EtherNet/IP: Das Standardprotokoll für die Kommunikation in industriellen Netzwerken

EtherNet/IP ist ein weit verbreiteter Ethernet-basierter Feldbus zur Implementierung von Standard-Ethernet-Technologie in der industriellen Automatisierung. Aber was ist EtherNet/IP genau? Wie funktioniert es? Und welche Vorteile bietet EtherNet/IP?

EtherNet/IP bietet Ihnen folgende Vorteile:

• Gleichzeitige Steuerung, Konfiguration und Sammlung von Daten in einem Netzwerk
• Kompatibilität mit dem Ethernet-Protokoll
• Hohe Übertragungsgeschwindigkeit

Einführung in die Technik

EtherNet/IP™ wurde 2001 eingeführt und ist heute die am weitesten entwickelte, bewährte und vollständigste industrielle Ethernet-Netzwerklösung für die Fertigungs- und Prozessautomatisierung. EtherNet/IP ist ein Mitglied einer Familie von Netzwerken, die das Common Industrial Protocol (CIP™) auf seinen oberen Schichten implementiert. CIP umfasst eine umfassende Suite von Nachrichten und Diensten für eine Vielzahl von Fertigungs- und Prozessautomatisierungsanwendungen, einschließlich Steuerung, Sicherheit, Energie, Synchronisierung, Bewegung, Konfiguration und Information. Als wirklich medienunabhängiges Protokoll, das von Hunderten von Anbietern auf der ganzen Welt unterstützt wird, bietet CIP Benutzern eine einheitliche Kommunikationsarchitektur im gesamten Fertigungsunternehmen.

Industrielle Systeme setzen zunehmend auf Ethernet-Konnektivität, um die wichtigsten Herausforderungen der Industrie 4.0 und der intelligenten Fabrikkommunikation zu lösen. Zu diesen Herausforderungen gehören Datenintegration, Synchronisation, Edge-Konnektivität und Systeminteroperabilität. Mit Ethernet verbundene Fabriken ermöglichen eine höhere Fertigungsproduktivität sowie eine flexiblere und skalierbarere Fertigung, indem sie die Konnektivität zwischen Netzwerken der Informationstechnologie (IT) und der Betriebstechnologie (OT) ermöglichen. Dadurch können alle Bereiche der Fabrik über ein einziges, nahtloses, sicheres Netzwerk mit hoher Bandbreite überwacht und gesteuert werden, das zeitkritische Kommunikation unterstützt. Skaliertes Computing und eine robuste Kommunikationsinfrastruktur sind das Lebenselixier der vernetzten Fabrik. Heutige Netzwerke kämpfen mit zunehmender Verkehrslast und Interoperabilitätsherausforderungen über unzählige Protokolle hinweg, die komplexe, leistungshungrige Gateways erfordern, um den Verkehr in der gesamten Fabrik zu übersetzen. Industrial Ethernet löst diese Interoperabilitätsprobleme in einem einzigen Netzwerk, indem es kritische deterministische Leistung nahtlos bis an den Rand der Fabrik liefert.

Vorteile von EtherNet/IP:

• Standardisiert & kontinuierlich weiterentwickelnd
• Einfache Integration
• Hohe Geschwindigkeit
• Hohe Bandbreite / große Datenpakete
• Hohe Adressierbarkeit (mehr Geräte über größere Distanzen)
• Diagnose
• Einfachere Verbindung zum Unternehmen – bessere Konvergenz.
• Weit verbreitet / niedrigere Kosten
• Reduzierte Schulung (Nutzung von IT-Wissen)

Warum haben wir diese Option bei unseren Sensoren?

Erstens ist Ethernet/IP ein weithin unterstütztes Protokoll, das mit Hunderten von Geräten verwendet werden kann. Beispielsweise ist es mit Ethernet/IP möglich, ein Automatisierungssystem aufzubauen und alle Komponenten einfach miteinander kommunizieren zu lassen. Da dieses Kommunikationsprotokoll in der gesamten Branche weit verbreitet ist, kann die beste Komponente aus vielen Optionen für eine bestimmte Aufgabe ausgewählt werden, anstatt auf Geräte bestimmter Hersteller beschränkt zu sein. Darüber hinaus ermöglicht Ethernet/IP maximale Flexibilität für zukünftige Systemerweiterungen, einschließlich der Möglichkeit, jederzeit digitale I/O oder Remote-Sensoren hinzuzufügen.

