Diagnose in der industriellen Kommunikation

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1 Diagnose in der industriellen Kommunikation Automatisierungsforum/Tipps und Tricks/ September 2013 Seite 1 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Diagnose in der industriellen Kommunikation Allgemeine Trends und Entwicklungen in der industriellen Kommunikationstechnik Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SINEMA Server V12 Weiterführende Informationen Seite 2 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

2 Diagnose in der industriellen Kommunikation Allgemeine Trends und Entwicklungen in der industriellen Kommunikationstechnik Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SINEMA Server V12 Weiterführende Informationen Seite 3 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Allgemeine Trends und Entwicklungen in der industriellen Kommunikationstechnik Leit-/Mgmt-Ebene Stückzahlen Ethernetteilnehmer Kontrollebene Feldebene ca. 40% Quelle: IMS Research, The World Market for Industrial Networking Edition Reduktion der Ausfallzeiten von Anlagen und Netzwerken Netzwerkausfälle müssen verhindert werden, um die Anlagenproduktivität zu erhöhen. Große Nachfrage nach Netzwerk- überwachung und -visualisierung Für den Nachweis von Netzwerkleistung und -verfügbarkeit, sowie schneller Fehlererkennung/-behebung wird eine Netzwerküberwachung benötigt. Zunehmende Anzahl von Wartungsverträgen für Netzwerke Durch steigende Komplexität und Anforderungen hinsichtlich der Personalkosten wird die Netzwerkverantwortung immer häufiger an spezialisierte Unternehmen ausgelagert. Seite 4 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

3 Diagnose in der industriellen Kommunikation Allgemeine Trends und Entwicklungen in der industriellen Kommunikationstechnik Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SINEMA Server V12 Weiterführende Informationen Seite 5 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Werkzeuge und Tools zur effizienten Netzdiagnose LED-Status Kabeltester Ping (ICMP) Bus-Analyser (z.b. Wireshark) SNMP OPC-Server Primary Setup Tool (PST) Netzwerkmanagement Software SINEMA Server Web Based Management (WBM) Seite 6 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

4 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten LED-Status Einmal pro Switch Farbe Beschriftung Status Bedeutung Grün Power an aus Power on No Power Einmal pro Port Weitere Beschreibungen zu den LED-Status siehe gerätespezifische Angaben in jeweiliger Betriebsanleitung bzw. Handbuch im Internet: Farbe Beschriftung Status Bedeutung Grün Link an aus Phys. Verbindung aktiv/deaktiv Gelb RX/TX an Datenübertragung Seite 7 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Einsatz von Kabeltestern Prüfen der Netzinstallation mit Hilfe von Kabeltestern Wesentliche Unterschiede in: Funktionsumfang Bauform Preis (bis zu mehrere TEUR) Bedienkomfort Typische Funktionen : Dämpfungsmessungen Ermitteln von erreichbaren Teilnehmern Last-Analysen Auffinden doppelter IP-Adressen Seite 8 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

5 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Aufzeichnen von Daten mittels Bus-Analyser (z.b. Wireshark) Bus-Analyser (z.b. Wireshark) Aufzeichnung von Telegrammen und Datenverkehr zwischen Teilnehmern Seite 9 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Werkzeuge und Tools mit speziellen Protokollanforderungen LED-Status Kabeltester Ping (ICMP) Bus-Analyser (z.b. Wireshark) SNMP OPC-Server Primary Setup Tool (PST) Netzwerkmanagement Software SINEMA Server Web Based Management (WBM) Seite 10 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

6 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Vorbetrachtung Protokolle zur Netzdiagnose im ISO/OSI Referenzmodell Protokolle zur Netzdiagnose ISO/OSI-Model SNMP, HTTP, SMTP Web, Mail 7 Anwendungsschicht Data compression, encryption 6 Darstellungsschicht Anwendungsorientierte Schicht Connections 5 Kommunikationsschicht TCP, UDP 4 Transport-Schicht ICMP DLC, DCP, LLDP Routers Switches 3 Netzwerk-Schicht 2 Sicherungsschicht Transportorientierte Schicht Hubs 1 Bitübertragungsschicht Seite 11 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Protokolle zur Netzwerkdiagnose im ISO/OSI Referenzmodell (Layer 2) Protokolle zur Netzdiagnose ISO/OSI-Model SNMP, HTTP, SMTP Web, Mail 7 Anwendungsschicht Data compression, encryption 6 Darstellungsschicht Anwendungsorientierte Schicht Connections 5 Kommunikationsschicht TCP, UDP 4 Transport-Schicht ICMP DLC, DCP, LLDP Routers Switches 3 Netzwerk-Schicht 2 Sicherungsschicht Transportorientierte Schicht Hubs 1 Bitübertragungsschicht Seite 12 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

