Ableitstrom tritt in fehlerfreien Stromkreisen auf. Beim Betrieb von Maschinen bzw. Anlagen kann er über alle leitfähigen Teile fließen – einschließlich des Potentialausgleichssystems und der Schutzleiter (PE). Häufig entsteht Ableitstrom infolge kapazitiver Kopplung der elektrischen Komponenten, insbesondere aber durch induktive Kopplung zwischen zwei oder mehreren Leitern. Im Unterschied zu Fehler- und Leckstrom ist Ableitstrom betriebsbedingt und lässt sich nie ganz vermeiden. Solange er jedoch innerhalb bestimmter Grenzwerte bleibt, gefährdet er weder Verfügbarkeit, noch Betriebssicherheit. Gezielte konstruktive Maßnahmen an den Anlagen – wie die Optimierung des Potentialausgleichssystems und der Leitungsverlegung –, aber auch regelmäßige Kontrollen stellen die Einhaltung dieser Grenzwerte sicher. Mehr ...

In der Automatisierungstechnik bezeichnet die Aktualisierungsrate den zeitlichen Abstand der Aktualisierung von Daten zwischen Controller und I/O-Devices. Im PROFINET kann die Aktualisierungsrate im Controller separat für jedes Gerät definiert werden, wobei es die Prozessanforderungen ebenso zu berücksichtigen gilt wie die SPS-Zykluszeit. Grundsätzlich sollte die Aktualisierungsrate nur so hoch wie nötig, aber nicht so hoch wie möglich gewählt werden. Ob die eingestellten Aktualisierungszeiten eingehalten werden können oder ob es zu einem Jitter kommt, hängt vom Switchverhalten eines jeden Devices, von der Linientiefe der Anlage, von der Menge an TCP-/IP-Telegrammen und weiteren Faktoren ab.

Ausfallkosten sind die finanziellen Konsequenzen, die entstehen, wenn Anlagen in der Industrie ausfallen, sei es geplant oder ungeplant. Diese Kosten umfassen sowohl direkte, quantifizierbare Ausgaben wie verlorene Produktion, Überstundenkosten, Leerlaufarbeitsstunden und Reparaturkosten, als auch immaterielle Kosten wie den Verlust des Kundenvertrauens, Betriebsstörungen und verpasste Fristen. Mehr ...

Bridge-Devices in OT-Netzwerken verbinden und ermöglichen den Datenaustausch zwischen verschiedenen Netzwerksegmenten, ohne die Struktur zu ändern. Sie verbessern Sicherheit, Flexibilität, Skalierbarkeit und Effizienz. Produkte wie die D*Bridge bieten einfache Vernetzung, Protokollpriorisierung, automatisierten Datenaustausch und Lösungen für Datenverkehrsprobleme. Mit Unterstützung verschiedener Protokolle und zuverlässiger Leistung tragen sie zur optimierten und sicheren Datenkommunikation bei. Mehr ...

Die Condition Monitoring Ernte (CME) ist ein Ansatz zur Quantifizierung der finanziellen Vorteile präventiver Instandhaltungsstrategien. Sie basiert auf der Differenz zwischen den Kosten ungeplanter Stillstände und den Investitionen in vorausschauende Instandhaltung, unterstützt durch CM&SM Systeme. CME hilft, finanzielle Risiken zu mindern, die Effizienz zu steigern und die Betriebssicherheit zu erhöhen. Mehr ...

Die sogenannten Conformance Classes oder Konformitätsklassen dienen dazu, PROFINET-I/O-Geräte nach ihrem Funktionsumfang einzuteilen. Aktuell gibt es die Klassen A bis D, wobei A die mit dem geringsten Funktionsumfang darstellt. Innerhalb der Klassen A bis C schließt jede höhere die Funktionen der darunterliegenden Klasse ein; Conformance Class D stellt einen Sonderfall dar.

Mit Hilfe der Conformance Classes können somit für jede Anwendung gezielt geeignete Geräte ausgewählt werden. Mehr ...