Die Verwendung von Ethernet/IP hilft Unternehmen außerdem, Zeit und Geld zu sparen, wenn sie ein System entwerfen und entwickeln. Ethernet/IP kann Steuerungs- und Konfigurationsmanagement sowie Datenaustausch durchführen, während einige Protokolle nur den Datenaustausch zulassen. Für die Kommunikation werden nur Ethernet-Kabel benötigt. Dies reduziert von Natur aus die für ein System erforderliche Verdrahtungsmenge, was die Verdrahtungskosten reduziert und Zeit und Geld beim Entwerfen der Verdrahtung in das System sowie den Arbeitsaufwand spart, der zum Ausführen der Verdrahtung erforderlich ist.

Das Ethernet/IP-Protokoll ermöglicht es Herstellern auch, mehr Informationen von ihren Geräten zu sammeln. Beispielsweise kann Ethernet/IP verwendet werden, um den Stromverbrauch oder die Temperatur eines Motors zu kommunizieren. Diese Daten können für eine bessere Diagnose oder vorausschauende Wartung verwendet werden, was dazu beiträgt, intelligentere Maschinen mit längerer Betriebszeit zu entwickeln, was zu weiteren Kosteneinsparungen führt.

Ethernet/IP wird in vielen Systemen eingesetzt, da es aus verschiedenen Gründen eines der umfassendsten und kostengünstigsten Industrieprotokolle ist. Um Zeit und Kosten zu sparen, ist es wichtig, möglichst schnelle und genaue Signale zu haben.

Zusammenfassung:

• Auf die Daten kann sofort zugegriffen werden, um Führungskräften einen Echtzeit-Einblick in ihr Automatisierungssystem zu geben.
• Daten aus Ihrer Instrumentierung können im gesamten Produktionsunternehmen verteilt werden.
• Analysieren Sie Produktionsprozesse, um potenzielle und bevorstehende Probleme zu identifizieren und die Gesamtleistung zu verbessern.

Einfache Integration und Wartung

Flexible Integration und Konfiguration

• Verbindung zu allen EtherNet/IP-Systemen (SPS, PAC, DCS)
• Umfangreiche Gerätebeschreibungsdatei (EDS) für umfassenden Zugriff auf Geräteparameter
• Anwendungsspezifische Eingabebaugruppen zur Auswahl der richtigen Informationen, die Sie benötigen, ohne die Netzwerklast unnötig zu erhöhen
• Implizite und explizite Nachrichten ermöglichen den Zugriff auf Diagnose, Verifizierung und Überwachungoring sowie erweiterte Funktionalitäten wie Summierung oder Konzentrationsmessung
• Die Integration neuer Geräte in das Steuerungssystem nimmt weniger Zeit in Anspruch, da für die Verkabelung keine besonderen Kenntnisse erforderlich sind und der Techniker jedes industrielle Ethernet-Kabel verwenden kann.
• Da die meisten kommerziellen Feldgeräte dasselbe Protokoll verwenden, ist eine Interoperabilität zwischen Marken und Geräten möglich.
• Benutzer von Rheonics Sensoren können bis zu 22 Parameter wie Viskosität, Dichte, Temperatur, Konzentration, kinematische Viskosität und mehr überwachen, alles in Echtzeit mit Ethernet/IP.
• Aufgrund des internen intelligenten Algorithmus kann ein Kunde die Sensorsauberkeit und den Status während der Inbetriebnahme bestimmen, und diese Informationen sind immer über Ethernet/IP zugänglich.

Vereinfachte Wartung

• Verbesserte Wartungsprozesse, z. B. durch direkten Zugriff auf die Gerätediagnose über den integrierten Webserver.
• Reduzieren Sie die Zeit für den Austausch von Geräten mit der automatischen Gerätekonfiguration (ADC).
• Durch die Nutzung Rheonics Sensoren können Techniker mithilfe von Monit schnell die Ursache von Messfehlern erkennenoring die interne Integrität der Sonde.
• Überwachen Sie den Status der Stromversorgung in Echtzeit und ermöglichen Sie die Fehlerbehebung bei Problemen mit den Messungen.

Vorteile dieses Protokolls

Für Ingenieure

• Optimierte Engineering-Effizienz, beispielsweise durch die Verwendung von Gerätetreibern (EDS) direkt an Bord und ohne zusätzliche Gateways.
• Reduzierte Inbetriebnahmezeit, zum Beispiel durch die Konfiguration aller Geräte direkt aus dem System und die Verwendung von Konfigurationsbaugruppen, um Plug-and-Play-Operationen zu ermöglichen.

