Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää EtherNet/IP:stä ja IIoT:stä

Saatat huomata nykyään vähemmän Ethernet-laitteita, kun langaton verkko tulee yhä suositummaksi, mutta Ethernet on edelleen olennainen osa jokapäiväistä elämäämme – olipa kyseessä sitten ensisijainen internetyhteytesi tai älytelevisiosi. Teollisuusympäristöissä Ethernet edustaa merkittävää kehitystä. EtherNet/IP sisältää tunnetun "IP:n", joka on samanlainen kuin mitä käytät internetyhteyden muodostamiseen. Tässä yhteydessä se kuitenkin tarkoittaa Industrial Protocolia, älykästä mukautusta teollisiin sovelluksiin.

Kenttämittalaitteet voidaan yhdistää Ethernetin kautta käyttämällä kaapeleita ja liittimiä, jotka muistuttavat kotitalouksissa käytettäviä kaapeleita. Tietysti teollisuussovellukset vaativat järeämpiä versioita kestämään vaativia olosuhteita, mutta periaate on sama. Toisin sanoen ymmärrät jo paljon näiden "uusien" teollisten Ethernet-laitteiden toiminnasta. Kun olemme nyt selvittäneet, miten tuttu tämä teknologia todellisuudessa on, syvennytään yksityiskohtiin, jotka erottavat sen muista.

1990-luvulla ControlNet International Ltd:n pieni tiimi alkoi kehittää jotain, josta lopulta tuli EtherNet IP. Vuoteen 2000 mennessä yritys ymmärsi, että hankkeen edistämiseksi tarvitaan lisätukea. Joukkorahoitus ei tuolloin ollut vaihtoehto, joten yritys valitsi perinteiset keinot.

He ryhtyivät kumppaniksi Open DeviceNet Vendors Associationin (ODVA) kanssa. Se on vuonna 1995 perustettu automaatiovalmistajien organisaatio. ODVA suostui tekemään yhteistyötä EtherNet/IP:n kehittämisessä. Vuonna 2009 alkuperäiset kehittäjät siirsivät täyden vastuun protokollasta ODVA:lle ja sen jäsenille. Nykyään ODVA ylläpitää ja edistää Common Industrial Protocol (CIP™) -protokollaa ja siihen liittyviä teknologioita, mukaan lukien ControlNet®, CompoNet® ja DeviceNet®.

Protokollakehityksen lisäksi ODVA varmistaa toimittajien ja järjestelmien yhteentoimivuuden – monimutkainen haaste teollisuusautomaatiossa. Organisaatio kannattaa kaupallisten off-the-shelf (COTS) -komponenttien ja muokkaamattomien internet- ja Ethernet-teknologioiden käyttöä integroinnin ja käyttöönoton helpottamiseksi.

EtherNet/IP perustuu CIP:hen ja noudattaa Open Systems Interconnection (OSI) -mallia sekä TCP/UDP-standardia. Se on joustava luokkansa paras Ethernet-verkko ja avoin IEC-standardi. Sen avulla voit yhdistää kenttäantureita, ohjaimia ja ohjausjärjestelmiä samaan verkkoon.

Sen toteutus on laaja, joten löydät myös tehonsäätimet (moottorit, pehmytkäynnistimet jne.) ja erilliset säätimet (Safety I/IO, robotit jne.). Mahdollisuuksia on runsaasti, sillä verkkoon voivat liittyä myös IP-kamerat, WiFi ja IP-puhelimet. Kaikki nämä ominaisuudet osoittavat, että EtherNet/IP on enemmän kuin valmis IIoT-laajennukseen.

Sen sijaan, että kuvaamme tässä koko standardin, luettelemme tärkeimmät kohdat, jotka sinun tulee tietää:

• IEEE 802.3: Standardi, Ethernet, Tarkkuusaikaprotokolla (IEEE-1588)
• IEC: Kansainvälinen sähkötekninen komissio – IEC 61158
• ODVA: Yleinen teollisuusprotokolla (CIP)
• IETF: Internet Engineering Task Force, vakiomuotoinen internetprotokolla (IP)

Lisäksi EtherNet/IP lisää CIP:n istuntotasolle, mutta se noudattaa myös OSI-malliprotokollakehystä. Katso kuvaa:

Lopulta sinulla voi olla monia tapoja kommunikoida. Fyysinen kerros mahdollistaa langattomat, kuparikaapelit, kuidut ja paljon muuta. Sitten datalinkkikerros mahdollistaa erilaisia ​​standardeja fyysisestä kerroksesta riippuen – esimerkiksi IEEE 802.3 (kuitu), IEEE 802.3 tai 802.1 (kupari) ja IEEE 802.11 (WiFi).

Jopa uudessa kehittyneessä fyysisessä kerroksessa (Ethernet-APL) on 2 johtoa vain virtaa ja tiedonsiirtoa varten, myös räjähdysvaarallisilla alueilla!