Dämpfung ist ein physikalisches Phänomen, das sich auch bei der Signalübertragung beobachten lässt. Es beschreibt hierbei das Verhältnis zwischen der vom Sender eingespeisten und der vom Empfänger gemessenen Signalstärke. Wie groß das Dämpfungsmaß ist, hängt davon ab, wie stark Signalspannungen und -ströme auf dem Übertragungsweg nachlassen. Dabei spielen verschiedene Faktoren eine Rolle: die Länge des Übertragungswegs, die Übertragungsfrequenz, das Material des Übertragungsmediums sowie die physikalischen Umgebungsbedingungen. Die Dämpfung wird in der Einheit Dezibel (Db) angegeben. Mehr ...

Defense-in-Depth ist ein ganzheitlicher Sicherheitsansatz, der darauf abzielt, industrielle Netzwerke durch die Implementierung mehrerer Sicherheitsschichten zu schützen. Statt sich allein auf einzelne Sicherheitsmaßnahmen zu verlassen, verwendet Defense-in-Depth eine Kombination von technischen, prozessualen und organisatorischen Sicherheitsmaßnahmen, um Bedrohungen abzuwehren und kritische Infrastrukturen zu schützen. Der Ansatz berücksichtigt die Notwendigkeit, sich gegen eine Vielzahl von Angriffen zu verteidigen und gewährleistet eine robuste Sicherheitsarchitektur, die kontinuierlich überwacht, aktualisiert und verbessert wird. Mehr ...

Discard ist das englische Wort für „Rückwurf“. Es stammt ursprünglich aus dem Fischereiwesen und bezeichnet den überflüssigen Beifang, der wieder zurück ins Meer geworfen wird. In ähnlicher Weise können in der Automatisierungstechnik Datenpakete „über Bord gehen“: Wenn z.B. ein PROFINET Switch nicht alle Daten rechtzeitig übertragen kann, füllen sich im Switch Warteschlangen, so genannte „Queues“. Wachsen diese auf eine Größe an, die die Speicherkapazität des Switches übersteigt, werden alle neue Datenpakete verworfen. Infolgedessen kann es zu Telegrammlücken kommen, was sowohl die Stabilität der Netzwerkkommunikation, als auch die Produktionskontinuität gefährdet.

Trotz der Überprüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit in Rahmen der Produktzertifizierungen kommt es immer wieder zu sporadischen Ausfällen der Bussysteme – ohne erkenntlichen Grund. Erst die Untersuchung von Schirmströmen der industriellen Datenkommunikationsleitungen hat den Diagnoseansatz in eine völlig andere Richtung gebracht. Dabei wurde schnell klar, dass der Bus selbst in Ordnung ist, aber durch externe Einflüsse – allgemein „EMV-Störungen“ genannt – in Mitleidenschaft gezogen wird.

Zur Erklärung und zum besseren Verständnis der vorgenannten Feststellungen haben die wichtigsten Fakten und Gegebenheiten zusammengefasst.

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Die weithin propagierte Verwachsung der industriellen Büro- und Produktionswelt sowie die revolutionäre Vernetzung aller Datenstränge miteinander, lassen die potentielle Angriffsfläche für ungewollte EMV-Wechselwirkungen um ein Vielfaches anwachsen. Um Wechselwirkung oder EMV-bedingte Beeinträchtigungen zu vermeiden, sollten einige grundlegenden EMV-Richt- bzw. Grenzwerte für die notwendigen Messungen eingehalten werden.

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In zahlreichen Untersuchungen konnte in den letzten Jahren eine immer stärkere Belastung des PA-Systems (Potentialausgleichssystem) mit hochfrequenten Strömen festgestellt werden. Die Ursachen dafür sind schnell auszumachen, wenn man die zunehmende Anzahl von drehzahlgeregelten Antrieben bei einem gleichzeitig steigenden Automatisierungsgrad der Maschinen/Anlagen betrachtet.

