Ausfall im Hochregallager: Broadcast-Telegramme blockieren Datenübertragung

Im Hochregallager eines Kunden kommt es immer wieder zum Ausfall des Regalbediengerätes, weshalb wir zur Fehlersuche gerufen werden. Nachdem wir uns einen ersten Überblick über die Anlage verschafft haben, können wir bereits eine erste Vermutung zur Fehlerquelle anstellen: die Broadcast-Telegramme.

Fehler durch Broadcast-Telegramme: So entstehen sie

Neben den PNIO-Telegrammen (Profinet Input Output) werden im Netzwerk der Feldbus-Kommunikation Datenpakete – auch sogenannte Broadcast-Telegramme – versendet, um zum Beispiel verlorene Teilnehmer im Netz wieder zu finden. Jeder Empfänger einer Broadcast-Nachricht muss die Nachricht lesen und entscheidet dann selbst, wie er sie verarbeiten möchte. Dafür benötigt es eine bestimmte Verarbeitungszeit, die dem normalen Telegrammverkehr nicht mehr zur Verfügung steht und ihn dadurch verzögert. Diese zeitliche Abweichung vom Telegrammtakt bei der Datenkommunikation bezeichnet man als Jitter. Je größer die Abweichung vom Idealzustand bei der Datenübertragung ist, desto größer ist das Risiko, dass die Übertragungsqualität leidet. Darüber hinaus können Telegramme komplett verloren gehen, wenn die Zwischenspeicher nicht ausreichend dimensioniert sind – sogenannte Lost-Telegramme.

Im Hochregallager kommt es während des Betriebes der Anlage mit PROFINET zu Verbindungsabbrüchen und damit zu Anlagenausfällen.  Die Ursache wird durch eingehende Messungen ermittelt.

Feinjustierung und Trennung vom Intranet beseitigt Fehler

Zurück zum Troubleshooting: Um unsere Annahme zu überprüfen, koppeln wir zunächst die Anlage vom Intranet ab. Dabei stellt sich heraus, dass leichte Vibrationen am Kabel der Datenlichtschranke zu Lost-Telegrammen führen. Diese können bspw. durch Wackelkontakte, EMV-Einkopplungen, Schwingungen auf der Datenleitung durch Impedanzwechsel, Softwarefehler oder Überlast entstehen.  Wir vermuten einen Kabeldefekt als Fehlerursache. Allerdings stellt sich auch dann keine Besserung ein, als wir das Kabel durch ein neues Wurfkabel ersetzen. Erst durch sehr genaue Justierungen der Datenlichtschranke können sämtliche Fehler schließlich beseitigt werden. Doch nachdem wir die Anlage wieder mit dem Intranet koppeln, stellen sich erneut Lost-Telegramme ein. Nun allerdings mit einem etwas anderen Fehlerbild: Jetzt werden lediglich die Kameras aufgrund bestimmter Telegramme auffällig.

Broadcast- und Multicast-Telegramme, IP-Adresskonflikt und Fehl-Justage

Bei der PROFINET-Analyse des Netzwerks stellt sich heraus, dass alle 540 Ethernet-Geräte im Intranetzwerk zu viele Broadcast- und Multicast-Telegramme versendet haben. Dies hat zur Störung der Datenübertragung und damit zu Fehltelegrammen im PROFINET-Netzwerk geführt. Darüber hinaus haben wir eher zufällig einen IP-Adresskonflikt im Intranet über die unterschiedlichen MAC Adressen entdeckt. Eine saubere Trennung der Kommunikation über Router oder via VLAN zwischen dem Ethernet- und dem PROFINET-Netzwerk könnte dieses Problem lösen.

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