7 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Protokolle zur Netzwerkdiagnose im ISO/OSI Referenzmodell (Layer 2) Protokoll Bezeichnung ISO/OSI- Referenzmodell Funktionsbeschreibung DLC Data Link Control Layer 2 Kommunikation mit Netzteilnehmern ohne IP-Adresse. Erforderlich bei älteren SCALANCE Produkten. Kein Bestandteil des Windows Betriebssystems. Verwendung Primary Setup Tool, SIMATIC S7, SINEMA Server DCP Discovery and basic Configuration Protocol Layer 2 Das DCP-Protokoll wird verwendet, um Teilnehmer eines Netzwerks zu erkennen und diese mit grundlegenden Parametern wie IP-Adresse, System Name, etc. zu versehen. Das Dynamic Configuration Protocol (DCP) hat die Aufgabe, die Adressen und Namen in einem PROFINET IO System den einzelnen Teilnehmern zu verteilen. Das DCP Protokoll ist in der Norm IEC festgelegt. Primary Setup Tool, SIMATIC S7, SINEMA Server LLDP Link Layer Discovery Protocol Layer 2 LLDP ist ein Layer 2 Protokoll und wird in PROFINET IO- Systemen zur Topologierkennung verwendet. Es bietet die Möglichkeit Informationen zwischen Nachbarschaftsgeräten auszutauschen (z.b. Gerätename, Port, MAC-Adresse). SIMATIC S7, SINEMA Server Seite 13 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Protokolle zur Netzwerkdiagnose im ISO/OSI Referenzmodell Protokolle zur Netzdiagnose ISO/OSI-Model SNMP, HTTP, SMTP Web, Mail 7 Anwendungsschicht Data compression, encryption 6 Darstellungsschicht Anwendungsorientierte Schicht Connections 5 Kommunikationsschicht TCP, UDP 4 Transport-Schicht ICMP DLC, DCP, LLDP Routers Switches 3 Netzwerk-Schicht 2 Sicherungsschicht Transportorientierte Schicht Hubs 1 Bitübertragungsschicht Seite 14 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

8 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Protokolle zur Netzwerkdiagnose im ISO/OSI Referenzmodell (Layer 7) Protokoll Bezeichnung ISO/OSI- Referenzmodell ICMP SNMP Internet Control Message Protocol Simple Network Management Protocol Layer 3 Layer 7 Funktionsbeschreibung Durch Aufruf der Funktion PING auf einem Rechner kann die Kopplung über IP zu einem entfernten Rechner geprüft werden. Der Partner antwortet und die Reaktionszeit wird angezeigt Das SNMP-Protokoll arbeitet nach dem Client-Server-Modell. Der sogenannte SNMP-Agent läuft als Server auf einer administrierten Netzkomponente, verwaltet die zur Verfügung stehenden Daten und steuert die Netzkomponente. Der SNMP- Manager funktioniert als Client und kann über verschiedene SNMP-Dienste Daten mit dem SNMP-Agent austauschen, ihn überwachen oder auch konfigurieren. Verwendung Verfügbarkeitsprüfung von Netzkomponenten mitels PING- Funktion. Z.B. Windows BS, WBM SCALANCE X SOFTNET SNMP OPC-Server Anbindung von HMI (OPC- Client), SINEMA Server HTTP/ HTTPS SMTP HyperText Transfer Protocol / HyperText Transfer Protocol Secure Simple Mail Transfer Protocol Layer 7 Webbased Management mit HTTP/HTTPS ermöglicht die Parametrierung und Überwachung von Netzknoten/ Netzkomponenten, wie die SCALANCE-Module, oder Endgeräte- über Standard Internetbrowser wie Firefox oder Internet Explorer. Siemens Netzkomponenten (WBM) z.b. SCALANCE X Switches ab X200 Reihe und SCALANCE W (WLAN) AP/CL Layer 7 Versand von Diagnose- und Ereignisdaten per- SCALANCE X (managed), SCALANCE W, SINEMA Server Seite 15 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Diagnose mit Ping-Funktion (ICMP) ICMP steht für Internet Control Message Protocol. Dieses Protokoll bietet die einfachste Diagnosemöglichkeit. Durch Aufruf der Funktion PING auf einem Rechner kann die Kopplung über IP zu einem entfernten Rechner geprüft werden. Der Partner antwortet und die Reaktionszeit wird angezeigt. Beispiel des Ping-Befehls in der DOS Box: C:\>ping Seite 16 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