Für Bediener und Wartungspersonal

• Bessere Betriebsleistung, z. B. durch Bereitstellung umfangreicherer Echtzeitdaten für die Entscheidungsfindung
• Verbesserungen der Wartungsprozesse, wie z. B. direkter Diagnosezugriff über den integrierten Webserver und Plug-and-Play-Geräteaustausch

Highlights:

• Gemeinsame Interoperabilität mit Rockwell/Allen-Bradley-Steuerungssystemen
• Sofortige Verfügbarkeit von Geräten (E/A-Module, Steuerungen, Antriebe, Gateways usw.)
• Einsatz handelsüblicher Ethernet-Hardware wie Router, Switches, Verkabelung)
• Einfache Systemintegration über das CIP (Common Industrial Protocol)
• EtherNet/IP™ ist ein Standard. Die Gruppe, die EIP verwaltet, die Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), stellt einen konsistenten, umfassenden Standard sicher, der für alle EtherNet/IP™-Anbieter und -Produkte gilt
• Sofortige Geräteerkennung als Netzwerkknoten
• Systemintegrationsdatei (EDS), die direkt vom Gerät hochgeladen werden kann
• Keine Datenzuordnung erforderlich, automatische Befüllung
• Vorausschauende Wartungsunterstützung durch zuverlässige Diagnosedaten
• Integrierter Webserver für Diagnose und Fernzugriff
• FDT/DTM-Technologie für erweiterte Gerätekonfiguration, Asset-Informationen und Asset-Health-Management

EtherNet/IP bietet industriellen Anwendern eine einzelne, skalierbare Netzwerklösung für Hochleistungs-Echtzeitanwendungen.

Rheonics Expertise

Einige typische Anwendungen und wo wir das EtherNet/IP-Protokoll eingesetzt haben, sind:

• SRD-Sensor mit Ethernet/IP können wir Dichtemessungen in ein anderes Messgerät einspeisen, das regelmäßige Dichteaktualisierungen erfordert, um andere Variablen durch einen Algorithmus zu bestimmen.
• Viskosität der Teigmischung, die auf verschiedene Vorspeisen-Nahrungsmittelprodukte aufgetragen wird.
• Herstellung von Sperrholzleim
• Messen Sie die Viskosität im Prozess für wasserbasierte Tinte
• Lieferung von Brenngasen
• Verarbeitungsanlagen für die Lebensmittelherstellung sowie in der Getränkeindustrie und Molkereien
• Automatisierung und Steuerung für die Wasser-/Abwasserbehandlung
• Vorspeise Lebensmittelprodukte
• Klebstoffe
• Tinte auf Wasserbasis

Implementierung (hohe Ebene, Netzwerksicht)

Quelle: EtherNet/IP Industrial Ethernet für das Internet der Dinge | https://indico.cern.ch/event/611566/attachments/1412034/2162094/PUB00295R3_EtherNet-IP_Seminar_EN_CERN.pdf

SPS und Automatisierungsplattformen, bei denen EtherNet/IP verwendet wird mit:

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

Über die Organisation

Die ODVA wurde 1995 gegründet und ist ein globaler Verband, dessen Mitglieder die weltweit führenden Automatisierungsunternehmen umfassen. Die Mission von ODVA ist die Förderung offener, interoperabler Informations- und Kommunikationstechnologien in der industriellen Automatisierung. Die ODVA erkennt ihr medienunabhängiges Netzwerkprotokoll, das Common Industrial Protocol oder „CIP“ – und die Netzwerkanpassungen von CIP – EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet und ControlNet – als ihre Kerntechnologie und das primäre gemeinsame Interesse ihrer Mitglieder an. Für die künftige Interoperabilität von Produktionssystemen und die Integration der Produktionssysteme mit anderen Systemen setzt ODVA wo immer möglich auf die Einführung von Commercial-Off-the-Shelf (COTS) und standardmäßigen, unveränderten Internet- und Ethernet-Technologien. Beispielhaft für dieses Prinzip steht EtherNet/IP – das weltweit führende industrielle Ethernet-Netzwerk.

Rheonics Dichtemessgeräte und Viskositätsmessgeräte sind als Sonden und Durchflusssysteme für den Einbau in Tanks, Prozessleitungen und Reaktoren erhältlich. Alle Rheonics Die Produkte sind so konzipiert, dass sie härtesten Prozessumgebungen, hohen Temperaturen, starken Stößen, Vibrationen, Schleifmitteln und Chemikalien standhalten.