EtherNet/IP ve IIoT hakkında bilmeniz gereken her şey

Kablosuz ağların giderek daha popüler hale gelmesiyle birlikte günümüzde Ethernet cihazlarının sayısında azalma olduğunu fark edebilirsiniz, ancak Ethernet, ister ana internet bağlantınız ister akıllı TV'niz için olsun, günlük hayatımızın ayrılmaz bir parçası olarak kalmaya devam ediyor. Endüstriyel ortamlarda Ethernet önemli bir gelişmeyi temsil etmektedir. EtherNet/IP, internete bağlanmak için kullandığınız şeye benzeyen, iyi bilinen "IP"yi içerir. Ancak bu bağlamda, Endüstriyel Protokol anlamına gelir ve endüstriyel uygulamalar için akıllıca uyarlanmış bir terimdir.

Saha enstrümanları, evlerde bulunanlara benzer kablolar ve konektörler yardımıyla Ethernet üzerinden bağlanabilir. Kuşkusuz, endüstriyel uygulamalarda zorlu koşullara dayanabilmek için daha sağlam versiyonlar gerekir, ancak prensip aynı kalır. Kısacası, bu "yeni" endüstriyel Ethernet cihazlarının nasıl çalıştığı hakkında zaten çok şey biliyorsunuz. Bu teknolojinin ne kadar tanıdık olduğunu belirledikten sonra, onu diğerlerinden ayıran ayrıntılara geçelim.

1990'larda, ControlNet International Ltd.'deki küçük bir ekip, sonunda EtherNet/IP olacak olan şeyi geliştirmeye başladı. 2000 yılına gelindiğinde, projeyi ilerletmek için ek desteğin gerekli olduğunu fark ettiler. O zamanlar kitle fonlaması bir seçenek değildi, bu yüzden geleneksel yolları izlediler.

1995 yılında kurulan otomasyon üreticileri organizasyonu Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) ile ortaklık kurdular. ODVA, EtherNet/IP'nin geliştirilmesinde işbirliği yapmayı kabul etti. 2009 yılında, orijinal geliştiriciler protokolün tüm sorumluluğunu ODVA ve üyelerine devretti. ODVA günümüzde ControlNet®, CompoNet® ve DeviceNet® dahil olmak üzere Ortak Endüstri Protokolü (CIP™) ve ilgili teknolojileri desteklemekte ve tanıtmaktadır.

ODVA protokol geliştirmenin ötesinde, endüstriyel otomasyonda karmaşık bir zorluk olan satıcılar ve sistemler arasında birlikte çalışabilirliği de sağlar. Organizasyon, entegrasyonu ve benimsemeyi basitleştirmek için ticari kullanıma hazır (COTS) bileşenlerin ve değiştirilmemiş İnternet ve Ethernet teknolojilerinin kullanımını savunmaktadır.

CIP'yi temel alan ve Açık Sistemler Ara Bağlantısı (OSI) modelini ve standart TCP/UDP paketini izleyen EtherNet/IP, sınıfının en iyisi, esnek bir Ethernet ağı ve açık bir IEC standardıdır. Aynı ağda saha sensörlerini, kontrolörleri ve kontrol sistemlerini birbirine bağlamanıza olanak sağlar.

Uygulama alanı çok geniş olduğundan, güç kontrolleri (motorlar, sürücüler, yumuşak başlatıcılar vb.) ve ayrı kontroller (Güvenlik I/O, robotlar vb.) için de kullanılabilir. IP kameralar, WiFi ve IP telefonlar da ağa uygulanabileceğinden, olanaklar sınırsızdır. Tüm bu özellikler, EtherNet/IP'nin IIoT genişletmesi için fazlasıyla hazır olduğunu göstermektedir.

Burada standardın tamamını açıklamak yerine, bilmeniz gereken ana noktaları listeleyeceğiz:

• IEEE 802.3: Standart, Ethernet, Hassas Zaman Protokolü (IEEE-1588)
• IEC: Uluslararası Elektroteknik Komisyonu – IEC 61158
• ODVA: Ortak Endüstri Protokolü (CIP)
• IETF: İnternet Mühendislik Görev Gücü, Standart İnternet Protokolü (IP)

Ayrıca, EtherNet/IP oturum katmanına CIP ekler, ancak aynı zamanda OSI modeli protokol çerçevesini de takip eder. Grafiğe bir göz atın:

Son olarak, iletişim kurmak için birçok yolunuz olabilir. Fiziksel katman kablosuz, bakır kablolar, fiber ve daha fazlasını destekler. Ardından, veri bağlantı katmanı fiziksel katmana bağlı olarak farklı standartlara izin verir – örneğin, IEEE 802.3 (fiber), IEEE 802.3 veya 802.1 (bakır) ve IEEE 802.11 (WiFi).

Yeni Gelişmiş Fiziksel Katman (Ethernet-APL) sadece 2 kablo ile tehlikeli alanlar dahil olmak üzere güç ve iletişim sağlar!

