetzt werden kann;
• Anlagendokumentation: Erstellung einer vollständigen Dokumentation, die es erlaubt, die Anlage über ihren Lebenszyklus bezüglich Änderungen, Erweiterungen oder Updates mit geringem Aufwand zuverlässig zu begleiten.
Um diese Aufgaben zu erfüllen, ist es erforderlich, alle relevanten Charakteristika des Profinet-Netzwerkes zu definieren, zu messen, zu bewerten und abschließend zu dokumentieren. Das genau ist der Leistungsumfang des ProfinetAnalyzers. Die Charakteristika werden in Gruppen eingeteilt: Status, Konfiguration, Verbindung, Kommunikation und Netzwerk.
Eine Abnahmeprüfung ist nur bei Erfüllung von zwei Randbedingungen erfolgreich bestanden: Bestimmte Charakteristika aus der Gruppe der Konfiguration (zum Beispiel IP-Adresse, Sendezyklus, Firmware-Version) müssen unbedingt den Planungsvorgaben entsprechen und andere Charakteristika aus den Gruppen (zum Beispiel CRC, Alarme, Störungen, verworfene Pakete) dürfen keinesfalls auftreten.

Beispiele aus der Umsetzung
Die Konfigurationsanalyse ermittelt die Ist-Konfiguration und deren Abweichungen gegenüber der Soll-Konfiguration. Dazu werden Standardprotokolle und -mechanismen von Profinet genutzt. Das sind unter anderem Gerätenamen, Gerätetyp, Firmware-Stand, Sendezyklus oder IP-Adresse; letztere ist vor allem für eine sichere Erreichbarkeit des Gerätes aus dem Unternehmensnetz oder von extern wichtig. Alle Informationen werden von den realen Geräten beziehungsweise aus deren Echtzeitkommunikation abgerufen; ein Zugriff auf Engineering-Daten ist nicht erforderlich. Die Kommunikationsanalyse erfolgt durch Erfassung aller Datenpakete mittels des TAP als passiver Komponente.
Die Dokumentation erfolgt durch Export der Ergebnisse in Graphiken und Tabellen, wodurch eine komplette Dokumentation des Netzwerkes und seiner Komponenten generiert wird. Beispiele sind Teilnehmerlisten, Übersicht der Kommunikationsverbindungen und Topologie-Darstellungen. Zusammengestellt bilden diese dann den umfangreichen Abnahmebericht.

Fazit
Profinet-Netzwerke sind zentrale Elemente von Fertigungsanlagen, bei denen Verfügbarkeit oberste Priorität hat. Aus diesem Grund sollte jedes Netzwerk vor Inbetriebnahme durch eine Abnahmeprüfung ausführlich getestet werden. Das Software-Tool ProfinetAnalyzer macht die Erfahrungen aus derartigen Abnahmen in zum Beispiel der Automobil- oder Nahrungsmittelindustrie allen Anwendern zugänglich und ist damit ein erfahrener Begleiter zu einem sicheren und zuverlässigen Anlagenbetrieb. Durch den hohen Standardisierungsgrad der Profinet-Welt (Kommunikation, Topologie, Gerätetechnik) ist das Tool für alle derartigen Netzwerke geeignet, unabhängig von Größe, Branche und Applikation.