EtherNet/IP: Standardowy protokół komunikacji w sieciach przemysłowych

EtherNet/IP to szeroko stosowana magistrala przemysłowa oparta na sieci Ethernet, służąca do wdrażania standardowej technologii Ethernet w automatyce przemysłowej. Ale czym dokładnie jest EtherNet/IP? Jak to działa? A jakie korzyści oferuje EtherNet/IP?

EtherNet/IP oferuje następujące korzyści:

• Jednoczesna kontrola, konfiguracja i zbieranie danych w sieci
• Kompatybilność z protokołem Ethernet
• Wysoka prędkość transmisji

Wprowadzenie do technologii

Sieć EtherNet/IP™ została wprowadzona w 2001 roku i obecnie jest najbardziej rozwiniętym, sprawdzonym i kompletnym rozwiązaniem sieci przemysłowej Ethernet, dostępnym do automatyzacji produkcji i procesów. EtherNet/IP jest członkiem rodziny sieci, która implementuje protokół Common Industrial Protocol (CIP™) w swoich wyższych warstwach. CIP obejmuje kompleksowy pakiet komunikatów i usług dla różnych zastosowań w produkcji i automatyzacji procesów, w tym sterowania, bezpieczeństwa, ochrony, energii, synchronizacji, ruchu, konfiguracji i informacji. Jako prawdziwie niezależny od mediów protokół, który jest obsługiwany przez setki dostawców na całym świecie, CIP zapewnia użytkownikom ujednoliconą architekturę komunikacji w całym przedsiębiorstwie produkcyjnym.

Systemy przemysłowe coraz częściej wykorzystują łączność Ethernet, aby rozwiązywać kluczowe wyzwania producentów związane z Przemysłem 4.0 i komunikacją w inteligentnych fabrykach. Wyzwania te obejmują integrację danych, synchronizację, łączność brzegową i interoperacyjność systemów. Fabryki połączone z siecią Ethernet umożliwiają wyższą wydajność produkcji oraz bardziej elastyczną i skalowalną produkcję, umożliwiając łączność między sieciami technologii informacyjnej (IT) i technologii operacyjnej (OT). Dzięki temu wszystkie obszary fabryki mogą być monitorowane i kontrolowane w jednej, płynnej, bezpiecznej i szerokopasmowej sieci, która obsługuje komunikację o znaczeniu krytycznym. Skalowane przetwarzanie i solidna infrastruktura komunikacyjna są siłą napędową połączonej fabryki. Dzisiejsze sieci borykają się z rosnącym obciążeniem ruchem i wyzwaniami w zakresie interoperacyjności w niezliczonych protokołach, które wymagają złożonych, energochłonnych bram do translacji ruchu w całej fabryce. Przemysłowy Ethernet rozwiązuje te problemy z interoperacyjnością w jednej sieci, dostarczając bezproblemowo krytyczną, deterministyczną wydajność na obrzeża fabryki.

Korzyści z EtherNet/IP:

• Standaryzacja i ciągły rozwój
• Prosta integracja
• Wysoka prędkość
• Wysoka przepustowość / duże pakiety danych
• Wysoka zdolność adresowania (więcej urządzeń na większych odległościach)
• Diagnostyka
• Prostsze połączenie z przedsiębiorstwem – lepsza konwergencja.
• Szeroko dostępny / niższy koszt
• Zredukowane szkolenia (wykorzystanie wiedzy informatycznej)

Dlaczego mamy taką opcję z naszymi czujnikami?

Po pierwsze, Ethernet/IP jest szeroko obsługiwanym protokołem, który może być używany z setkami urządzeń. Na przykład za pomocą Ethernet/IP można zbudować system automatyki i łatwo komunikować się ze sobą każdym komponentem. Ponieważ ten protokół komunikacyjny jest szeroko stosowany w całej branży, najlepszy komponent można wybrać spośród wielu opcji do konkretnego zadania, zamiast ograniczać się do urządzeń niektórych producentów. Ponadto Ethernet/IP zapewnia maksymalną elastyczność przyszłej rozbudowy systemu, w tym możliwość dodawania cyfrowych wejść/wyjść lub zdalnych czujników w dowolnym momencie.

