EtherNet/IP: Il protocollo standard per la comunicazione nelle reti industriali

EtherNet/IP è un bus di campo basato su Ethernet ampiamente utilizzato per l'implementazione della tecnologia Ethernet standard nell'automazione industriale. Ma cos'è esattamente EtherNet/IP? Come funziona? E quali vantaggi offre EtherNet/IP?

EtherNet/IP offre i seguenti vantaggi:

• Controllo, configurazione e raccolta simultanea di dati in una rete
• Compatibilità con il protocollo Ethernet
• Alta velocità di trasmissione

Introduzione alla tecnologia

EtherNet/IP™ è stato introdotto nel 2001 e oggi è la soluzione di rete Ethernet industriale più sviluppata, collaudata e completa disponibile per la produzione e l'automazione dei processi. EtherNet/IP è un membro di una famiglia di reti che implementa il Common Industrial Protocol (CIP™) ai suoi livelli superiori. CIP comprende una suite completa di messaggi e servizi per una varietà di applicazioni di produzione e automazione dei processi, inclusi controllo, sicurezza, protezione, energia, sincronizzazione, movimento, configurazione e informazioni. Essendo un protocollo realmente indipendente dai media, supportato da centinaia di fornitori in tutto il mondo, CIP offre agli utenti un'architettura di comunicazione unificata in tutta l'azienda manifatturiera.

I sistemi industriali stanno adottando sempre più la connettività Ethernet per risolvere le sfide chiave dell'Industria 4.0 e della comunicazione delle fabbriche intelligenti dei produttori. Queste sfide includono l'integrazione dei dati, la sincronizzazione, la connettività edge e l'interoperabilità del sistema. Gli stabilimenti collegati a Ethernet consentono una maggiore produttività manifatturiera e una produzione più flessibile e scalabile consentendo la connettività tra le reti informatiche (IT) e operative (OT). Ciò consente di monitorare e controllare tutte le aree della fabbrica su un'unica rete senza interruzioni, sicura e con larghezza di banda elevata che supporta comunicazioni critiche dal punto di vista temporale. L'elaborazione su larga scala e una solida infrastruttura di comunicazione sono la linfa vitale della fabbrica connessa. Le reti odierne lottano con l'aumento dei carichi di traffico e le sfide di interoperabilità attraverso una miriade di protocolli che richiedono gateway complessi e ad alto consumo di energia per tradurre il traffico in tutta la fabbrica. Industrial Ethernet risolve questi problemi di interoperabilità su un'unica rete fornendo prestazioni deterministiche critiche senza interruzioni fino ai margini della fabbrica.

Vantaggi di EtherNet/IP:

• Standardizzato e in continua evoluzione
• Semplice integrazione
• Alta velocità
• Larghezza di banda elevata/pacchetti di dati di grandi dimensioni
• Elevata capacità di indirizzamento (più dispositivi su distanze maggiori)
• Diagnostica Ultrasuoni
• Connessione più semplice all'impresa: migliore convergenza.
• Ampiamente disponibile / a basso costo
• Formazione ridotta (sfruttare la conoscenza IT)

 

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Perché abbiamo questa opzione con i nostri sensori?

Innanzitutto, Ethernet/IP è un protocollo ampiamente supportato che può essere utilizzato con centinaia di dispositivi. Ad esempio, con Ethernet/IP è possibile costruire un sistema di automazione e far comunicare facilmente ogni componente tra loro. Poiché questo protocollo di comunicazione è ampiamente adottato in tutto il settore, il componente migliore può essere selezionato tra molte opzioni per un lavoro particolare, piuttosto che essere limitato ai dispositivi di determinati produttori. Inoltre, Ethernet/IP consente la massima flessibilità per future espansioni del sistema, inclusa la possibilità di aggiungere I/O digitali o sensori remoti in qualsiasi momento.

L'utilizzo di Ethernet/IP consente inoltre alle aziende di risparmiare tempo e denaro durante la progettazione e lo sviluppo di un sistema. Ethernet/IP può eseguire il controllo e la gestione della configurazione, nonché lo scambio di dati, mentre alcuni protocolli consentono solo lo scambio di dati. Per la comunicazione sono necessari solo cavi Ethernet. Ciò riduce intrinsecamente la quantità di cablaggio richiesta per un sistema, il che riduce i costi di cablaggio e consente di risparmiare tempo e denaro durante la progettazione del cablaggio nel sistema, nonché la manodopera necessaria per eseguire il cablaggio.

Il protocollo Ethernet/IP consente inoltre ai produttori di raccogliere più informazioni dai propri dispositivi. Ad esempio, Ethernet/IP può essere utilizzato per comunicare il consumo di energia o la temperatura di un motore. Questi dati possono essere utilizzati per una migliore diagnostica o manutenzione predittiva, che aiuta a sviluppare macchine più intelligenti con più tempi di attività, con conseguente ulteriore risparmio sui costi.

Ethernet/IP è implementato in molti sistemi perché è uno dei protocolli industriali più completi ed economici per una serie di motivi. Per risparmiare tempo e costi, è importante disporre di segnali il più veloci e precisi possibile.

Sommario:

• È possibile accedere istantaneamente ai dati per offrire ai leader aziendali una visione in tempo reale del proprio sistema di automazione.
• I dati della tua strumentazione possono essere distribuiti all'interno dell'azienda di produzione.
• Analizzare i processi di produzione per identificare problemi potenziali e imminenti e migliorare le prestazioni complessive.

