EtherNet/IP: Az ipari hálózatok szabványos kommunikációs protokollja

Az EtherNet/IP egy széles körben használt Ethernet-alapú terepi busz a szabványos Ethernet technológia ipari automatizálásban való megvalósításához. De mi is az az EtherNet/IP pontosan? Hogyan működik? És milyen előnyöket kínál az EtherNet/IP?

Az EtherNet/IP a következő előnyöket kínálja:

• Egyidejű vezérlés, konfigurálás és adatgyűjtés a hálózatban
• Kompatibilitás az Ethernet protokollal
• Magas átviteli sebesség

Bevezetés a technológiába

Az EtherNet/IP™ 2001-ben került bevezetésre, és ma a legfejlettebb, bevált és legteljesebb ipari Ethernet hálózati megoldás a gyártás és a folyamatautomatizálás területén. Az EtherNet/IP egy olyan hálózatcsalád tagja, amely a Common Industrial Protocolt (CIP™) valósítja meg felső rétegein. A CIP üzenetek és szolgáltatások átfogó csomagját öleli fel különféle gyártási és folyamatautomatizálási alkalmazásokhoz, beleértve a vezérlést, biztonságot, biztonságot, energiát, szinkronizálást, mozgást, konfigurációt és információkat. Valóban médiafüggetlen protokollként, amelyet világszerte több száz gyártó támogat, a CIP egységes kommunikációs architektúrát biztosít a felhasználók számára az egész gyártó vállalaton belül.

Az ipari rendszerek egyre inkább alkalmazzák az Ethernet-kapcsolatot, hogy megoldják a gyártók kulcsfontosságú Ipar 4.0 és intelligens gyári kommunikációs kihívásait. Ezek a kihívások közé tartozik az adatintegráció, a szinkronizálás, a peremcsatlakozás és a rendszer-együttműködés. Az Ethernet-csatlakozású gyárak nagyobb gyártási termelékenységet, valamint rugalmasabb és skálázhatóbb gyártást tesznek lehetővé az információtechnológiai (IT) és az üzemi technológiai (OT) hálózatok közötti összeköttetés révén. Ez lehetővé teszi a gyár minden területének megfigyelését és vezérlését egyetlen, zökkenőmentes, biztonságos és nagy sávszélességű hálózaton, amely támogatja az időkritikus kommunikációt. A skálázott számítástechnika és a robusztus kommunikációs infrastruktúra a csatlakoztatott gyár éltető eleme. Napjaink hálózatai a növekvő forgalmi terhelésekkel és az interoperabilitási kihívásokkal küzdenek számtalan protokollon keresztül, amelyek bonyolult, energiaigényes átjárókat igényelnek a forgalom lefordításához az egész gyárban. Az Ipari Ethernet egyetlen hálózaton oldja meg ezeket az együttműködési problémákat azáltal, hogy a kritikus determinisztikus teljesítményt zökkenőmentesen biztosítja a gyár szélén.

Az EtherNet/IP előnyei:

• Szabványosított és folyamatosan fejlődő
• Egyszerű integráció
• Nagy sebességű
• Nagy sávszélesség / nagy adatcsomagok
• Magas címzési képesség (több eszköz nagyobb távolságra)
• Diagnostics
• Egyszerűbb kapcsolat a vállalattal – jobb konvergencia.
• Széles körben elérhető / alacsonyabb áron
• Csökkentett képzés (informatikai ismeretek hasznosítása)

 

---

Miért van ez a lehetőség az érzékelőinknél?

Először is, az Ethernet/IP egy széles körben támogatott protokoll, amely több száz eszközzel használható. Például az Ethernet/IP-vel lehetséges egy automatizálási rendszer felépítése, és az egyes komponensek könnyen kommunikálhatnak egymással. Mivel ezt a kommunikációs protokollt széles körben alkalmazzák az egész iparágban, a legjobb összetevőt számos lehetőség közül lehet kiválasztani egy adott munkához, nem pedig bizonyos gyártók eszközeire korlátozva. Ezenkívül az Ethernet/IP maximális rugalmasságot tesz lehetővé a jövőbeni rendszerbővítéshez, beleértve a digitális I/O vagy távoli érzékelők bármikor történő hozzáadását.