9 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten IBS und Diagnoses mit dem Primary Setup Tool (PST) Primary Setup Tool (PST) Erkennen von erreichbaren Ethernet Teilnehmern basiert auf DLC/DCP Protokoll (Layer 2) Direkter Start von WBM SCALANCE X/W (managed) 2 Kostenloser Download: 1 Seite 17 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Diagnose mit WBM Web Based Management Funktionen WBM SCALANCE X (managed) Zustandsanzeige/Simulation der Switch-LEDs Information & Maintanance-Daten Port-Überwachung (z.b. auf Link-Down) Port-Diagnose (z.b. Ermittlung von LWL-Dämpfung) Port-Spiegeln (zum Mitschneiden von Telegrammverkehr) Redundanzeigenschaften SNMP/DCP/LLDP-Einstellungen -Einstellungen Statistikdaten u.v.m. Simulation der LEDs Seite 18 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

10 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Diagnose mit WBM Web Based Management (Beispiele) Beispiel SCALANCE X204-2: Fehlermaske Je nach gewählter Einstellung wird Fehler am Switch aktiviert. Seite 19 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Diagnose mit WBM Web Based Management (Beispiele) Beispiel SCALANCE X204-2: Ping Seite 20 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

11 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Diagnose mit WBM Web Based Management (Beispiele) Beispiel SCALANCE X204-2: Kabeltest Seite 21 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Diagnose mit WBM Web Based Management (Beispiele) Beispiel SCALANCE X204-2: Kommunikationsstatistik Seite 22 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

12 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SNMP OPC Server SNMP OPC Server zur Netzwerkvisualisierung, Systemdiagnose und Anlagenzustandsüberwachung Zustandsüberwachung SNMP-fähiger Geräte in beliebigen OPC-Client-Systemen, z. B. SIMATIC WinCC/PCS 7 Einfacher Zugriff auf SNMP-fähige Geräte über die OPC-Schnittstelle Geräte ohne SNMP-Agenten können über den Ping-Mechanismus überwacht werden Konfiguration und Projektierung mit STEP 7 oder NCM PC Fertige SNMP-Diagnoseprofile für Siemens-Geräte z. B. SCALANCE X/W Seite 23 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SNMP OPC Server - Einstellungen zu überwachende Netzwerkkomponente Beispiel SCALANCE X Eingabe der SNMP Server Adresse 2. Eingabe der SNMP Profile 2. SNMP Profil 3. Eingabe der SNMP Agent Events Seite 24 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

13 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SNMP OPC Server Lieferformen SIMATIC NET IE SNMP OPC-SERVER BASIC V8.2 Administration von bis zu 20 IP-Adressen für Windows 7 Prof./ Ultimate, Server 2008 R2 für CP1612/ CP1613/ CP1623 Bestelldaten: 6GK1706-1NW08-2AA0 IE SNMP OPC-SERVER EXTENDED V8.2 Administration von bis zu 200 IP-Adressen für Windows 7 Prof./ Ultimate, Server 2008 R2 für CP1612/ CP1613/ CP1623 Bestelldaten: 6GK1706-1NX08-2AA0 Seite 25 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Übersicht der Diagnosemöglichkeiten Zusammenfassung LED-Status Kabeltester Ping (ICMP) Bus-Analyser (z.b. Wireshark) SNMP OPC-Server Primary Setup Tool (PST) Netzwerkmanagement Software SINEMA Server Web Based Management (WBM) Seite 26 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

14 Diagnose in der industriellen Kommunikation Allgemeine Trends und Entwicklungen in der industriellen Kommunikationstechnik Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SINEMA Server V12 Weiterführende Informationen Seite 27 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 Transparente Netzwerke mit SINEMA Server V12 Funktionsübersicht SINEMA Server V12 1. Netzwerke automatisch dokumentieren 2. Netzwerk anlagenspezifisch strukturieren und visualisieren 3. Änderungen und Fehler in Netzwerken nachvollziehen 4. Änderungen und Fehler im Netzwerk diagnostizieren 5. Netzwerkdiagnose in HMI/SCADA-Systeme integrieren 6. Überwachungsfunktionalität auf Geräte und Anwender anpassen Seite 28 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

