利用Profinet分析避免网络故障

——使用被动诊断工具进行PROFINET分析的优势

什么是Profinet?

Profinet (Process Field Network,过程现场网络)是用于自动化行业数据通信的开放式工业以太网标准。它用于控制器(=I/O控制器)和现场设备(=I/O设备)之间的循环数据交换。为此,Profinet使用基于I/O以太网的协议。

Profinet有3个主要的组件:

I/O控制器:控制自动化任务的控制器。
I/O设备:由控制器控制和管理的现场设备。现场设备可以由几个模块和子模块组成。子模块包含流程的输入和输出信号。
I/O监控器:对各个I/O设备进行参数化和诊断的工程工具。

集成Allegro网络万用表的Profinet设置

Profinet工作数据流程

控制器将数据发送到I/O设备。这些信号由交换机转发。可以将该过程比作优先级缓冲区:先到先服务(或先处理什么)。如果优先级缓冲区已满,则丢弃数据。设备的数据速率为100Mbit/s。

交换机在 “存储和转发 “模式下运行,在转发之前,首先检查数据是否有CRC错误。如果数据有纰漏,就会被删除。因此,每个交换机都可能出现时间延迟(抖动)。流量在控制器和第一个交换机之间最为拥挤。这可能给网络带来额外的压力。

此外,来自TCP或IP流量的较大数据包阻碍了数据交换。当流量较大时,这可能会导致交换机上出现排队。如果交换机的缓冲存储器已满,队列中的多余数据将被删除。这可能会导致数据包丢失和故障。为防止在早期阶段可能出现的错误,应永久控制或监控网络。这就需要网络监控工具。但是,主动诊断工具可能给网络带来的额外负载,因此建议使用被动网络工具。

Allegro网络万用表为Profinet故障诊断和控制提供了高粒度的数据。基于数据包的分析和统计可用于通信关系、顶级通话者、带宽消耗、抖动、帧、Profinet错误、警报等。

Profinet流量被记录下来,可以从当前和过去的流量中实时查看。这样一来,通过使用 “点击和拖动 “选择图表中的一个峰值,可以隔离抖动或错误等异常情况。这有助于缩小故障排除的时间段,并在需要时获得预先过滤的带有MAC或IP的Profinet流量的pcap文件。

事件功能可用于在超过Profinet的指定阈值时设置自动消息。如何快速查找Profinet中的错误,请查看

为什么不直接使用Wireshark进行Profinet分析?

要全面了解零星错误(系统中发生了什么?),Allegro网络万用表更适合。它可以检查实时流量和回溯结果。当需要显示每个数据包和包括的日志,以及需要在短时间内检查安装的数据时,Wireshark是一个有用的工具。但是,如果中断发生在五小时前(而不是几分钟前),而且不清楚是在哪里发生的,首先需要用手记录和过滤一个大的pcap。使用 Allegro 网络万用表,这一过程会快很多。它提供了一个节省时间的分析,并具有更多的功能。

了解Allegro网络万用表Profinet分析的更多功能。

实例分析

打开Allegro万用表web界面,可以导入一个Profinet离线PCAP数据包进行分析。

Profinet是一个具有三种服务的工业协议。其中有:

  • 同步消息,在其中检索定时的数据
  • 非同步消息,其中有要求的测量数据
  • 警报

在仪表板统计信息中,您可以快速查看各个服务:哪个设备在那里、全局统计信息是什么、Profinet中正在发生什么、这些循环消息目前的抖动是什么,等等。

安装人员经常发现问题不在于Profinet本身,而在于其他网络服务正在造成干扰。有“图表”功能可以查看Profinet流量与总流量的比较。在全局统计中可以查看不同的错误。一共有多少个错误?有多少警报以高优先级发送?最大抖动是多少?您可以更详细地回答每个问题,查看Profinet中的所有设备,以及哪一个有多少流量。这既适用于当前流量,也适用于追溯流量。可以选择每个时间间隔,将所需的时间段放大并提取为PCAP。

结论:Profinet中的大多数错误和过载很少发生是由于Profinet本身,但更多的是由于其他干扰服务。使用无源网络分析工具定期控制Profinet对于确保生产过程无延误至关重要。