Tudo o que você precisa saber sobre EtherNet/IP e IIoT

Deixe-me adivinhar – você ainda tem itens analógicos em sua fábrica em algum lugar. Sim, a maior parte das pessoas em automação industrial faz isso. Mas finalmente estamos vendo uma diminuição nesse uso em aplicações e projetos.

Novas soluções baseadas em comunicação Ethernet e sem fio estão surgindo em todo lugar.  Tudo bem se você ainda tem dúvidas em relação a elas. Farei o máximo para esclarecê-las aqui.

EtherNet/IP é uma das novas redes baseadas na mídia ethernet. Ela é a melhor? Como sempre, vai depender da sua situação e aplicação.

Então vamos voltar ao básico, depois discutir as possibilidades que surgem com o uso de equipamentos EtherNet/IP com a IIoT. Relaxe, pegue um café e vamos mergulhar no mundo da Ethernet.

Qual a diferença entre meu dispositivo Ethernet em cada e a EtherNet/IP?

Provavelmente hoje você vê menos equipamentos Ethernet, agora que a rede sem fio está se popularizando, mas eles ainda são parte de nossas vidas. Pode ser que você os use para sua principal conexão com a internet ou sua smart TV.

Mas os equipamentos Ethernet no ambiente industrial são uma ótima evolução. EtherNet/IP tem o famoso IP nela, como o que você usa para se conectar à internet, certo? Não. Nesse caso, significa Protocolo Industrial. Foram espertos em usar esse nome, não é mesmo?

Os instrumentos de campos podem usar um equipamento Ethernet com um cabo e conector semelhante ao que você tem em casa. É claro que uma aplicação industrial precisa de um cabo mais robusto e conector para operar em ambientes mais exigentes do que em casa, mas ainda são parecidos.

Resumindo, você já conhece bastante sobre como esses “novos” equipamentos Ethernet Industrial funcionam. Agora que mostramos como essa tecnologia está próxima da tecnologia que já faz parte de nossa vida, vejamos os pontos que fazem as diferenças.

Como a EtherNet/IP começou?

Nos anos 90s um pequeno grupo de pessoas da ControlNet International Ltd., decidiu se reunir e desenvolver o que viria a ser conhecido como EtherNet/IP.

Em 2000, eles descobriram que precisavam de mais suporte para continuar o projeto. Naquela época, o financiamento coletivo ainda não era conhecido, então eles tiveram que fazer as coisas à moda antiga.

Eles conversaram com a Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), uma organização de fabricantes de automação fundada em 1995. ODVA concordou com uma parceria para desenvolver a EtherNet/IP.

Em 2009, os criadores cederam o controle do projeto para a ODVA e seus membros. Agora, a ODVA é compatível com Common Industrial Protocol (CIP™), ControlNet®, CompoNet®, e DeviceNet®.

Além disso, a organização confirma a interoperabilidade entre fornecedores e sistemas. A interoperabilidade é desafiadora, mas a ODVA promove a adoção de produtos pronto para uso (COTS), Internet não modificada e tecnologias Ethernet.

O que é EtherNet/IP?

Com base no CIP e de acordo com o modelo Interconexão de Sistemas Abertos (OSI) bem como o padrão TCP/UDP suite, EtherNet/IP é uma rede Ethernet flexível melhor em sua categoria e um padrão IEC aberto. Ele permite conectar os sensores de campo, controladores e sistemas de controle na mesma rede.

Sua implantação é vasta, então você encontrará também controles poderosos (motores, acionamentos, partidas suaves etc.) e controles discretos (E/ES de segurança, robôs etc.). Aqui vemos a convergência da tecnologia da operação (TO) e a tecnologia da informação (TI).

As possibilidades são muitas, como câmeras IP, WiFi e fones IP também pode usar a rede. Todos esses recursos demonstram que EtherNet/IP está mais do que pronto para ampliação com IIoT.

Qual o novo padrão EtherNet/IP?

Em vez de colocar todo o padrão aqui, vou listar os pontos principais que você deve conhecer:

• IEEE 802.3: padrão, Ethernet, Precision Time Protocol (IEEE-1588)
• IEC: Comissão Eletrotécnica Internacional – IEC 61158
• ODVA: Common Industrial Protocol (CIP)
• IETF: Internet Engineering Task Force, Standard Internet Protocol (IP)

Além disso, a EtherNet/IP inclui CIP à camada de sessão, mas também segue a estrutura do protocolo de modelo OSI. Veja os gráficos:

Você pode ter muitos protocolos em uma rede – HTTP, Modbus TCP e mais – mas isso não garante a interoperabilidade. Para isso, você pode encontrar gateways para traduzi-los.