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Bei einem Fehlertelegramm handelt es sich um ein fehlerhaft übertragenes Telegramm. Die Ursachen dafür können logischer und physikalischer Natur sein – was elektromagnetische Störeinflüsse einschließt. Schon ein einzelner Telegrammfehler kann der Datenkommunikation schaden und damit die Stabilität des Netzwerks gefährden. Deshalb gelten zerstörte Telegramme auch als kritische Protokollereignisse, die die zuständigen Instandhalter auf den Plan rufen sollten. Mit den INspektoren® für PROFIBUS, PROFINET und AS-Interface können Fehlertelegramme erkannt und als Trigger für Alarme definiert werden, sodass ein rechtzeitiges Eingreifen möglich ist. Im PROFINET hilft das Zusammenspiel von INspektor® und Topologiesoftware PROscan® Active, die Fehlerquelle rasch zu lokalisieren.

Industrial Information Technology (IIT) fungiert als Bindeglied zwischen IT- und OT-Bereich. Mit ihrer Hilfe werden Daten aus dem OT-Bereich gewonnen und in die IT transportiert, die nicht im direkten Zusammenhang mit der Maschinen- und Anlagensteuerung stehen, aber für die Prozesskontrolle und Optimierung von entscheidender Bedeutung sind, z.B. Qualitätsüberwachung/Auswertung, Logistik, Materialfluss. Mehr ...

Indirekte Instandhaltungskosten sind Ausgaben, die während Ausfallzeiten anfallen, jedoch nicht unmittelbar mit der Reparatur oder Wartung von Anlagen zusammenhängen. Diese Kosten, wie Produktionsausfallkosten, Überstunden, Qualitätsverluste und weitere, haben erhebliche Auswirkungen auf das Betriebsergebnis eines Unternehmens. Eine genaue Untersuchung indirekter Instandhaltungskosten verdeutlicht die Dringlichkeit für Unternehmen, effektive Instandhaltungsstrategien zu implementieren, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und finanzielle Verluste zu minimieren. Mehr ...

Industrial Security ist ein Oberbegriff für alle Vorkehrungen, die Kommunikationsnetze automatisierter Produktionsanlagen vor unberechtigten Zugriffen und/oder vor deren Folgen schützen. Während der Fokus der IT darauf liegt, Daten per Firewall, Virenschutz, Webfilter, Datenverschlüsselung u.v.m. nach außen abzuschotten, verlangt die digitale Fabrik der Zukunft auch zuverlässigen Schutz nach innen. Dabei besteht die Herausforderung darin, dass der für IT-Netzwerke geltende Ansatz nicht 1:1 auf die vernetzte Produktion übertragbar ist: Jedoch dürfen Sicherheitsmaßnahmen, die die Zugriffe auf das OT-Netzwerk regulieren, nicht die Datenübertragung auf der Feldebene oder zwischen der Feld- und Leitebene einschränken bzw. behindern. Dies würde den Anforderungen an eine kontinuierliche Produktion zuwiderlaufen. Mehr ...

Die ISA/IEC 62443 ist eine internationale Norm für die Sicherheit von Netzwerk- und Informationssystemen in der industriellen Automatisierung. Sie adressiert die wachsende Komplexität von OT-Netzwerken und bietet Richtlinien für Integration, Sicherheitsbewertung, -management und -kontrolle sowie Defense in Depth. Wesentliche Konzepte sind Sicherheitslevels, Blocking und Logging. Eine professionelle Netzwerkplanung gemäß der Norm ist entscheidend für langfristige Sicherheit und Stabilität von OT-Systemen. Mehr ...

„Ungenauigkeiten“ oder „Varianzen“ bei der Übertragung digitaler Signale werden in der Fachsprache Jitter genannt. Im PROFINET wird die Abweichung von der eingestellten zur realen Aktualisierungsrate als Jitter bezeichnet. Sie kann messtechnisch nachgewiesen werden und erlaubt Rückschlüsse auf die Stabilität der PROFINET-Kommunikation. Bezogen auf ein einzelnes Telegramm bedeutet Jitter „Zeitverzug“: Der Telegrammjitter entspricht also jenem Abschnitt des Sendeintervalls eines jedes Teilnehmers, der die eingestellte Aktualisierungsrate übersteigt. Dieser Zeitverzug sollte 50% der eingestellten Aktualisierungsrate nicht überschreiten, um sicherzustellen, dass der Controller mit aktuellen Daten arbeitet. Andernfalls sinkt die Qualität der Netzwerkkommunikation und die Anlagenverfügbarkeit ist gefährdet.

