Abstract
Ce înseamnă Industrial Ethernet? Ethernetul industrial joacă un rol vital, deoarece este capabil să accepte o varietate de protocoale de rețea pentru a implementa un control determinist-de comunicare în timp real.
„Ethernet industrial” (IE) se referă la utilizarea Ethernet în medii industriale, în special în cele care utilizează mecanisme de control predeterministe și-în timp real.
Hardware-ul, software-ul și serviciile sunt cele mai importante elemente atunci când vine vorba de furnizarea de soluții de comunicații pentru automatizarea fabricilor, iar Ethernetul industrial este utilizat într-o mare varietate de industrii, inclusiv petrol și gaze, aerospațiu și apărare, energie și energie, electrică și electronică, auto și transport și chimie. În cadrul Ethernet industrial, protocoale precum TSN, OPC-UA, EtherCAT, Profinet, ethernet/IP, CC-link IE și Modbus sunt utilizate într-o mare varietate de aplicații vizate.
Arhitectura Ethernet industrială
Rețelele-sensibile la timp, denumite adesea TSN-uri, sunt una dintre entitățile cheie care formează nucleul sistemelor de informații-fizice ale Industriei 4.0, care este condusă de Ethernetul industrial mai determinist (vezi Figura 2). Pentru a realiza acest lucru, rețelele de tehnologie operațională (OT) și rețelele de tehnologie a informației (IT) de la niveluri superioare de producție trebuie să fie fuzionate, iar aceste sisteme trebuie să aibă un fel de prezentare în spațiul cibernetic pentru a funcționa corect. Cu toate acestea, marea majoritate a standardelor Ethernet industriale contemporane necesită utilizarea de hardware și protocoale proprietare, ceea ce face convergența rețelei foarte dificilă. Pentru a aborda aceste schimbări și cerințe, Renesas oferă produse/soluții specifice legate de Time Sensitive Networking (TSN).
IEEE 802.1 TSN Task Force a integrat standardele IEEE (vezi Figura 3) pentru a sprijini comportamentul predictibil-în timp real și scalabilitatea verticală și orizontală a tehnologiei TSN.
SoC Renesas R-IN32M4{-CL3 a fost unul dintre primele controlere care acceptă CC-Link IE TSN Clasa B, în timp ce familia R{{-IN32M2 SoC și MCU-urile RX72M au, de asemenea, soluții care acceptă CC{-Link IE TSN Clasa a. Aceste soluții permit comunicații de mare-viteză,{13}}capacitate mare, care pot fi realizate fără sisteme de operare software în timp real și componente externe.
Arhitectura unificată de comunicații cu platformă deschisă (OPC UA) creată de Fundația OPC este utilizată pentru comunicațiile M2M de automatizare industrială. Arhitectura este aplicabilă tuturor componentelor industriale, inclusiv senzorilor și actuatorilor industriali, sistemelor de control, care sunt utilizate pentru comanda și controlul proceselor industriale. Și este un protocol standard stratificat, adaptabil, de încredere și deschis.
Arhitectura sistemului OPC UA modelează clienții și serverele ca parteneri de interacțiune și fiecare sistem poate conține mai mulți clienți și servere. Figura 4 de mai jos ilustrează o arhitectură care conține o combinație de servere și clienți.
Arhitectură largă OPC-UA
EtherCAT
EtherCAT este un sistem de magistrală de câmp bazat pe Ethernet{0}}, întreținut de EtherCAT Technology Group. Protocolul este utilizat de și pentru dispozitivele care efectuează simultan achiziții de date de-viteză mare și control-în timp real. Cu performanța ridicată, costul redus și topologia flexibilă, EtherCAT a devenit unul dintre protocoalele de top din industrie. Renesas și-a extins portofoliul de control al dispozitivelor și de rețea cu nucleul proprietar al Renesas de noi procesoare RXv3 de generația a treia-și MCU-uri RX72M, RX72N și RX66N pe 32 de biți pentru automatizarea industrială care integrează controlul dispozitivelor și funcționalitatea de rețea pe un singur cip (vezi Figura 5).
