EtherNet/IP: Standardni protokol za komunikaciju u industrijskim mrežama

EtherNet/IP je široko korištena sabirnica polja temeljena na Ethernetu za implementaciju standardne Ethernet tehnologije u industrijskoj automatizaciji. Ali što je točno EtherNet/IP? Kako radi? A koje prednosti nudi EtherNet/IP?

EtherNet/IP nudi vam sljedeće prednosti:

• Istodobna kontrola, konfiguracija i prikupljanje podataka u mreži
• Kompatibilnost s Ethernet protokolom
• Velika brzina prijenosa

Uvod u tehnologiju

EtherNet/IP™ je predstavljen 2001. godine i danas je najrazvijenije, dokazano i cjelovito rješenje industrijske Ethernet mreže dostupno za automatizaciju proizvodnje i procesa. EtherNet/IP je član obitelji mreža koje implementiraju Common Industrial Protocol (CIP™) na svojim gornjim slojevima. CIP obuhvaća sveobuhvatan skup poruka i usluga za razne aplikacije za proizvodnju i automatizaciju procesa, uključujući kontrolu, sigurnost, sigurnost, energiju, sinkronizaciju, kretanje, konfiguraciju i informacije. Kao protokol koji je istinski neovisan o medijima koji podržavaju stotine dobavljača diljem svijeta, CIP korisnicima pruža jedinstvenu komunikacijsku arhitekturu u cijelom proizvodnom poduzeću.

Industrijski sustavi sve više usvajaju Ethernet povezivost kako bi riješili ključne izazove industrije 4.0 i pametne tvorničke komunikacije. Ti izazovi uključuju integraciju podataka, sinkronizaciju, rubno povezivanje i interoperabilnost sustava. Tvornice povezane s Ethernetom omogućuju veću proizvodnu produktivnost i fleksibilniju i skalabilniju proizvodnju omogućavanjem povezivanja između mreža informacijske tehnologije (IT) i operativne tehnologije (OT). To omogućuje da se sva područja tvornice nadziru i kontroliraju na jednoj, besprijekornoj, sigurnoj mreži velike propusnosti koja podržava komunikaciju kritičnu za vrijeme. Skalirano računalstvo i robusna komunikacijska infrastruktura temelj su povezane tvornice. Današnje mreže bore se s sve većim prometnim opterećenjem i izazovima interoperabilnosti kroz bezbroj protokola koji zahtijevaju složene pristupe koji zahtijevaju energiju za prevođenje prometa u cijeloj tvornici. Industrijski Ethernet rješava ove probleme interoperabilnosti na jednoj mreži isporučujući kritične determinističke performanse neprimjetno do ruba tvornice.

Prednosti EtherNet/IP-a:

• Standardiziran i kontinuirano se razvija
• Jednostavna integracija
• High speed
• Visoka propusnost / veliki paketi podataka
• Visoka sposobnost adresiranja (više uređaja na većim udaljenostima)
• Dijagnostika
• Jednostavnije povezivanje s poduzećem – bolja konvergencija.
• Široko dostupan / niža cijena
• Smanjena obuka (iskoristite IT znanje)

Zašto imamo tu opciju s našim senzorima?

Prvo, Ethernet/IP je široko podržan protokol koji se može koristiti sa stotinama uređaja. Na primjer, s Ethernet/IP-om moguće je izgraditi sustav automatizacije i lako omogućiti da svaka komponenta komunicira jedna s drugom. Budući da je ovaj komunikacijski protokol široko prihvaćen u cijeloj industriji, najbolja komponenta može se odabrati između mnogih opcija za određeni posao, umjesto da bude ograničena na uređaje određenih proizvođača. Dodatno, Ethernet/IP omogućuje maksimalnu fleksibilnost za buduće proširenje sustava, uključujući mogućnost dodavanja digitalnih I/O ili daljinskih senzora u bilo kojem trenutku.