Az Ethernet/IP használatával a vállalatok időt és pénzt takarítanak meg a rendszer tervezése és fejlesztése során. Az Ethernet/IP képes vezérlésre és konfigurációkezelésre, valamint adatcserére, ahol egyes protokollok csak adatcserét tesznek lehetővé. A kommunikációhoz csak Ethernet kábelek szükségesek. Ez eleve csökkenti a rendszerhez szükséges vezetékek mennyiségét, ami csökkenti a vezetékezési költségeket, valamint időt és pénzt takarít meg a rendszerbe történő bekötések tervezése során, valamint a vezetékek működtetéséhez szükséges munkaerőt.

Az Ethernet/IP protokoll azt is lehetővé teszi a gyártók számára, hogy több információt gyűjtsenek be eszközeikről. Például az Ethernet/IP használható a motor energiafogyasztásának vagy hőmérsékletének közlésére. Ezek az adatok jobb diagnosztikára vagy előrejelző karbantartásra használhatók, ami segít intelligensebb, több üzemidővel rendelkező gépek fejlesztésében, ami további költségmegtakarítást eredményez.

Az Ethernet/IP-t számos rendszerben alkalmazzák, mert ez az egyik legátfogóbb és legköltséghatékonyabb ipari protokoll, számos ok miatt. Az idő és a költségek megtakarítása érdekében fontos, hogy a jelek a lehető leggyorsabbak és legpontosabbak legyenek.

Összefoglaló:

• Az adatok azonnal elérhetők, így az üzleti vezetők valós idejű betekintést kaphatnak automatizálási rendszerükbe.
• A műszereiből származó adatok eloszthatók a termelő vállalaton belül.
• Elemezze a gyártási folyamatokat a lehetséges és közelgő problémák azonosítása és az általános teljesítmény javítása érdekében.

---

Könnyű integrálhatóság és karbantartás

Rugalmas integráció és konfiguráció

• Csatlakozás minden EtherNet/IP rendszerhez (PLC, PAC, DCS)
• Gazdag eszközleíró fájl (EDS) az eszközparaméterek átfogó eléréséhez
• Alkalmazásspecifikus bemeneti összeállítások a megfelelő információk kiválasztásához, amelyekre szükség van, anélkül, hogy szükségtelenül növelné a hálózat terhelését
• Az implicit és explicit üzenetküldés hozzáférést biztosít a diagnosztikához, ellenőrzéshez és felügyelethez, valamint olyan fejlett funkciókhoz, mint az összegzés vagy a koncentrációmérés
• Kevesebb időt vesz igénybe az új eszközök integrálása a vezérlőrendszerbe, mivel a vezetékezéshez nincs szükség speciális ismeretekre, a technikus bármilyen ipari Ethernet kábelt használhat.
• Mivel a legtöbb kereskedelmi terepi eszköz ugyanazt a protokollt használja, lehetséges a márkák és eszközök közötti együttműködés.
• Felhasználók Rheonics Az érzékelők akár 22 paramétert is monitorozhatnak, például viszkozitást, sűrűséget, hőmérsékletet, koncentrációt, kinematikai viszkozitást és még sok mást, mindezt valós időben az Ethernet/IP segítségével.
• A belső intelligens algoritmusnak köszönhetően az ügyfél az üzembe helyezés során meghatározhatja az érzékelő tisztaságát és állapotát, és ez az információ Ethernet/IP-n keresztül mindig elérhető.

Egyszerűbb karbantartás.

• Továbbfejlesztett karbantartási folyamatok, például az eszközdiagnosztika közvetlen elérése az integrált webszerver segítségével.
• Csökkentse az eszközcsere idejét az automatikus eszközkonfigurációval (ADC).
• Segítségével Rheonics érzékelők segítségével a technikusok gyorsan észlelhetik a mérési hibák okát a szonda belső integritásának ellenőrzésével.
• Valós időben nyomon követheti az áramellátás állapotát, és lehetővé teszi a mérésekkel kapcsolatos bármilyen probléma hibaelhárítását.