Por fim, você pode ter muitas maneiras de se comunicar. A Camada física permite tecnologia sem fio, cabos de cobre, fibra dentre outros. Depois a camada de link de dados permite diferentes padrões, dependendo da camada física – por exemplo, IEEE 802.3 (fibra), IEEE 802.3 ou 802.1 (cobre) e IEEE 802.11 (WiFi).

Mesmo a camada física avançada (APL) de 2 fios apenas para alimentação e comunicação, mesmo em áreas classificadas!

Super legal, não é mesmo?

Quais são as topologias EtherNet/IP?

A tecnologia Ethernet passou por uma real evolução do 10 Mbps, topologia de barramento/árvore e comunicação half-duplex para 100 Mbps e 1 Gbps, full duplex e seletora/topologia estrela baseada em roteador. Essa evolução permitiu às redes Ethernet a habilidade de suportar sistemas industriais críticos.

EtherNet/IP é uma infraestrutura ativa, com segmentos de rede usando conexões ponto a ponto em uma topologia estrela. O cerne dessa topologia é a interconexão de seletoras de 2 e 3 camadas. Essas seletoras suportam muitos nós ponto a ponto.

A rede EtherNet/IP também é compatível com topologias de anel linear e tolerantes a uma falha. Para isso, ela usa seletoras integradas e a tecnologia Anel do Nível de Dispositivo (DLR). Essas topologias alternativas podem ser combinadas para otimizar o roteamento do cabo e os layouts de comunicação.

O que eu realmente preciso saber sobre o EtherNet/IP?

Embora pudéssemos estudar profundamente os detalhes técnicos da rede EtherNet/IP, vamos manter o tema curto e focado, analisando os tópicos principais em três questões.

As respostas darão uma boa base para entender melhor a rede.

1 – Qual a diferença entre TCP e UDP?

Então EtherNet/IP baseia-se no padrão TCP/UDP IP, mas o que essa sopa de letrinhas significa? Bem, TCP (protocolo de controle de transmissão) fornece uma transferência de dados confiável mas lenta em um pacote ou estrutura unicast. Por exemplo, e-mails e navegação em rede usam conexões TCP.

Agora, seguindo para UDP (protocolo de datagrama do usuário), encontramos uma conexão muito mais rápida, mas peca em garantia de que os dados transferidos chegarão ao receptor.  Neste caso, temos pacotes ou estruturas unicast, multicast e broadcast, como para a transmissão de música ou vídeo.

2 – Posso usar EtherNet/IP com outras aplicações TCP/IP?

Sim, EtherNet/IP foi desenvolvida para permitir a co-existência com outras aplicações TCP/IP. Veja aqui alguns exemplos de aplicações TCP/IP comumente vistas no mercado:

• HTTP – Protocolo de Transferência de Hipertexto
• SNMP – Protocolo de Gestão Simples da Rede
• Modbus/TCP
• OPC UA

3 – Quais são os componentes básicos da EtherNet/IP?

A rede é composta de elementos cruciais que permite a comunicação entre os equipamentos e o sistema de controle. EtherNet/IP possui três classes para identificar componentes e como eles são usados.

• Scanner: A classe scanner mapeia as variáveis de entrada e saída de rede em ciclos, definido pelo tempo de atualização. Exemplos: CLPs e controladores
• Mensagem: A classe de mensagem é compatível com mensagem explícita ao invés de dados de E/S em tempo real. Exemplos: diagnóstico, ferramentas de configuração de rede, sistemas SCADA e HMI
• Adaptador: A classe de adaptador oferece recursos específicos para o equipamento em equipamentos com o protocolo EtherNet/IP integrado. Exemplos: sensores, válvulas, gateways

Como a EtherNet/IP é aplicável à soluções IIoT?

EtherNet/IP é a Comunicação digital, expandindo nossos horizontes para a integração e uso de dados. Seguindo o conceito NAMUR NOA, você pode buscar as informações diretamente de sua rede, usando um equipamento Edge e enviá-las para vários tipos de serviços na nuvem.

Por exemplo, o Netilion Ecosystem da Endress+Hauser é compatível agora com equipamentos EtherNet/IP de diversas maneiras; você pode usá-los em serviços Analytics, Library, Health e Value bem como equipamentos de outros fornecedores em Analytics e Library. Confira nossa página oficial para saber mais.

Esses serviços aprimoram seus dados, fornecendo as informações corretas em qualquer lugar que você esteja. Cada serviço tem benefícios relevantes para as tarefas diárias; você pode visitar a página de serviços para descobrir mais sobre eles.

Os serviços de IIoT são uma maneira fácil de acessar as ideias relevantes de sua instrumentação de campo. Eles oferecem uma maneira confortável e segura de fazer a integração com a nuvem e avançar em sua indústria, avançar para novos níveis em manutenção, aprimorar a produção e assim por diante.

Se aprendeu algo útil aqui, compartilhe-o com seus colegas na rede social usando a hashtag #Netilion.

Proteja-se e até breve!