Korištenje Ethernet/IP-a također pomaže tvrtkama uštedjeti vrijeme i novac kada dizajniraju i razvijaju sustav. Ethernet/IP može obavljati kontrolu i upravljanje konfiguracijom, kao i razmjenu podataka, dok vam neki protokoli dopuštaju samo razmjenu podataka. Za komunikaciju su potrebni samo Ethernet kabeli. To inherentno smanjuje količinu ožičenja koja je potrebna za sustav, što smanjuje troškove ožičenja i štedi vrijeme i novac prilikom projektiranja ožičenja u sustav, kao i rad potreban za pokretanje ožičenja.

Ethernet/IP protokol također omogućuje proizvođačima prikupljanje više informacija sa svojih uređaja. Na primjer, Ethernet/IP se može koristiti za komunikaciju potrošnje energije ili temperature motora. Ovi se podaci mogu koristiti za bolju dijagnostiku ili prediktivno održavanje, što pomaže u razvoju inteligentnijih strojeva s više vremena rada, što rezultira daljnjim uštedama.

Ethernet/IP je implementiran u mnogim sustavima jer je jedan od najopsežnijih i najisplativijih industrijskih protokola iz raznih razloga. Da biste uštedjeli vrijeme i troškove, važno je imati signale koji su što brži i točniji.

Sažetak:

• Podacima se može pristupiti trenutno kako bi poslovni čelnici imali uvid u njihov sustav automatizacije u stvarnom vremenu.
• Podaci iz vaše instrumentacije mogu se distribuirati u cijelom proizvodnom poduzeću.
• Analizirajte proizvodne procese kako biste identificirali potencijalne i nadolazeće probleme i poboljšali ukupni učinak.

Jednostavnost integracije i održavanja

Fleksibilna integracija i konfiguracija

• Povežite se na sve EtherNet/IP sustave (PLC, PAC, DCS)
• Bogata datoteka opisa uređaja (EDS) za sveobuhvatan pristup parametrima uređaja
• Ulazni sklopovi specifični za aplikaciju za odabir pravih informacija koje su vam potrebne, bez nepotrebnog povećanja mrežnog opterećenja
• Implicitno i eksplicitno slanje poruka donosi pristup dijagnostici, provjeri i nadzoruoring kao i napredne funkcionalnosti, kao što su zbrajanje ili mjerenje koncentracije
• Potrebno je manje vremena za integraciju novih uređaja u upravljački sustav jer za ožičenje nisu potrebne posebne vještine, tehničar može koristiti bilo koji industrijski Ethernet kabel.
• Budući da većina komercijalnih uređaja na terenu koristi isti protokol, moguća je interoperabilnost između marki i uređaja.
• Korisnici Rheonics senzori mogu pratiti do 22 parametra kao što su viskoznost, gustoća, temperatura, koncentracija, kinematička viskoznost i više, sve u stvarnom vremenu uz Ethernet/IP.
• Zahvaljujući internom pametnom algoritmu, korisnik može odrediti čistoću senzora i status tijekom puštanja u rad, a ove informacije su uvijek dostupne putem Etherneta/IP-a.

Pojednostavljeno održavanje

• Poboljšani procesi održavanja, npr. izravnim pristupom dijagnostici uređaja pomoću integriranog web poslužitelja.
• Smanjite vrijeme zamjene uređaja pomoću automatske konfiguracije uređaja (ADC).
• Korištenjem Rheonics senzora, tehničari mogu brzo detektirati uzrok svake pogreške u mjerenjima putem monitoring unutarnji integritet sonde.
• Pratite status napajanja u stvarnom vremenu i omogućuje rješavanje bilo kakvih problema s mjerenjima.

Prednosti ovog protokola

Za inženjere

• Optimizirana inženjerska učinkovitost, na primjer, korištenjem upravljačkih programa uređaja (EDS) izravno na brodu i eliminiranjem potrebe za dodatnim pristupnicima.
• Smanjeno vrijeme puštanja u rad, na primjer, konfiguriranjem svih uređaja izravno iz sustava i korištenjem konfiguracijskih sklopova za omogućavanje plug-and-play operacija.