Das Lastverhältnis tritt in verschiedenen technischen Bereichen als Kenngröße in Erscheinung. Bei der Betrachtung von Kommunikationsnetzen lässt sich mit seiner Hilfe quantifizieren, wie sich übertragene Datenmengen zueinander verhalten. So wird z.B. die zyklische PROFINET-Kommunikation zur übrigen Kommunikation im Netzwerk (TCP/IP-Verkehr u.a.) ins Verhältnis gesetzt, um die Netzwerkqualität zu analysieren. Für eine stabile Kommunikation im PROFINET empfiehlt sich ein Lastverhältnis >100:1, was eine ausgewogene Netzlast und eine moderate Aktualisierungsrate voraussetzt. Diese Herangehensweise verlängert den Lebenszyklus der Anlage, denn sie senkt das Risiko, dass es zu Discards, Jitter oder anderen Qualitätsproblemen bei der Datenübertragung kommt.

Leckstrom ist elektrischer Strom, der an beeinträchtigten bzw. unwirksamen Isolatoren entsteht und über Leiter fließt, die nicht für ihn vorgesehen sind. Im industriellen Kontext spricht man von Leckstrom, wenn sich elektrischer Strom durch induktive, kapazitive oder galvanische Einkopplungen auf geschirmten Leitungen oder dem Potentialausgleich (PA) ausbreitet. Häufig treten Einkopplungen bei Stark- und Schwachstromleitern auf, etwa wenn Motor- und Datenleitungen sehr dicht neben einander verlegt sind. Hochfrequente Verbraucher, wie sie in der modernen Prozessautomatisierung vorkommen, begünstigen solche Einkopplungen. Mehr ...

Es werden redundante physische Ringtopologien in industrielle Netzwerke wie PROFINET oder Industrial Ethernet ausgelegt, d.h. die freien Enden einer linienförmigen Netztopologie werden zu einem Ring zusammengeschlossen. Das dazu verfügbare Medienredundanz-Protokoll sorgt für eine schleifenfreie Netztopologie und die Überwachung von Kommunikationsunterbrechungen.

Warum brauche ich einen MRP-Ring? Um die Produktivität und Qualität in der industriellen Produktion zu erhöhen, muss die Verfügbarkeit von automatisierten Maschinen und Anlagen maximiert werden. Mehr ...

Mithilfe der Netzlast lässt sich die Belastung von Strom- und Kommunikationsnetzen bewerten: Wird die Netzkapazität angemessen genutzt? Oder ist das Netzwerk falsch dimensioniert? Auch im PROFINET ist die Netzlast eine entscheidende Größe für die Netzwerkplanung. Sie gibt an, wie groß der Datendurchsatz pro Zeiteinheit in der Verbindung zweier Geräte ist. Die Netzlast korreliert mit weiteren Parametern, die die Kommunikationsqualität beeinflussen – darunter Aktualisierungsrate, Linientiefe, Lastverhältnis u.a. Da der Anteil azyklischer Kommunikation im Zeitalter der Industrie 4.0 weiter zunehmen wird, sollte so viel Kapazität wie möglich für sie freigehalten werden – andernfalls ist die Betriebsstabilität gefährdet. Indu-Sol und die PI empfehlen deshalb am Port der Steuerung eine zyklische Netzlast von <20%.

Eine Netzwerkdiagnose dient nicht nur der Abnahme und Ist-Analyse von Netzwerken, sondern ermöglicht auch die gezielte Fehlerbehebung bei Netzwerkstörungen. Diese können physikalische und logische Ursachen haben, welche einmalig, sporadisch oder permanent auftreten. In einfachen Büronetzwerken reicht meist schon ein Softwaretool aus, um eine erfolgreiche Diagnose durchzuführen. Bei komplexeren Netzwerken, gerade im industriellen Bereich, entstehen Fehler häufig im Zusammenspiel mehrerer Faktoren. In solchen Fällen erfordert eine Netzwerkdiagnose mehrere Schritte: angefangen bei der Analyse des Datenverkehrs über die Signalbewertung bis hin zur Kabelmessung. Mehr ...