15 SINEMA Server V12 Demoaufbau Automatisierungsforum (ohne SINEMA Server) WLAN SCALANCE W788-1RR SCALANCE X208 (RM) SCALANCE X204-2 SCALANCE ET200S X204-2 PN IO Device Service PC/PG (Forum) IP Kamera IE TP CU CPU317-2PN/DP PN IO Controller IE LWL Glas RM =Ring Redundanz Manager Seite 29 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 Demoaufbau Automatisierungsforum (mit SINEMA Server) WLAN SCALANCE W788-1RR SCALANCE X208 (RM) SCALANCE X204-2 SCALANCE ET200S X204-2 PN IO Device Service PC/PG (Forum) Microbox 427C SINEMA Server V12 IP Kamera MD741-1 ext. Empfänger IE TP CU CPU317-2PN/DP PN IO Controller WAN IE LWL Glas RM =Ring Redundanz Manager Seite 30 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

16 SINEMA Server V12 1. Netzwerke automatisch dokumentieren Vorteile auf einen Blick Automatische Geräteerkennung JPG-Export der Topologie Einfache Netzwerkvisualisierung Report- und Exportfunktion Automatisch generierte Topologieansicht CSV-Export des Reports Seite 31 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 2. Netzwerk anlagenspezifisch strukturieren und visualisieren Automatisch generierte Topologieansicht ermittelt die Verbindungen und den Status der Geräte und der Ports. Vorteile auf einen Blick Einfache Darstellung des Netzwerkes in Standardtopologien Anzeige der Netzwerkinformationen aus der Standardtopologie heraus Einfache Strukturierung von Geräten in anwenderspezifischen Ansichten Anwenderspezifische Topologien mit frei positionierbaren Geräten und Verbindungen können mit Hilfe von Hintergrundbildern in die Anlage eingebettet werden. Seite 32 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

17 SINEMA Server V12 3. Änderungen und Fehler in Netzwerken nachvollziehen Statusübersicht mit der Statusleiste, welche übersichtlich die aktuellen Gerätestatus und die Wartungsanforderungen darstellt. Vorteile auf einen Blick Aktuelle Statusübersicht Vergangene Fehler sind in der Meldeliste dokumentiert Auswertung der Geräteverfügbarkeit mit den Berichten Eventliste gibt dank der Filtermöglichkeiten übersichtlich die vergangenen Ereignisse des Netzwerkes wieder. Mit Hilfe der Berichte kann die Verfügbarkeit von Geräten und Ports über einen auswählbaren Zeitraum dargestellt werden. So können vergangene Ausfälle übersichtlich darstellt werden. Mit den Trendcharts kann die Verfügbarkeit einem Zeitpunkt zugeordnet werden. Seite 33 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 4. Änderungen und Fehler im Netzwerk diagnostizieren Vorteile auf einen Blick Darstellung der Status- und Statistikinformationen Statusübersicht zeigt den aktuellen Status des Netzwerkes und informiert den Benutzer über Ausfälle oder Warnungen. Anwenderspezifische Sichten zur Fehlerdiagnose verwenden Standardtopologien zur Fehlerlokalisierung verwenden In der benutzerspezifischen Ansicht kann der Anwender mit einem Blick den Fehler finden und kann dank des Anlagenbildes auch sofort den räumlichen Bereich der fehlerhaften Komponente lokalisieren. In der automatischen Topologieansicht kann der Anwender mit einem Blick den Fehler lokalisieren und Maßnahmen einleiten. Seite 34 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

