Nach geräteinternem Kabelwechsel: Unscheinbares Kabel verursacht Systemabsturz

Manchmal kann etwas Kleines etwas Großes bewirken – so auch bei einem unserer Kunden: Dessen Pharmamaschine erlitt immer wieder PROFINET-Systemabstürze. Schuld daran war ein kleines, unscheinbares Stück Kabel. Was war geschehen?

Der Impedanzverlauf durch den Kontaktübergang am Kabelwechsel verursacht eine Reflexionskante

Um das zu klären, ist ein kleiner Exkurs in die Funktionsweise von Wechselstrom-Widerständen nötig: Der Begriff Impedanzverlauf, also der Wechselstromwiderstand in einem Kabel wird insbesondere dann verwendet, wenn zwischen den beiden Größen Strom und Spannung eine Phasenverschiebung entsteht, wodurch sich das Verhältnis vom Widerstand in der Gleichstromanwendungen unterscheidet. Stoßen nun zwei unterschiedliche Kabel aneinander, so entsteht am Übergang, eine Reflexionskante. Im Fall unseres Kunden waren es ein ungeschirmter Klingeldraht mit AWG 30 und ein PROFINET-Kabel als „Star Quad“, also geschirmt mit AWG 22.

Problemlösung: Klingelleitung durch PROFINET-Kabel ersetzen

Wenn nun an der Übergangsstelle die Energie, die im Telegramm steckt, reflektiert wird, kommt diese nicht mehr beim Empfänger an. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer stehenden Welle, die bei bestimmten Telegrammen ausgelöst wird und zum Resonanzverhalten führen kann. Damit schwingt das Telegramm auf und es führt zum Systemabsturz. Die Prüfung mit dem Kabelzertifizierer von MAC-Adresse zu MAC-Adresse brachte auf den ersten Blick kein Messergebnis, dass auf ein Problem hingedeutet hätte. Alle Werte waren in Ordnung.

Brachte kein Ergebnis: Prüfung mit dem Kabelzertifizierer von MAC-Adresse zu MAC-Adresse

Brachte kein Ergebnis: Prüfung mit dem Kabelzertifizierer von MAC-Adresse zu MAC-Adresse

Erst die genaue Betrachtung vom Return-Los führte uns schließlich auf die richtige Spur. Zu diesem Zweck haben wir die Grenzkurve verlängert. Nun wurde deutlich, dass die Messkurve die Grenzwertkurve kreuzte. Nachdem wir nun die Klingelleitung im Gerät durch ein PROFINET-Kabel ersetzt habe, war das Problem gelöst. Abschließend bleibt eine Erkenntnis: Bei der Kabelzertifizierung lohnt sich immer auch ein Blick in das Gerät.

Deutlich zu sehen: Die Messkurve (gelbe Wellenlinie) kreuzt die verlängerte Grenzwertkurve (blau)

Deutlich zu sehen: Die Messkurve (gelbe Wellenlinie) kreuzt die verlängerte Grenzwertkurve (blau).

Ergebnis der TDR Messung: Rechts der RJ45 Steckverbinder, links der Kabelwechsel.

Ergebnis der TDR Messung: Rechts der RJ45 Steckverbinder, links der Kabelwechsel.

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