Pentru a răspunde nevoilor de automatizare industrială, Renesas a introdus o gamă de microcontrolere pentru conectivitate EtherCAT. Printre acestea, RX72M vine cu un procesor de 240 MHz, până la 4 MB de memorie flash și 1 MB de RAM, cu o gamă largă de periferice și interfețe precum Ethernet, USB, CAN, SPI, I2C și multe altele. Acest microcontroler adaptabil a devenit prima alegere pentru multe aplicații industriale.
O serie de caracteristici cheie ale RX72M, RX72N și RX66N
PROFINET
Standardul PROFINET este un protocol Ethernet industrial, deschis, standardizat, pentru transferul de date în medii de automatizare care facilitează comunicarea între controlere și dispozitive. Protocoalele ciclice și aciclice PROFINET definesc diagnosticarea, siguranța funcțională, alarmele și alte forme de schimb de date. TPS-1 de la Renesas Electronics este o soluție PROFINET (IRT)-activată pentru dispozitive PROFINET IO-pe-chip care simplifică procesul de implementare și oferă producătorilor de echipamente o integrare rapidă, simplă și economică a interfețelor dispozitivelor PROFINET IO.
PROFINET este un protocol fieldbus utilizat în mod obișnuit în aplicațiile de automatizare industrială și acceptă protocoalele PROFIBUS DP (Periferic Descentralizat) și PROFIBUS DP-V1 (Versiunea 1), care sunt utilizate pe scară largă în aplicațiile de automatizare industrială pentru comunicarea dintre PLC-uri și alte dispozitive. organizație globală-umbrelă pentru tehnologiile PROFIBUS și PROFINET PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL (PI) listează MCU RX72M în MCU/MPU/LSI recomandat pentru suport fieldbus. Prin urmare, MCU RX72M este o alegere versatilă pentru aplicațiile de automatizare industrială.
Ethernet/IP
Ethernet/IP este un protocol care permite interacționarea dispozitivelor de automatizare industrială conectate prin Ethernet-. Este unul dintre cele trei protocoale de automatizare industrială bazate pe Ethernet-create de Open DeviceNet Vendor Association (ODVA), celelalte două fiind PROFINET și EtherCAT. Ethernet/IP oferă atât comunicare ciclică, cât și aciclică și poate fi comunicată prin TCP/IP și UDP/IP. Acest lucru îl face un protocol versatil care poate fi utilizat în industrie, de la sisteme de control mici la sisteme distribuite mari. Dispozitivele industriale, cum ar fi PLC-uri, HMI-uri, senzori și alte dispozitive de automatizare pot fi comunicate și controlate în timp real folosind Ethernet/IP, care oferă o comunicare scalabilă, de-viteză mare, folosind Ethernet și IP.
Ethernet MAC
Ethernet MAC (Ethernet Media Access Control) este un identificator unic pentru controlerul de interfață de rețea (NIC) al unui dispozitiv, care este utilizat pentru a activa comunicațiile prin rețea Ethernet. Suportul FreeRTOS-Pachetul flexibil (FSP) bazat pe FreeRTOS permite adoptarea altor RTOS și middleware.
În plus, Renesas acceptă un ecosistem cuprinzător de parteneri pentru a oferi o gamă de componente software și hardware care vor funcționa-din -cutie-cu MCU Renesas. Acest ecosistem va ajuta la accelerarea dezvoltării aplicațiilor IoT, inclusiv a tehnologiilor de bază.
După cum sa subliniat deja, fabricile de astăzi necesită un cadru Ethernet comun, robust, determinist și non{0}}determinist, pentru a permite cel mai înalt grad de conectivitate la rețea industrială. În calitate de lider de piață în acest domeniu, soluțiile Renesas acoperă o gamă largă de cerințe Ethernet industriale și sunt cunoscute pentru performanța, fiabilitatea și ușurința în utilizare. Pentru automatizarea industrială și alte aplicații, aceste sisteme sunt concepute pentru transferul de date cu viteză mare-, latență scăzută și consum redus de energie. Pentru a accelera adoptarea, Renesas oferă o varietate de kituri de dezvoltare și soluții pentru a ajuta inginerii să creeze rapid soluții Industrial Ethernet cu valoare adăugată-.