Als Netzwerktopologie bezeichnet man den Aufbau eines Netzwerks, wobei zwischen physikalischer und logischer Topologie unterschieden wird. Die physikalische Topologie beschreibt die Anordnung aller Geräte einschließlich der Struktur ihrer Verkabelung, während sich die logische Topologie auf den Datenverkehr bezieht. Sie gibt an, welche Wege die Daten zwischen den Geräten zurücklegen. Die logische Topologie muss nicht der physikalischen folgen. Letztere bildet vielmehr eine Art Rahmen, innerhalb dessen mal mehr, mal weniger Varianten einer logischen Struktur realisiert werden können. Mehr ...

Netzwerküberwachung im industriellen Kontext bedeutet, komplexe Datenwege zu verstehen, ihren Zustand zu kennen und ihre kontinuierliche Verfügbarkeit zu gewährleisten. Dies setzt voraus, dass Qualität und Security des Datenverkehrs jederzeit stabil bleiben. Zwei Entwicklungen erschweren diese Aufgabe: Zum einen wächst die Zahl der Zugriffspunkte auf die Netzwerke, weil automatisierte Produktionsanlagen zunehmend vernetzt werden. Zum anderen erhöht sich der Anteil azyklischer gegenüber zyklischer Kommunikation, weil Maschinen immer besser in der Lage sind, miteinander zu kommunizieren und ihre Arbeitsabläufe selbstständig zu organisieren. Eine zeitgemäße Netzwerküberwachung muss deshalb folgende zentrale Fragen beantworten: Wer hat wann, was, mit wem, auf welchem Weg kommuniziert? Mehr ...

Beeinträchtigungen in der industriellen Datenkommunikation können durch elektromagnetische Einflüsse auftreten, obwohl Geräte und Komponenten in Ordnung sind. Um dem vorzubeugen, kommt dem Aufbau eines geeigneten Potentialausgleichsystems bereits in der Planungsphase eine entscheidende Bedeutung zu. Mit dem zunehmenden Einsatz höherfrequenter Leistungselektronik in automatisierten Anlagen steigt die Belastung der Geräte zusätzlich an, sodass eine neue Art Potentialausgleich erforderlich wird – das vermaschte Potentialausgleichsystem (MESH-BN). Durch eine Vielzahl von kurzen Verbindungen zwischen den Geräten und allen elektrisch leitfähigen Elementen der Anlage werden Maschen geschaffen, welche die Belastung der Geräte durch die Aufteilung der Ströme nachweislich reduzieren.

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Der Indu-Sol PowerUp Netzwerkservice bietet maßgeschneiderte Lösungen für Unternehmen im produzierenden Gewerbe, um die Netzwerkleistung zu optimieren und die Produktionszuverlässigkeit zu erhöhen. Der Service richtet sich speziell an Werksleiter, Produktionsleiter, Instandhaltungsleiter, OT-Security-Manager und SCADA-Netzwerkexperten und bietet umfassende Unterstützung zur Sicherung und Verbesserung der Netzwerkinfrastruktur. Mehr ...

Der SIEDS-Sensor von Indu-Sol verbindet Condition Monitoring und Cyber Security für Brownfield-Anlagen. Er erfasst zehn physikalische Eigenschaften, ermöglicht präzise Anlagenüberwachung ohne Redundanz und automatisiert die Instandhaltung. Die Integration des SIEDS steigert die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen in der digitalen Transformation. Mehr ...

Eine moderne Strommesszange misst Gleich- und Wechselströme eines stromführenden Leiters über das magnetische Feld, das ihn umgibt. Zu diesem Zweck ist sie mit einer geteilten Messklemme ausgestattet, die über einen seitlichen Hebelgriff geöffnet und geschlossen wird. Im geöffneten Zustand nimmt die Zange den Leiter auf. Im geschlossenen Zustand erfolgt die Messung. Am Spalt der Messklemme befindet sich ein Hall-Effekt-Sensor, der die magnetische Flussdichte erfasst. Mithilfe dieser physikalischen Größe errechnet das Messgerät die Stromstärke im Leiter. Mehr ...