Ethernet-teknologia on kokenut todellisen kehityksen 10 Mbps:n väylä-/puutopologiasta ja vuoro- ja kaksisuuntaisesta tiedonsiirrosta 100 Mbps:ään ja 1 Gbps:ään, täysin kaksisuuntaiseen ja kytkin-/reititinpohjaiseen tähtitopologiaan. Tämän kehityksen ansiosta Ethernet-verkot pystyivät tukemaan kriittisiä teollisuusjärjestelmiä.

EtherNet/IP on aktiivinen infrastruktuuri, jossa verkkosegmentit käyttävät pisteestä - pisteeseen -yhteyksiä tähtitopologiassa. Tämän topologian ydin on kerroksen 2 ja kerroksen 3 kytkimien yhteenliittäminen. Nämä kytkimet tukevat monia pisteestä - pisteeseen solmuja.

EtherNet/IP-verkko voi myös tukea lineaarisia ja yksittäisiä vikasietoisia rengastopologioita. Tätä varten se käyttää upotettuja kytkimiä ja Device Level Ring (DLR) -teknologiaa. Nämä vaihtoehtoiset topologiat voidaan yhdistää optimoimaan kaapelin reititystä ja tiedonsiirtoasetteluja.

Vaikka voisimme mennä syvälle EtherNet/IP-verkon teknisiin yksityiskohtiin, tämä on lyhyt ja ytimekäs tiivistelmä, jossa vastataan kolmeen pääkysymykseen. Vastaukset antavat sinulle hyvän pohjan verkon parempaan ymmärtämiseen.

Joten EtherNet/IP perustuu TCP/UDP IP -standardiin, mutta mitä se tarkoittaa? TCP (transmission control protocol) tarjoaa luotettavan, mutta hitaan tiedonsiirron yksittäislähetyspaketissa tai kehyksessä. Esimerkiksi sähköpostit ja verkon selaaminen käyttävät TCP-yhteyksiä ja ovat tärkeitä diagnostiikkatietojen siirrossa, kun taas UDP on hyödyllinen I/O-datalle automaatio- tai ohjaussovelluksessa.

Nyt kun siirrymme UDP:hen (user datagram protocol), saamme paljon nopeamman yhteyden, mutta siitä puuttuu varmuus siitä, että siirretyt tiedot menevät vastaanottimeen.  Täällä meillä on täsmälähetys-, ryhmälähetys- ja yleislähetyspaketteja tai kehyksiä, esimerkiksi musiikin tai videon suoratoistoon.

Kyllä, EtherNet/IP kehitettiin mahdollistamaan rinnakkaiselo muiden TCP/IP-sovellusten kanssa. Tässä on joitain esimerkkejä TCP/IP-sovelluksista, joita markkinoilla tulee usein vastaan:

• HTTP – hypertekstin siirtoprotokolla
• SNMP – yksinkertainen verkonhallintaprotokolla
• Modbus/TCP
• OPC UA

Verkko koostuu keskeisistä elementeistä, jotka mahdollistavat viestinnän laitteiden ja ohjausjärjestelmän välillä. EtherNet/IP:ssä on kolme luokkaa, jotka tunnistavat komponentit ja miten niitä käytetään.

• Skanneri: Skanneriluokka kartoittaa verkon tulo- ja lähtömuuttujat sykleissä, jotka määritellään päivitysajan mukaan. Esimerkkejä: PLC:t ja ohjaimet
• Viestintä: Viestiluokka tukee eksplisiittistä viestintää reaaliaikaisen I/O-datan sijaan. Esimerkkejä: diagnostiikka, verkon konfigurointityökalut, SCADA & HMI -järjestelmät
• Adapteri: Adapteriluokka tarjoaa laitekohtaisia ​​ominaisuuksia laitteissa, joissa on sisäänrakennettu EtherNet/IP-protokolla. Esimerkkejä: anturit, venttiilit, yhdyskäytävät.

EtherNet/IP on digitaalista viestintää, joka laajentaa näköalojamme integraatioon ja tiedonkäyttöön. NAMUR NOA -konseptia noudattaen voit saada tietoa suoraan verkostasi reunalaitteella ja lähettää sen erilaisiin pilvipalveluihin. Esimerkiksi Endress+Hauserin Netilion -ekosysteemi tukee nyt EtherNet/IP-laitteita useilla tavoilla; voit käyttää niitä Analytics-, Library-, Health- ja Value-palveluissa ja kolmannen osapuolen laitteissa Analyticsissa ja Libraryssa. Nämä palvelut parantavat dataasi ja tarjoavat sinulle oikeat tiedot missä tahansa. Jokaisella palvelulla on tärkeitä etuja päivittäisissä työtehtävissä.

IIoT-palvelut ovat helppo tapa saada relevantteja näkökulmia kenttälaitteistasi. Ne tarjoavat sinulle mukavan ja turvallisen tavan integroida pilveen ja astua eteenpäin toimialallasi, edetä uudelle tasolle kunnossapidossa, tehostaa tuotantoa ja paljon muuta.