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Facilità di integrazione e manutenzione

Integrazione e configurazione flessibili

• Connessione a tutti i sistemi EtherNet/IP (PLC, PAC, DCS)
• File di descrizione del dispositivo avanzato (EDS) per un accesso completo ai parametri del dispositivo
• Gruppi di input specifici dell'applicazione per selezionare le informazioni giuste di cui hai bisogno, senza aumentare inutilmente il carico di rete
• La messaggistica implicita ed esplicita consente l'accesso alla diagnostica, alla verifica e al monitoraggio, nonché a funzionalità avanzate, come la totalizzazione o la misurazione della concentrazione
• L'integrazione di nuovi dispositivi nel sistema di controllo richiede meno tempo perché non sono necessarie competenze particolari per il cablaggio, il tecnico può utilizzare qualsiasi cavo Ethernet industriale.
• Poiché la maggior parte dei dispositivi da campo commerciali utilizza lo stesso protocollo, è possibile l'interoperabilità tra marchi e dispositivi.
• Gli utenti di Rheonics i sensori possono monitorare fino a 22 parametri quali viscosità, densità, temperatura, concentrazione, viscosità cinematica e altro, il tutto in tempo reale con Ethernet/IP.
• Grazie all'algoritmo intelligente interno, un cliente può determinare la pulizia e lo stato del sensore durante la messa in servizio e queste informazioni sono sempre accessibili tramite Ethernet/IP.

Manutenzione semplificata

• Processi di manutenzione migliorati, ad esempio accedendo direttamente alla diagnostica del dispositivo tramite il server web integrato.
• Riduci i tempi di sostituzione del dispositivo con la configurazione automatica del dispositivo (ADC).
• Utilizzando Rheonics Grazie ai sensori, i tecnici possono individuare rapidamente la causa di qualsiasi errore nelle misurazioni monitorando l'integrità interna della sonda.
• Monitora lo stato dell'alimentazione in tempo reale e consente di risolvere qualsiasi problema con le misurazioni.

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Vantaggi di questo protocollo

Per ingegneri

• Efficienza ingegneristica ottimizzata, ad esempio, utilizzando i driver di dispositivo (EDS) direttamente a bordo ed eliminando la necessità di gateway aggiuntivi.
• Tempi di messa in servizio ridotti, ad esempio, configurando tutti i dispositivi direttamente dal sistema e utilizzando i gruppi di configurazione per abilitare le operazioni plug-and-play.

Per operatori e addetti alla manutenzione

• Migliori prestazioni operative, ad esempio fornendo dati in tempo reale più ricchi per il processo decisionale
• Miglioramenti ai processi di manutenzione, come l'accesso diretto alla diagnostica tramite il server web integrato e lo scambio di dispositivi plug-and-play

Punti chiave:

• Interoperabilità comune con i sistemi di controllo Rockwell/Allen-Bradley
• Pronta disponibilità dei dispositivi (moduli I/O, controllori, azionamenti, gateway, ecc.)
• Utilizzo di hardware Ethernet standard come router, switch, cablaggio)
• Facilità di integrazione del sistema tramite il CIP (Common Industrial Protocol)
• EtherNet/IP™ è uno standard. Il gruppo che gestisce EIP, l'Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), garantisce uno standard coerente e completo che si applica a tutti i fornitori e prodotti EtherNet/IP™
• Riconoscimento immediato del dispositivo come nodo di rete
• File di integrazione del sistema (EDS) caricabile direttamente dal dispositivo
• Nessuna mappatura dei dati necessaria, popolazione automatica
• Supporto della manutenzione predittiva attraverso dati diagnostici affidabili
• Web server integrato per diagnostica e accesso remoto
• Tecnologia FDT/DTM per la configurazione estesa del dispositivo, le informazioni sugli asset e la gestione dello stato degli asset

EtherNet/IP fornisce agli utenti industriali un'unica soluzione di rete scalabile per applicazioni in tempo reale ad alte prestazioni.

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Rheonics Competenza

Poche applicazioni tipiche e dove abbiamo implementato il protocollo EtherNet/IP sono:

• Sensore SRD con Ethernet/IP possiamo alimentare le misurazioni della densità in un altro misuratore che richiede aggiornamenti periodici della densità per determinare altre variabili attraverso un algoritmo.
• Viscosità della miscela di pastella che viene applicata a vari prodotti alimentari per antipasti.
• Produzione di colla per compensato
• Misurare la viscosità in corso per inchiostro a base d'acqua
• Fornitura di gas combustibili
• Impianti di lavorazione per la produzione alimentare, nonché nell'industria delle bevande e nei caseifici
• Automazione e controllo per il trattamento delle acque/acque reflue
• Antipasto di prodotti alimentari
• Adesivi
• inchiostro a base d'acqua

Implementazione (alto livello, vista rete)

Fonte: EtherNet/IP Industrial Ethernet per l'Internet delle cose | https://indico.cern.ch/event/611566/attachments/1412034/2162094/PUB00295R3_EtherNet-IP_Seminar_EN_CERN.pdf

PLC e piattaforme di automazione in cui EtherNet/IP viene utilizzato con:

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

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Informazioni sull'organizzazione

Fondata nel 1995, ODVA è un'associazione globale i cui membri comprendono le principali aziende di automazione del mondo. La missione di ODVA è promuovere le tecnologie dell'informazione e della comunicazione aperte e interoperabili nell'automazione industriale. ODVA riconosce il proprio protocollo di rete indipendente dai media, il Common Industrial Protocol o "CIP" - e gli adattamenti di rete di CIP - EtherNet/IP, DeviceNet, CompoNet e ControlNet - come tecnologia di base e interesse comune primario dei suoi membri. Per la futura interoperabilità dei sistemi di produzione e l'integrazione dei sistemi di produzione con altri sistemi, ODVA abbraccia l'adozione di tecnologie COTS (commercial-off-the-shelf) e Internet ed Ethernet standard e non modificate come principio guida, ove possibile. Questo principio è esemplificato da EtherNet/IP, la rete Ethernet industriale numero uno al mondo.