Fehlende Telegramme bei der Datenübertragung werden auch Telegrammlücken genannt. Sie können verschiedene Ursachen haben: Verkabelungsprobleme, Discards oder Telegrammfehler. Store-and-Forward-Switche prüfen Telegramme und leiten fehlerhafte Exemplare nicht weiter. Sie reißen dadurch Lücken in Datenpakete. Auch veraltete Firmwarestände können Telegrammlücken nach sich ziehen, wenn die betroffenen Geräte dadurch nicht mehr alle Telegramme weiterleiten oder selbst „vergessen“, ein Telegramm abzusenden. PROFINET akzeptiert laut Standardeinstellung drei aufeinander folgende, fehlende Telegramme. Für eine stabile Netzwerkkommunikation ist allerdings jede Telegrammlücke ein Qualitätsproblem.

Als Trusted Zone wird in der Automatisierungstechnik der OT-Netzwerkbereich bezeichnet, wenn er entweder physisch vom IT-Netzwerk getrennt ist oder mithilfe von Routern, Firewalls oder Layer-3-Switches von ihm abgeschirmt wird. Das Konzept der Trusted Zone bietet eine prekäre Sicherheit, weil es nur so lange Bestand hat, bis es innerhalb der Zone zu einem unberechtigten Zugriff auf Schaltschränke, Netzwerkports oder Programmierzugänge kommt. Zwar scheint es unrealistisch, sämtliche Sicherheitslücken für Angriffe von innen zu schließen, andererseits kann die Sicherheit effektiv erhöht werden – z.B. durch eine permanente Überwachung der Kommunikation, bei der unbekannte Teilnehmer oder Programmierzugriffe auf die Steuerung detektiert werden.

Ein zentraler Vorteil von ethernetbasierten Industrienetzwerken ist es, dass verschiedene Protokolle über die selbe Netzwerkinfrastruktur kommunizieren können. Dies führt in PROFINET-Netzwerken dazu, dass sowohl der zeitkritische (zyklische) Datenverkehr zur Steuerung der Automatisierungsprozesse als auch der nicht zeitkritische (azyklische) Datenverkehr anderer Quellen das selbe Netzwerk benutzen.Um die rechtzeitige Ankunft zeitkritischer Telegramme in ethernetbasierten Netzwerken sicherzustellen, hat die IEEE Arbeitsgruppe 802.1 eine Reihe von Maßnahmen standardisiert, die unter dem Namen Time-Sensitive Networking (TSN) zusammengefasst werden. 

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Vagabundierende Ströme sind Störströme, die über einen nicht für sie vorgesehenen Leiter fließen. Sie treten nicht nur im Starkstrombereich auf, sondern überall, wo ein geringer Übergangswiderstand zwischen zwei Leitern besteht. Dies kann auch die Leitungen industrieller Netzwerke betreffen. Hier fließen höherfrequente Ströme, die im dazugehörigen PE/PA (BN)-Leiter durch induktive und kapazitive Einkopplungen Leckströme hervorrufen, welche im günstigen Fall über den Potentialausgleich zurückfließen oder im ungünstigen Fall den Schirm der Datenleitungen als Rückstrompfad nutzen. Dies kann sowohl den Datenverkehr, als auch die angeschlossenen Geräte stören. Mehr ...

In der Prozessautomatisierung bezeichnet die Zykluszeit jene Zeitspanne, in der das Produktionsprogramm einmal durchläuft. Übertragen auf Kommunikationsnetzwerke entspricht dieser Durchlauf der Zeit, die die Steuerung benötigt, um das zyklische Programm abzuarbeiten, das Prozessabbild zu aktualisieren und alle weiteren Systemaufgaben zu erfüllen. Im PROFIBUS werden während dieses „Buszyklusses“ die Ausgangsdaten vom Master auf den Slave und die Eingangsdaten vom Slave auf den Master kopiert. Im PROFINET gilt das gleiche Prinzip für Controller und I/O-Devices – allerdings ist ein Zyklus hier erst abgeschlossen, wenn das Paket zur Uhrensynchronisation übertragen wurde.