EtherNet/IP: Het standaardprotocol voor communicatie in industriële netwerken

EtherNet/IP is een veelgebruikte op Ethernet gebaseerde veldbus voor het implementeren van standaard Ethernet-technologie in industriële automatisering. Maar wat is EtherNet/IP precies? Hoe werkt het? En welke voordelen biedt EtherNet/IP?

EtherNet/IP biedt u de volgende voordelen:

• Gelijktijdige besturing, configuratie en verzameling van gegevens in een netwerk
• Compatibiliteit met het Ethernet-protocol
• Hoge transmissiesnelheid

Inleiding tot de technologie

EtherNet/IP™ werd geïntroduceerd in 2001 en is vandaag de dag de meest ontwikkelde, bewezen en complete industriële Ethernet-netwerkoplossing die beschikbaar is voor productie- en procesautomatisering. EtherNet/IP is een lid van een familie van netwerken die het Common Industrial Protocol (CIP™) op de bovenste lagen implementeert. CIP omvat een uitgebreide reeks berichten en services voor een verscheidenheid aan productie- en procesautomatiseringstoepassingen, waaronder besturing, veiligheid, beveiliging, energie, synchronisatie, beweging, configuratie en informatie. Als een echt media-onafhankelijk protocol dat wordt ondersteund door honderden leveranciers over de hele wereld, biedt CIP gebruikers een uniforme communicatie-architectuur in de hele productieonderneming.

Industriële systemen maken steeds vaker gebruik van Ethernet-connectiviteit om de belangrijkste Industrie 4.0- en slimme fabriekscommunicatie-uitdagingen van fabrikanten op te lossen. Deze uitdagingen omvatten data-integratie, synchronisatie, edge-connectiviteit en systeeminteroperabiliteit. Ethernet-verbonden fabrieken maken hogere productieproductiviteit en flexibelere en schaalbare productie mogelijk door connectiviteit tussen informatietechnologie (IT) en operationele technologie (OT) netwerken mogelijk te maken. Hierdoor kunnen alle delen van de fabriek worden bewaakt en bestuurd op een enkel, naadloos, veilig netwerk met hoge bandbreedte dat tijdkritische communicatie ondersteunt. Scaled computing en een robuuste communicatie-infrastructuur vormen de levensader van de verbonden fabriek. De netwerken van vandaag worstelen met toenemende verkeersbelasting en interoperabiliteitsuitdagingen tussen talloze protocollen die complexe, energieverslindende gateways vereisen om verkeer door de fabriek te vertalen. Industrial Ethernet lost deze interoperabiliteitsproblemen op een enkel netwerk op door kritieke deterministische prestaties naadloos te leveren aan de rand van de fabriek.

Voordelen van EtherNet/IP:

• Gestandaardiseerd en continu in ontwikkeling
• Eenvoudige integratie
• High speed
• Hoge bandbreedte / grote datapakketten
• Hoge adresseringsmogelijkheden (meer apparaten over grotere afstanden)
• Diagnostiek
• Eenvoudigere verbinding met ondernemingen – betere convergentie.
• Op grote schaal beschikbaar / lagere kosten
• Minder training (gebruik maken van IT-kennis)

Waarom hebben we deze optie bij onze sensoren?

Ten eerste is Ethernet/IP een breed ondersteund protocol dat met honderden apparaten kan worden gebruikt. Met Ethernet/IP is het bijvoorbeeld mogelijk om een ​​automatiseringssysteem te bouwen en alle componenten eenvoudig met elkaar te laten communiceren. Omdat dit communicatieprotocol in de hele branche algemeen wordt toegepast, kan het beste onderdeel worden gekozen uit vele opties voor een bepaalde taak, in plaats van beperkt te zijn tot apparaten van bepaalde fabrikanten. Bovendien biedt Ethernet/IP maximale flexibiliteit voor toekomstige systeemuitbreidingen, inclusief de mogelijkheid om op elk moment digitale I/O of afstandssensoren toe te voegen.

