EtherNet/IP

Kommunikationslösungen für EtherNet/IP Netzwerke

  • EtherNet/IP Modul KUNBUS-COM

    KUNBUS-COM

    Leistungsfähiges Kommunikationsmodul für EtherNet/IP Netzwerke

  • EtherNet/IP Modul KUNBUS-IC

    KUNBUS-IC

    Kompakte Aufsteckplatine im DIL-32-Format für EtherNet/IP Netzwerke

  • Modulares Gateway

    Modulares Gateway

    Gateway zur Anbindung eines EtherNet/IP Netzes an andere Netzwerkprotokolle

  • KUNBUS-TAP 2100 für EtherNet/IP

    TAP 2100

    Handlicher Netzwerkmonitor für alle gängigen Real-Time Ethernet Netze

EtherNet/IP Grundlagen

EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol, oft auch nur EIP genannt) ist ein auf Ethernet basierendes Bussystem, das hauptsächlich in der Automatisierungstechnik eingesetzt wird. Entwickelt wurde EtherNet/IP von Allen-Bradley und später als offener Standard an die Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) übergeben, die bereits das Busprotokoll DeviceNet im Portfolio hatten. Ein Arbeitskreis der ControlNet International entwickelte 1998 ein Verfahren, um das bereits veröffentlichte Applikationsprotokoll Common Industrial Protocol auf Ethernet zu umsetzen. 2000 wurde EtherNet/IP dann als offener Industriestandard veröffentlicht. Ziel war es (basierend auf standard TCP und UDP), dass EtherNet/IP Daten durchgängig zwischen Officenetzwerk und der zu steuernden Anlage austauscht. Dies ist mit Einschränkungen auch gelungen. Wie jedes standardkonforme Ethernet eignet sich auch EtherNet/IP nicht für Realtime-Anwendungen <1ms, wie zum Beispiel die Steuerung von Servomotoren. Die typische Zykluszeit eines EtherNet/IP Netzwerkes liegt bei 10ms und genügt somit Softwarerealtimeanforderungen für industrielle I/O's. Für harte Echtzeitanforderungen wurden später jedoch MotionSync und CIPSync entwickelt, eine echtzeitfähige Protokollerweiterung für EtherNet/IP.

Das EtherNet/IP Kommunikationsnetzwerk basiert auf dem Ethernet und gilt als weltweiter sowie offener Standard in der industriellen Kommunikation. Weiter wird EtherNet/IP von führenden Herstellern unterstützt und ermöglicht eine hocheffektive industrielle Datenübertragung in der Industrie. Insbesondere die Erweiterung von Ethernet um das Industrieprotokoll qualifiziert EtherNet/IP für die industrielle Steuerungstechnik. Das Industrieprotokoll - Common Industrial Protocol (CIP) - gilt für Anwendungen in der Automatisierung als Applikationsschicht und überträgt sowohl zyklische als auch azyklische Parameterdaten. Aufgrund der Normenreihe IEC 61158 ist EtherNet/IP international standardisiert. Das Protokoll gehört neben PROFINET und Modbus TCP zum am häufigsten verbreiteten auf Ethernet basierten Feldbus.

Das Common Industrial Protocol

Das CIP bildet nicht nur beim EtherNet/IP einen Application Layer. Daneben sind die weiteren zwei offenen Bussysteme ControlNet und DeviceNet zu nennen. Dabei führt CIP die folgende Unterscheidung von Nachrichten durch:

  • implicit messages (E/A-Nachricht)
  • explicit messages (Frage/Antwort-Telegramm)

CIP besitzt ein EDS (Electronic Data Sheet) als Konfigurationsgrundlage, weist einen objektorientierten Charakter auf und somit sind die sichtbaren Daten als Objekte erreichbar. Während sich mit DeviceNet und ControlNet geübte Nutzer schnell mit EtherNet/IP zurechtfinden, kennzeichnen die Verkürzung der Inbetriebnahmezeiten und die Reduzierung des Engineeringaufwandes als weitere wichtige Vorteile das EtherNet/IP Protokoll.

Die EtherNet/IP Topologie

Kennzeichnend für das EtherNet/IP Protokoll ist eine aktive Sterntopologie, wobei einzelne Geräte über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung angeschlossen werden, was ein Switch ermöglicht. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der

Sterntopologie ein Betrieb von Geräten von 10 Mbit/s bis 100 Mbit/s Übertragungsrate in demselben Netzwerk aktiviert werden kann. Weiter ermöglicht EtherNet/IP die problemlose Funktion von Twisted-Pair- und Glasfaserkabeln. Nicht zuletzt werden Datenkollisionen bei gleichzeitiger Nutzbarmachung von Echtzeit-Anwendung mit Hilfe der Switches vermieden.

EtherNet/IP Sicherheit

Die EtherNet/IP Sicherheit erlaubt die Abwehr möglicher, interner oder externer sowie unbefugter Zugriffe in die Fertigungszelle. Steuerungsbereich und Informationsbereich können darüber hinaus sicher und bequem voneinander getrennt werden. Weiter lassen sich Zugänge zu bestimmten Quellen mit Passwörtern schützen, Pakete, die nicht CIP nutzen, werden automatisch gesperrt und IT-Security-Maßnahmen können in den Bereichen von Routern, Firewalls, VLAN oder VPN nach Bedarf implementiert werden.

CIP Sicherheit

Auch die CIP Erweiterung bringt zahlreiche sicherheitstechnische Vorteile mit sich. So ist es zum Beispiel möglich, funktionelle Sicherheit und sichere Abschaltung in einem zu gewährleisten. Durch CIP Safety ist die Übertragung von Safety- und Standard-Nachrichten auf demselben Netzwerk möglich. Die CIP Protokollerweiterung ist nach IEC 61508 / SIL 3 genormt, bietet ein DeviceNet Safety Sicherheitsnetz, zonenübergreifende Sicherheit und verfügt über eine integrierte Sicherheitssteuerung.

Vorteile von EtherNet/IP auf einen Blick

  • vernetzte Controller können präzise synchronisiert werden
  • auf demselben Netzwerk können zeitkritische Daten kommuniziert werden
  • Übertragungsintervalle überzeugen mit höchster Konstanz mit Jitter von 100 ns
  • Synchrone Achsen mit Hilfe von CIP Motion für Co-ordinated Motion Control
  • 100 Achsen in 1 ms
  • Zwischen vernetzten Geräten ist eine Zeitsynchronisation möglich (nach IEEE 1588)
  • Flüssiges Bridging/ Routing in andere Netzwerke
  • Ethernet basierte Steuerung von Feldgeräten
  • Bedienung der Maschine
  • Visualisierung der Anlage
  • Verbindungsanalyse
  • Systemwartung
  • Online Programmierung und Steuerung

EtherNet/IP Anschluss

In EtherNet/IP Netzwerke können sämtliche Feldgeräte eingebunden werden, die mit einer seriellen RS-485 oder RS-232 Schnittstelle versehen sind. Hierfür ist lediglich ein Protokollkonverter notwendig. Dieser dient der Umwandlung der Telegramme (RS-Schnittstelle) in Nachrichten (EtherNet/IP). Auf diese Weise muss die Elektronik der Feldgeräte nicht modifiziert werden, um diese in ein modernes EtherNet/IP Netzwerk flexibel einzubinden.

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