Korzystanie z Ethernet/IP pomaga również firmom zaoszczędzić czas i pieniądze podczas projektowania i rozwijania systemu. Ethernet/IP może wykonywać sterowanie i zarządzanie konfiguracją, a także wymianę danych, podczas gdy niektóre protokoły pozwalają jedynie na wymianę danych. Do komunikacji potrzebne są tylko kable Ethernet. To z natury zmniejsza ilość okablowania wymaganego dla systemu, co zmniejsza koszty okablowania i oszczędza czas i pieniądze podczas projektowania okablowania w systemie, a także pracy potrzebnej do prowadzenia okablowania.

Protokół Ethernet/IP umożliwia również producentom zbieranie większej ilości informacji z ich urządzeń. Na przykład Ethernet/IP może służyć do informowania o zużyciu energii lub temperaturze silnika. Dane te można wykorzystać do lepszej diagnostyki lub konserwacji predykcyjnej, co pomaga opracowywać bardziej inteligentne maszyny o dłuższym czasie bezawaryjnej pracy, co skutkuje dalszymi oszczędnościami kosztów.

Ethernet/IP jest wdrażany w wielu systemach, ponieważ z wielu powodów jest to jeden z najbardziej wszechstronnych i opłacalnych protokołów przemysłowych. Aby zaoszczędzić czas i koszty, ważne jest, aby sygnały były jak najszybsze i jak najdokładniejsze.

Podsumowanie:

• Dostęp do danych można uzyskać natychmiast, aby zapewnić liderom biznesowym wgląd w ich system automatyzacji w czasie rzeczywistym.
• Dane z oprzyrządowania mogą być dystrybuowane w całym przedsiębiorstwie produkcyjnym.
• Analizuj procesy produkcyjne w celu identyfikacji potencjalnych i nadchodzących problemów oraz poprawy ogólnej wydajności.

Łatwość integracji i konserwacji

Elastyczna integracja i konfiguracja

• Połącz się ze wszystkimi systemami EtherNet/IP (PLC, PAC, DCS)
• Bogaty plik opisu urządzenia (EDS) dla wszechstronnego dostępu do parametrów urządzenia
• Specyficzne dla aplikacji zestawy wejściowe do wybierania właściwych informacji, których potrzebujesz, bez niepotrzebnego zwiększania obciążenia sieci
• Niejawne i jawne komunikaty zapewniają dostęp do diagnostyki, weryfikacji i monitorowaniaoring a także zaawansowane funkcjonalności, takie jak sumowanie czy pomiar stężenia
• Integracja nowych urządzeń z systemem sterowania zajmuje mniej czasu, ponieważ do okablowania nie są potrzebne żadne specjalne umiejętności, technik może użyć dowolnego przemysłowego kabla Ethernet.
• Ponieważ większość komercyjnych urządzeń terenowych korzysta z tego samego protokołu, możliwa jest interoperacyjność między markami i urządzeniami.
• Użytkownicy użytkownika Rheonics czujniki mogą monitorować do 22 parametrów, takich jak lepkość, gęstość, temperatura, stężenie, lepkość kinematyczna i inne, a wszystko to w czasie rzeczywistym za pośrednictwem sieci Ethernet/IP.
• Dzięki wewnętrznemu inteligentnemu algorytmowi klient może określić czystość czujnika i stan podczas uruchamiania, a informacje te są zawsze dostępne przez Ethernet/IP.

Uproszczona konserwacja

• Usprawnione procesy konserwacji, np. poprzez bezpośredni dostęp do diagnostyki urządzeń za pomocą zintegrowanego serwera WWW.
• Skróć czas wymiany urządzeń dzięki automatycznej konfiguracji urządzeń (ADC).
• Za pomocą Rheonics czujników, technicy mogą szybko wykryć przyczynę każdego błędu w pomiarach za pomocą monitoraoring integralność wewnętrzną sondy.
• Monitoruj stan zasilania w czasie rzeczywistym i umożliwia rozwiązywanie wszelkich problemów z pomiarami.

Korzyści z tego protokołu

Dla inżynierów

• Zoptymalizowana wydajność inżynierska, na przykład przy użyciu sterowników urządzeń (EDS) bezpośrednio na pokładzie i eliminacja potrzeby stosowania dodatkowych bram.
• Skrócony czas uruchamiania, na przykład dzięki konfiguracji wszystkich urządzeń bezpośrednio z systemu i użyciu zestawów konfiguracyjnych, aby umożliwić operacje typu „plug and play”.