Het gebruik van Ethernet/IP helpt bedrijven ook tijd en geld te besparen bij het ontwerpen en ontwikkelen van een systeem. Ethernet/IP kan besturings- en configuratiebeheer uitvoeren en gegevens uitwisselen, terwijl u met sommige protocollen alleen gegevens kunt uitwisselen. Voor communicatie zijn alleen Ethernet-kabels nodig. Dit vermindert inherent de hoeveelheid bedrading die nodig is voor een systeem, wat de bedradingskosten verlaagt en tijd en geld bespaart bij het ontwerpen van de bedrading in het systeem, evenals de arbeid die nodig is om de bedrading te laten lopen.

Het Ethernet/IP-protocol stelt fabrikanten ook in staat om meer informatie van hun apparaten te verzamelen. Ethernet/IP kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het stroomverbruik of de temperatuur van een motor te communiceren. Deze gegevens kunnen worden gebruikt voor betere diagnostiek of voorspellend onderhoud, wat helpt bij het ontwikkelen van intelligentere machines met meer uptime, wat resulteert in verdere kostenbesparingen.

Ethernet/IP wordt in veel systemen gebruikt omdat het om verschillende redenen een van de meest uitgebreide en kosteneffectieve industriële protocollen is. Om tijd en kosten te besparen, is het belangrijk om signalen te hebben die zo snel en nauwkeurig mogelijk zijn.

Overzicht:

• Gegevens zijn direct toegankelijk om bedrijfsleiders een realtime beeld te geven van hun automatiseringssysteem.
• Gegevens van uw instrumentatie kunnen door de hele productieorganisatie worden verspreid.
• Analyseer productieprocessen om potentiële en toekomstige problemen te identificeren en de algehele prestaties te verbeteren.

Gemak van integratie en onderhoud

Flexibele integratie en configuratie

• Maak verbinding met alle EtherNet/IP-systemen (PLC, PAC, DCS)
• Uitgebreid apparaatbeschrijvingsbestand (EDS) voor uitgebreide toegang tot apparaatparameters
• Applicatiespecifieke invoermodules voor het selecteren van de juiste informatie die u nodig hebt, zonder de netwerkbelasting onnodig te verhogen
• Impliciete en expliciete berichtgeving bieden toegang tot diagnostiek, verificatie en monitoringoring evenals geavanceerde functionaliteiten, zoals totaliseren of concentratiemeting
• Het kost minder tijd om nieuwe apparaten in het besturingssysteem te integreren omdat er geen speciale vaardigheden nodig zijn voor bedrading, de technicus kan elke industriële Ethernet-kabel gebruiken.
• Aangezien de meeste commerciële veldapparatuur hetzelfde protocol gebruiken, is interoperabiliteit tussen merken en apparaten mogelijk.
• gebruikers van Rheonics sensoren kunnen tot 22 parameters monitoren, zoals viscositeit, dichtheid, temperatuur, concentratie, kinematische viscositeit en meer, allemaal in realtime met Ethernet/IP.
• Dankzij het interne slimme algoritme kan een klant tijdens de inbedrijfstelling de reinheid en status van de sensor bepalen, en deze informatie is altijd toegankelijk via Ethernet/IP.

Vereenvoudigd onderhoud

• Verbeterde onderhoudsprocessen, bijv. door directe toegang tot apparaatdiagnose via de geïntegreerde webserver.
• Verkort de vervangingstijd van apparaten met Automatic Device Configuration (ADC).
• Met Rheonics sensoren kunnen technici snel de oorzaak van eventuele fouten in metingen opsporenoring de interne integriteit van de sonde.
• Bewaak de status van de voeding in realtime en maak het mogelijk om elk probleem met de metingen op te lossen.

Voordelen van dit protocol

Voor ingenieurs

• Geoptimaliseerde engineering-efficiëntie, bijvoorbeeld door gebruik te maken van apparaatstuurprogramma's (EDS) direct aan boord en waardoor er geen extra gateways nodig zijn.
• Verkorte inbedrijfstellingstijd, bijvoorbeeld door alle apparaten rechtstreeks vanuit het systeem te configureren en door configuratiemodules te gebruiken om plug-and-play-bewerkingen mogelijk te maken.