Za operatere i osoblje za održavanje

• Bolja operativna izvedba, npr. pružanjem bogatijih podataka u stvarnom vremenu za donošenje odluka
• Poboljšanja procesa održavanja, kao što je izravan pristup dijagnostici putem integriranog web poslužitelja i plug-and-play razmjena uređaja

Glavne značajke:

• Zajednička interoperabilnost s kontrolnim sustavima Rockwell/Allen-Bradley
• Spremna dostupnost uređaja (I/O moduli, kontroleri, pogoni, pristupnici itd.)
• Upotreba standardnog Ethernet hardvera kao što su usmjerivači, prekidači, kablovi)
• Jednostavna integracija sustava pomoću CIP (Common Industrial Protocol)
• EtherNet/IP™ je standard. Grupa koja upravlja EIP-om, Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) osigurava dosljedan, sveobuhvatan standard koji se primjenjuje na sve dobavljače i proizvode EtherNet/IP™
• Trenutačno prepoznavanje uređaja kao mrežnog čvora
• Datoteka integracije sustava (EDS) koja se može izravno prenijeti s uređaja
• Nije potrebno mapiranje podataka, automatska populacija
• Podrška za prediktivno održavanje putem pouzdanih dijagnostičkih podataka
• Integrirani web poslužitelj za dijagnostiku i daljinski pristup
• FDT/DTM tehnologija za proširenu konfiguraciju uređaja, informacije o imovini i upravljanje zdravljem imovine

EtherNet/IP pruža industrijskim korisnicima jedno, skalabilno mrežno rješenje za aplikacije visokih performansi u stvarnom vremenu.

Rheonics Ekspertiza

Nekoliko tipičnih aplikacija i gdje smo implementirali EtherNet/IP protokol su:

• SRD senzor s Ethernet/IP-om možemo unijeti mjerenja gustoće u drugi mjerač koji zahtijeva periodična ažuriranja gustoće kako bi se algoritmom odredile druge varijable.
• Viskoznost smjese za tijesto koja se nanosi na razne prehrambene proizvode za predjela.
• Proizvodnja ljepila za šperploču
• Izmjerite viskoznost u procesu za tintu na bazi vode
• Opskrba gorivnim plinovima
• Postrojenja za preradu hrane kao i u industriji pića i mljekarama
• Automatizacija i kontrola za pročišćavanje vode/otpadnih voda
• Predjelo prehrambeni proizvodi
• Ljepila
• Tinta na bazi vode

Implementacija (visoka razina, mrežni prikaz)

Izvor: EtherNet/IP Industrial Ethernet za Internet stvari | https://indico.cern.ch/event/611566/attachments/1412034/2162094/PUB00295R3_EtherNet-IP_Seminar_EN_CERN.pdf

PLC-ovi i platforme za automatizaciju na kojima se EtherNet/IP koristi sa:

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

O Organizaciji

Osnovana 1995. godine, ODVA je globalna udruga čiji članovi čine vodeće svjetske tvrtke za automatizaciju. Misija ODVA-e je unaprijediti otvorene, interoperabilne informacijske i komunikacijske tehnologije u industrijskoj automatizaciji. ODVA prepoznaje svoj medijski neovisni mrežni protokol, Common Industrial Protocol ili “CIP” – i mrežne prilagodbe CIP-a – EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet i ControlNet – kao svoju temeljnu tehnologiju i primarni zajednički interes svog članstva. Za buduću interoperabilnost proizvodnih sustava i integraciju proizvodnih sustava s drugim sustavima, ODVA prihvaća prihvaćanje komercijalnih gotovih (COTS) i standardnih, nemodificiranih Internet i Ethernet tehnologija kao vodeći princip gdje god je to moguće. Ovo načelo oslikava EtherNet/IP – industrijska Ethernet mreža broj jedan u svijetu.

Rheonics mjerači gustoće i viskoziteta dostupni su kao sonde i protočni sustavi za ugradnju u spremnike, procesne linije i reaktore. svi Rheonics proizvodi su dizajnirani da izdrže najteža procesna okruženja, visoke temperature, visoku razinu udara, vibracije, abrazive i kemikalije.