Dla operatorów i personelu konserwacyjnego

• Lepsza wydajność operacyjna, np. poprzez dostarczanie bogatszych danych w czasie rzeczywistym do podejmowania decyzji
• Usprawnienia procesów konserwacji, takie jak bezpośredni dostęp do diagnostyki za pośrednictwem zintegrowanego serwera WWW i wymiany urządzeń typu plug-and-play

Highlights:

• Wspólna interoperacyjność z systemami sterowania Rockwell/Allen-Bradley
• Gotowa dostępność urządzeń (moduły I/O, sterowniki, napędy, bramki itp.)
• Korzystanie z gotowego sprzętu Ethernet, takiego jak routery, przełączniki, okablowanie)
• Łatwość integracji systemu przy użyciu protokołu CIP (Common Industrial Protocol)
• EtherNet/IP™ to standard. Grupa zarządzająca EIP, Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) zapewnia spójny, kompleksowy standard, który ma zastosowanie do wszystkich dostawców i produktów EtherNet/IP™
• Natychmiastowe rozpoznawanie urządzenia jako węzła sieciowego
• Plik integracji systemu (EDS) można przesłać bezpośrednio z urządzenia
• Brak konieczności mapowania danych, automatyczne populacje
• Wsparcie konserwacji predykcyjnej dzięki wiarygodnym danym diagnostycznym
• Zintegrowany serwer sieciowy do diagnostyki i zdalnego dostępu
• Technologia FDT/DTM do rozszerzonej konfiguracji urządzeń, informacji o zasobach i zarządzania stanem zasobów

EtherNet/IP zapewnia użytkownikom przemysłowym pojedyncze, skalowalne rozwiązanie sieciowe do wysokowydajnych aplikacji czasu rzeczywistego.

Rheonics Ekspertyza

Kilka typowych aplikacji, w których wdrożyliśmy protokół EtherNet/IP to:

• Czujnik SRD z Ethernet/IP możemy przesyłać pomiary gęstości do innego miernika, który wymaga okresowej aktualizacji gęstości w celu wyznaczenia innych zmiennych za pomocą algorytmu.
• Lepkość mieszanki rzadkiej stosowanej do różnych zakąskowych produktów spożywczych.
• Produkcja kleju do sklejki
• Zmierz lepkość w procesie dla atramentu na bazie wody
• Dostawa gazów opałowych
• Zakłady przetwórcze do produkcji żywności oraz w przemyśle napojów i mleczarni
• Automatyzacja i sterowanie uzdatnianiem wody/ścieków
• Przekąska produkty spożywcze
• Kleje
• Tusz na bazie wody

Wdrożenie (wysoki poziom, widok sieci)

Źródło: EtherNet/IP Ethernet przemysłowy dla Internetu rzeczy | https://indico.cern.ch/event/611566/attachments/1412034/2162094/PUB00295R3_EtherNet-IP_Seminar_EN_CERN.pdf

PLC i platformy automatyzacji, w których sieć EtherNet/IP jest używana z:

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

O organizacji

Założona w 1995 roku ODVA jest globalnym stowarzyszeniem, którego członkami są wiodące światowe firmy automatyzacyjne. Misją ODVA jest rozwijanie otwartych, interoperacyjnych technologii informacyjno-komunikacyjnych w automatyce przemysłowej. ODVA uznaje swój niezależny od mediów protokół sieciowy, Common Industrial Protocol lub „CIP” – oraz sieciowe adaptacje CIP – EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet i ControlNet – jako swoją podstawową technologię i główny wspólny interes członków. Dla przyszłej interoperacyjności systemów produkcyjnych i integracji systemów produkcyjnych z innymi systemami, ODVA przyjmuje jako zasadę przewodnią, wszędzie tam, gdzie to możliwe, komercyjne gotowe (COTS) i standardowe, niezmodyfikowane technologie internetowe i Ethernet. Przykładem tej zasady jest EtherNet/IP – wiodąca na świecie przemysłowa sieć Ethernet.

Rheonics gęstościomierze i lepkościomierze są dostępne jako sondy i systemy przepływowe do montażu w zbiornikach, liniach technologicznych i reaktorach. Wszystko Rheonics produkty są zaprojektowane tak, aby wytrzymać najcięższe warunki procesowe, wysoką temperaturę, wysoki poziom wstrząsów, wibracji, materiałów ściernych i chemikaliów.