Voor operators en onderhoudspersoneel

• Betere operationele prestaties, bijvoorbeeld door rijkere real-time gegevens te bieden voor besluitvorming
• Verbeteringen aan onderhoudsprocessen, zoals directe toegang tot diagnose via de geïntegreerde webserver en plug-and-play-apparaatuitwisseling

Hoogtepunten:

• Gemeenschappelijke interoperabiliteit met besturingssystemen van Rockwell/Allen-Bradley
• Gemakkelijke beschikbaarheid van apparaten (I/O-modules, controllers, aandrijvingen, gateways enz.)
• Gebruik van kant-en-klare Ethernet-hardware zoals routers, switches, bekabeling)
• Eenvoudige systeemintegratie met behulp van het CIP (Common Industrial Protocol)
• EtherNet/IP™ is een standaard. De groep die EIP beheert, de Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), zorgt voor een consistente, uitgebreide standaard die van toepassing is op alle EtherNet/IP™-leveranciers en -producten
• Onmiddellijke apparaatherkenning als netwerkknooppunt
• Systeemintegratiebestand (EDS) direct te uploaden vanaf het apparaat
• Geen gegevenstoewijzing nodig, automatische populatie
• Voorspellende onderhoudsondersteuning door betrouwbare diagnosegegevens
• Geïntegreerde webserver voor diagnose en toegang op afstand
• FDT/DTM-technologie voor uitgebreide apparaatconfiguratie, asset-informatie en asset-gezondheidsbeheer

EtherNet/IP biedt industriële gebruikers één enkele, schaalbare netwerkoplossing voor krachtige, real-time toepassingen.

Rheonics Expertise

Enkele typische toepassingen en waar we het EtherNet/IP-protocol hebben geïmplementeerd, zijn:

• SRD-sensor met Ethernet/IP kunnen we dichtheidsmetingen invoeren in een andere meter die periodieke dichtheidsupdates vereist om andere variabelen te bepalen via een algoritme.
• Viscositeit van beslagmix die wordt toegepast op verschillende aperitiefproducten.
• Fabricage van multiplexlijm
• Meet tijdens het proces de viscositeit voor inkt op waterbasis
• Levering van brandstofgassen
• Verwerkingsinstallaties voor de voedselproductie en in de drankenindustrie en zuivelfabrieken
• Automatisering en besturing voor water-/afvalwaterbehandeling
• Voorgerecht voedingsproducten
• Lijmen
• Inkt op waterbasis

Implementatie (hoog niveau, netwerkweergave)

Bron: EtherNet/IP Industrial Ethernet voor het internet der dingen | https://indico.cern.ch/event/611566/attachments/1412034/2162094/PUB00295R3_EtherNet-IP_Seminar_EN_CERN.pdf

PLC's en automatiseringsplatforms waarbij EtherNet/IP wordt gebruikt met:

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

Over de organisatie

ODVA, opgericht in 1995, is een wereldwijde vereniging waarvan de leden bestaan ​​uit 's werelds toonaangevende automatiseringsbedrijven. De missie van ODVA is het bevorderen van open, interoperabele informatie- en communicatietechnologieën in industriële automatisering. ODVA erkent zijn media-onafhankelijke netwerkprotocol, het Common Industrial Protocol of "CIP" - en de netwerkaanpassingen van CIP - EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet en ControlNet - als zijn kerntechnologie en het primaire gemeenschappelijke belang van zijn lidmaatschap. Voor toekomstige interoperabiliteit van productiesystemen en de integratie van de productiesystemen met andere systemen, omarmt ODVA waar mogelijk de adoptie van commercial-off-the-shelf (COTS) en standaard, ongewijzigde internet- en ethernettechnologieën als leidend principe. Dit principe wordt geïllustreerd door EtherNet/IP – 's werelds nummer één industrieel Ethernet-netwerk.

Rheonics dichtheidsmeters en viscositeitsmeters kunnen uitgevoerd worden als sonde en als doorstroomsystemen voor installatie in tanks, proceslijnen en reactoren. Alle Rheonics-producten zijn ontworpen om onder extreme condities te kunnen functioneren, dit zijn hoge temperaturen, intensief schokken, trillingen, abrasieve vloeistoffen en chemicaliën.