18 SINEMA Server V12 5. Netzwerkdiagnose in HMI/SCADA-Systeme integrieren URL: Über die Lesezeichen lassen sich in WinCC Runtime die einzelnen Sichten wie Topologie oder Meldeliste ohne großen Aufwand integrieren. Das Lesezeichen enthält über die URL den Benutzername und das Passwort, sowie die Information über den gewünschten Ausschnitt. Vorteile auf einen Blick Direkter Zugriff auf Inhalte durch Lesezeichen Einfache Integration in WinCC Darstellung der Diagnose Daten über OPC Die für den integrierten OPC Server freigegebenen Geräte können dann z.b. mit dem OPC scout angezeigt und weiterverarbeitet werden. Seite 35 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 6. Überwachungsfunktionalität auf Geräte und Anwender anpassen Über die Profile kann der Benutzer die genaue Geräteidentifikation einstellen, die grafischen Darstellung der Geräte in der Topologie anpassen, gerätespezifische Diagnosedaten einbinden und die alarmschwellwerte anpassen. Vorteile auf einen Blick Gerätespezifische Diagnose mit dem Profilkonzept Anwenderspezifische Diagnose Mit Hilfe des Benutzermanagements kann der Administrator die Darstellung von SINEMA Server für die jeweiligen Benutzer konfigurieren. So kann man gezielt einem Benutzer nur eine für ihn bestimmte Ansichten zuweisen Seite 36 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

19 SINEMA Server V12 Highlights SINEMA Server V12 Komfortable Integration von Fremdgeräten mit Hilfe des Profilkonzeptes Intuitive Bedienung mit automatischer Topologieerkennung Überwachung von bis zu 100 SINEMA Server mit jeweils bis zu 500 Geräten Einfache und effiziente Einbindung der Netzwerkdiagnose in HMI/SCADA-Systeme Dank Weboberfläche kann aus jedem beliebigen Teil des Netzes das Netzwerk überwacht werden Benutzerdefinierte Anpassung und freie Gruppierbarkeit der Topologiedarstellung Seite 37 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 SINEMA Server Broschüre Inhalt: Marktanforderungen Anwendungsfälle Funktionen von SINEMA Server V12 Beispieltopologie Bilder aus der Industrie Verfügbar im Informations und Download Center Seite 38 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

20 SINEMA Server V12 SINEMA Server V12 Trial DVD Inhalt: SINEMA Server V12 und 21 Tage TRIAL Lizenz für 50 Knoten Alle Broschüren zu SINEMA Server Technische Artikel Vertriebsfolien SINEMA Server Filme zu den Anwendungsfällen Internet links für weitere Informationen Auszug aus dem Katalog Verfügbar im Informations und Download Center Seite 39 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 SINEMA Server V12 SINEMA Server V12 Bestelldaten und Preise Produktname Funktionen Lieferform Bestellnummer SINEMA Server 50 (V12) Netzwerk-Monitoring für 50 Ethernet Teilnehmer DVD 6GK1781-1BA12-0AA0 Download 6GK1781-1BA12-0AK0 SINEMA Server 100 (V12) Netzwerk-Monitoring für 100 Ethernet Teilnehmer DVD 6GK1781-1DA12-0AA0 Download 6GK1781-1DA12-0AK0 SINEMA Server 250 (V12) Netzwerk-Monitoring für 250 Ethernet Teilnehmer DVD 6GK1781-1JA12-0AA0 Download 6GK1781-1JA12-0AK0 SINEMA Server 500 (V12) Netzwerk-Monitoring für 500 Ethernet Teilnehmer DVD 6GK1781-1TA12-0AA0 Download 6GK1781-1TA12-0AK0 Seite 40 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

21 Diagnose in der industriellen Kommunikation Allgemeine Trends und Entwicklungen in der industriellen Kommunikationstechnik Übersicht der Diagnosemöglichkeiten SINEMA Server V12 Weiterführende Informationen Seite 41 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Weiterführende Informationen Private-MIBs: SCALANCE X, SCALANCE W and SNMP OPC Profile Diagnoseverfahren zu PROFINET Netzkomponenten (PROFINET IO, SNMP, WBM) SINEMA Server V12 You Tube Videos Industrie-Netzwerke automatisch dokumentieren - DE Netzwerke anlagenspezifisch strukturieren und visualisieren - DE Änderungen und Fehler in Netzwerken nachvollziehen - DE Änderungen und Fehler im Netzwerk diagnostizieren - DE Netzwerkdiagnose in HMI/SCADA integrieren - DE Seite 42 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013

22 Diagnose in der industriellen Kommunikation Peter Kretzer GER I S MTE IA TC Werner-von-Siemens-Allee Saarbrücken Tel.: +49 (681) peter.kretzer@siemens.com Seite 43 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013 Diagnose in der industriellen Kommunikation Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 44 Peter Kretzer Automatisierungsforum September 2013