Ethernet teknolojisi, 10 Mbps, bus/ağaç topolojisi ve yarı çift yönlü iletişimden 100 Mbps ve 1 Gbps, tam çift yönlü ve siviç/yönlendirici tabanlı yıldız topolojisine kadar gerçek bir evrim geçirdi. Bu gelişme, Ethernet ağlarına kritik endüstriyel sistemleri destekleme yeteneği kazandırdı.

EtherNet/IP, yıldız topolojisinde noktadan noktaya bağlantılar kullanan ağ segmentlerine sahip aktif bir altyapıdır. Bu topolojinin özü, katman 2 ve katman 3 siviçlerinin birbirine bağlanmasıdır. Bu siviçler çok sayıda noktadan noktaya düğümü destekler.

EtherNet/IP ağı ayrıca lineer ve tek hataya dayanıklı halka topolojilerini de destekleyebilir. Bunun için gömülü siviçler ve Cihaz Seviyesi Halka (DLR) teknolojisini kullanır. Bu alternatif topolojiler, kablo yönlendirme ve iletişim düzenlerini optimize etmek için birleştirilebilir.

EtherNet/IP ağının teknik ayrıntılarına derinlemesine girebiliriz, ancak ana konuları üç soruya indirgeyerek kısa ve öz bir şekilde anlatacağız. Cevaplar, ağı daha iyi anlamak için size iyi bir temel sağlayacaktır.

Yani EtherNet/IP, TCP/UDP IP standardına dayanıyor, peki bu ne anlama geliyor? TCP (iletim kontrol protokolü), tek noktaya yayın yapan paket veya çerçevede güvenilir ancak yavaş veri aktarımı sağlar. Örneğin, e-postalar ve web tarama TCP bağlantılarını kullanır ve bu, hata teşhisi verilerinin iletimi için değerlidir. UDP ise otomasyon veya kontrol uygulamalarında I/O verileri için kullanışlıdır.

Şimdi, UDP'ye (kullanıcı datagram protokolü) geçtiğimizde, çok daha hızlı bir bağlantı buluyoruz, ancak aktarılan verilerin alıcıya ulaşacağının garantisi yoktur.  Burada, tek noktaya yayın, çok noktaya yayın ve yayın paketleri veya çerçeveleri vardır, örneğin müzik veya video akışı için.

Evet, EtherNet/IP diğer TCP/IP uygulamalarıyla birlikte çalışabilmek için geliştirilmiştir. Piyasada sıkça rastlayacağınız TCP/IP uygulamalarına bazı örnekler:

• HTTP – hypertext aktarım protokolü
• SNMP – basit ağ yönetim protokolü
• Modbus/TCP
• OPC UA

Ağ, cihazlar ve kontrol sistemi arasında iletişim sağlayan önemli öğeler içerir. EtherNet/IP, bileşenleri ve bunların nasıl kullanıldığını tanımlayan üç sınıfa sahiptir.

• Tarayıcı: Tarayıcı sınıfı, güncelleme süresi ile tanımlanan döngüler halinde ağın giriş ve çıkış değişkenlerini eşler. Örnekler: PLC'ler ve kontrolörler
• Mesajlaşma: Mesajlaşma sınıfı, gerçek zamanlı I/O verileri yerine açık mesajlaşmayı destekler. Örnekler: Hata teşhisi, ağ yapılandırma araçları, SCADA ve HMI Sistemleri
• Adaptör: Adaptör sınıfı, EtherNet/IP protokolünü yerleşik olarak içeren cihazlarda cihaza özgü özellikler sunar. Örnekler: sensörler, valfler, ağ geçitleri.

EtherNet/IP, entegrasyon ve veri kullanımı için ufkumuzu genişleten dijital bir iletişim teknolojisidir. NAMUR NOA konseptine göre, bir edge cihaz kullanarak ağınızdan doğrudan bilgi alabilir ve bunu çeşitli bulut hizmetlerine gönderebilirsiniz. Örneğin, Endress+Hauser'in Netilion IIoT ekosistemi artık EtherNet/IP cihazlarını çeşitli şekillerde desteklemektedir; bunları Analytics, Library, Health ve Value hizmetlerinde ve Analytics ve Library'deki üçüncü taraf cihazlarında kullanabilirsiniz. Bu hizmetler verilerinizi geliştirir ve nerede olursanız olun size doğru bilgiler sağlar. Her hizmet, günlük görevler için ilgili avantajlara sahiptir.

IIoT hizmetleri, saha enstrümantasyonunuzdan ilgili bilgilere kolayca erişmenin bir yoludur. Bu hizmetler bulut ile entegre olmanızı ve endüstrinizde bir adım öne geçmenizi, bakımda yeni seviyelere ulaşmanızı, üretimi artırmanızı ve daha fazlasını yapmanızı sağlayan rahat ve güvenli bir yol sunar.