Det händer alldeles för ofta att problem i industriella nätverk inte upptäcks i tid. På många produktionsanläggningar väntar man tills något gått snett innan man utvärderar hälsoläget i sitt OT-nätverk. Man implementerar ett system för nätverksövervakning först när man behöver komma till rätta med störningar och diagnostisera problem.
Men även på anläggningar som har ett övervakningssystem från dag ett – där managed switchar kombineras med en enhet för kontinuerlig nätverksövervakning, som Indu-Sols PROFINET-INspektor NT – gäller det att veta vad man letar efter. Medan det finns el- och säkerhetsspecifikationer för de automatiserade maskinerna, saknas ibland tydligt definierade parametrar för driftkvaliteten i själva nätverket.
Vid sidan av uppenbara förseningar och produktionsbortfall handlar nätverkshälsa ofta om nyanser. Men genom att mäta vissa egenskaper i nätverket blir det enklare att identifiera brister i ett tidigt skede.
Jitter
Jitter är en nyckelfaktor när man vill utvärdera hälsan i ett OT-nätverk. Begreppet används om en fördröjning av telegram som ankommer till punkter i PROFINET-nätverk och andra liknande nätverk, men det är också ett mått på variationen mellan den inställda uppdateringshastigheten för att skicka datapaket till en styrenhet och den faktiska uppdateringshastigheten. Om man exempelvis mottar telegram var 15:e millisekund från en I/O-enhet med en inställd uppdateringshastighet på var 10:e millisekund, har man ett jitter på 5 millisekunder.
Men jitter behöver i sig inte vara något problem. I ett fullt funktionellt OT-nätverk kan det förekomma jitter upp till en viss nivå – i PROFINET-nätverk är gränsen för godtagbart jitter 50 %. När man övervakar nätverkshälsan behöver man därför se till att mängden jitter inte överstiger den godtagbara nivån. Ett alltför omfattande jitter beror på linjedjupet eller de inställda uppdateringshastigheterna. Antingen har man för många enheter i en serie eller så är uppdateringshastigheten inte korrekt inställd, vilket gör att för många telegram skickas längs samma linje och leder till kraftigt jitter som kan påverka produktionen. De här problemen löser man genom att uppdatera nätverkets topologi.
Telegramluckor
Till skillnad från jitter finns ingen godtagbar mängd telegramluckor i ett OT-nätverk. Telegramluckor beror på att telegram försvunnit, något som vanligen upptäcks när en I/O- eller styrenhet skickar ett meddelande på nytt efter uteblivet svar. Frågan blir då vad som ligger bakom försvinnandet. Här kan det finnas flera förklaringar, till exempel problem med en kabel eller EMC-störningar. Men oavsett anledning är alla telegramluckor tecken på ett allvarligt problem. Som tur är kan de flesta övervakningssystem som detekterar telegramluckor också ringa in var i nätverkstopologin de uppstått, så att man kan fokusera sökandet efter orsaken.
När man undersöker telegramluckor finns det två möjliga orsaker som man alltid bör överväga: uteblivna respektive felaktiga telegram i switcharna. Uteblivna telegram (discards) är när en switch inte kan skicka ett telegram eftersom linjen är upptagen, samtidigt som det inte finns tillräckligt med minne för att spara datapaketen som därför slängs. Felaktiga telegram (errors) i switchar beror på att PROFINET-switchar analyserar de mottagna datapaketen för att avgöra om några fel uppstod under överföringen och därefter raderar eventuella ogiltiga telegram. Båda situationerna leder till telegramluckor och kan ofta lösas genom att man ersätter switcharna eller ändrar topologin.
Nätbelastning
Nätbelastning (net load) är ett mått på bandbreddsanvändningen i relation till nätverkets maxkapacitet, uttryckt i procent. Det är användbart när man vill uppskatta datagenomströmningen mellan enheter, vilket är en viktig faktor i PROFINET-nätverk och andra OT-nätverk. Medan traditionella IT-nätverk har anslutningar med åtta trådar som möjliggör gigabithastigheter, har PROFINET-nätverk anslutningar med fyra trådar, vilket begränsar kommunikationen till 100 megabit. Den rekommenderade nätbelastningen i PROFINET-nätverk är 20 % eller lägre. Man kan utvärdera nätbelastningen för specifika punkter i ett nätverk vid switcharna. Genom att följa nätbelastningen och uppdatera nätverket till att kunna hantera förhöjda nivåer kan man förebygga att enheter och switchar överbelastas och orsakar systemavbrott.
Man bör också ha nätbelastningen i åtanke när man väljer switchar vid nyinstallation. PROFINET-switchar är indelade i nätbelastningsklasserna I, II och III, där klass III är den som klarar högst belastning. Enklare switchar kan däremot bara hantera en mindre procentandel av nätbelastningen innan funktionen påverkas. Indu-Sols program PROnet plan underlättar valet av switchar som kan hantera nätbelastningen i ett nätverk.
Belastningsförhållande
Belastningsförhållandet (load ratio) är ett vanligt sätt att utvärdera kommunikationsnätverk. Värdet visar det inbördes förhållandet mellan olika överförda datatyper som kan påverka varandra. Belastningsförhållandet i ett PROFINET-nätverk visar till exempel andelen TCP/IP- och UDP-telegram relativt andelen PROFINET-telegram. Det rekommenderade förhållandet är runt 100 PROFINET-telegram för varje TCP/IP- och UDP-telegram, det vill säga 100:1, för att säkerställa stabil kommunikation och förlänga systemets livslängd. Det beror på att PROFINET använder samma OSI-modell som TCP/IP men med färre lager, vilket gör att PROFINET-telegram är mindre än TCP/IP- eller UDP-paket och därmed har en kortare överföringstid. Om belastningsförhållandet är lägre än 100:1 – exempelvis 70:1 – kan överskottet på TCP/IP- och UDP-trafik leda till långsammare PROFINET-trafik, överbelastade switchar och tapp av PROFINET-telegram.
Att säkerställa ett sunt OT-nätverk är ingen enkel sak. Det krävs vaksamhet om man ska nå uppsatta produktionsmål samtidigt som man avvärjer möjliga problem. Men uppgiften behöver inte överskugga allt annat. Om man vet vad man letar efter blir proaktiv övervakning betydligt enklare. Genom att känna till faktorerna ovan är du ett steg närmare att kunna förebygga störningar och säkra smidig drift av er anläggning.