---

A protokoll előnyei

Mérnökök számára

• Optimalizált mérnöki hatékonyság, például az eszközillesztők (EDS) közvetlenül a fedélzeten történő használatával, és nincs szükség további átjárókra.
• Csökkentett üzembe helyezési idő például azáltal, hogy az összes eszközt közvetlenül a rendszerből konfigurálják, és konfigurációs összeállításokat használnak a plug-and-play műveletek engedélyezéséhez.

Kezelőknek és karbantartóknak

• Jobb működési teljesítmény, például gazdagabb valós idejű adatok biztosításával a döntéshozatalhoz
• A karbantartási folyamatok továbbfejlesztése, például a diagnosztikához való közvetlen hozzáférés az integrált webszerveren és a plug-and-play eszközcserén keresztül

Főbb jellemzők:

• Közös átjárhatóság a Rockwell/Allen-Bradley vezérlőrendszerekkel
• Készenléti eszközök (I/O modulok, vezérlők, meghajtók, átjárók stb.)
• Készen lévő Ethernet hardver, például útválasztók, kapcsolók, kábelezések használata)
• Könnyű rendszerintegráció a CIP (Common Industrial Protocol) használatával
• Az EtherNet/IP™ szabvány. Az EIP-t kezelő csoport, az Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) egységes, átfogó szabványt biztosít, amely minden EtherNet/IP™ szállítóra és termékre vonatkozik.
• Azonnali eszközfelismerés hálózati csomópontként
• Rendszerintegrációs fájl (EDS) közvetlenül feltölthető az eszközről
• Nincs szükség adatleképezésre, automatikus populáció
• Prediktív karbantartási támogatás megbízható diagnosztikai adatokon keresztül
• Integrált webszerver diagnosztikához és távoli eléréshez
• FDT/DTM technológia kiterjesztett eszközkonfigurációhoz, eszközinformációkhoz és eszközállapot-kezeléshez

Az EtherNet/IP egyetlen, méretezhető hálózati megoldást biztosít az ipari felhasználóknak a nagy teljesítményű, valós idejű alkalmazásokhoz.

---

Rheonics Szakvélemény

Néhány tipikus alkalmazás, és ahol az EtherNet/IP protokollt telepítettük:

• SRD érzékelő Ethernet/IP-vel a sűrűségméréseket egy másik mérőbe is betáplálhatjuk, amely rendszeres sűrűségfrissítést igényel, hogy más változókat egy algoritmuson keresztül meghatározhasson.
• A különféle előételekhez használt tésztakeverék viszkozitása.
• Rétegelt lemez ragasztó gyártás
• A folyamat során mérje meg a viszkozitást vízbázisú tinta esetén
• Tüzelőgázok ellátása
• Feldolgozó üzemek élelmiszergyártáshoz, valamint az italiparhoz és a tejüzemekhez
• Automatizálás és vezérlés víz/szennyvízkezeléshez
• Előétel élelmiszeripari termékek
• Ragasztás
• Vízbázisú tinta

Megvalósítás (magas szint, hálózati nézet)

Forrás: EtherNet/IP Industrial Ethernet for the Internet of Things | https://indico.cern.ch/event/611566/attachments/1412034/2162094/PUB00295R3_EtherNet-IP_Seminar_EN_CERN.pdf

PLC-k és automatizálási platformok, ahol az EtherNet/IP-t használják:

• Allen Bradley PLC-Studio 5000
• Omron PLC – NCStudio
• WAGO PLC – Codesys

---

A Szervezetről

Az 1995-ben alapított ODVA egy globális szövetség, amelynek tagjai a világ vezető automatizálási vállalatai. Az ODVA küldetése a nyitott, interoperábilis információs és kommunikációs technológiák fejlesztése az ipari automatizálás területén. Az ODVA alapvető technológiájának és tagságának elsődleges közös érdekének ismeri el médiafüggetlen hálózati protokollját, a Common Industrial Protocol-t vagy „CIP-et” – és a CIP hálózati adaptációit – EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet és ControlNet. A termelési rendszerek jövőbeni interoperabilitása és a termelési rendszerek más rendszerekkel való integrációja érdekében az ODVA a kereskedelmi forgalomban kapható (COTS) és a szabványos, nem módosított Internet és Ethernet technológiák alkalmazását veszi alapul, ahol csak lehetséges. Ezt az elvet példázza az EtherNet/IP – a világ első számú ipari Ethernet hálózata.