Abstracto
¿Qué significa Ethernet industrial? Ethernet industrial desempeña un papel fundamental, ya que es capaz de admitir una variedad de protocolos de red para implementar un control de comunicación determinista{0}}en tiempo real.
"Ethernet industrial" (IE) se refiere al uso de Ethernet en entornos industriales, especialmente aquellos que emplean mecanismos de control predeterminados y{0}}en tiempo real.
El hardware, el software y los servicios son los elementos más importantes cuando se trata de proporcionar soluciones de comunicación para la automatización de fábricas, y Ethernet industrial se utiliza en una amplia variedad de industrias, incluidas las de petróleo y gas, aeroespacial y de defensa, energía y potencia, eléctrica y electrónica, automotriz y de transporte, y química. Dentro de Industrial Ethernet, protocolos como TSN, OPC-UA, EtherCAT, Profinet, ethernet/IP, CC-link IE y Modbus se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones específicas.
Arquitectura Ethernet industrial
Las redes-sensibles al tiempo, a menudo denominadas TSN, son una de las entidades clave que forman el núcleo de los sistemas físicos de información- de la Industria 4.0, impulsada por la Ethernet industrial más determinista (consulte la Figura 2). Para lograr esto, es necesario fusionar las redes de tecnología operativa (OT) y las redes de tecnología de la información (IT) de niveles superiores de fabricación, y estos sistemas deben tener algún tipo de presentación en el ciberespacio para poder funcionar correctamente. Sin embargo, la gran mayoría de los estándares Industrial Ethernet contemporáneos requieren el uso de hardware y protocolos propietarios, lo que dificulta mucho la convergencia de la red. Para abordar estos cambios y requisitos, Renesas ofrece productos/soluciones específicas relacionadas con Time Sensitive Networking (TSN).
El grupo de trabajo IEEE 802.1 TSN ha integrado estándares IEEE (consulte la Figura 3) para respaldar el comportamiento predecible en tiempo real-y la escalabilidad vertical y horizontal de la tecnología TSN.
El SoC Renesas R-IN32M4-CL3 fue uno de los primeros controladores en admitir CC-Link IE TSN Clase B, mientras que la familia de SoC R-IN32M2 y las MCU RX72M también tienen soluciones que admiten CC-Link IE TSN Clase a. Estas soluciones permiten comunicaciones de alta-velocidad y-alta capacidad que se pueden realizar sin sistemas operativos en tiempo real ni componentes externos.
La Arquitectura Unificada de Comunicaciones de Plataforma Abierta (OPC UA) creada por la Fundación OPC se utiliza para las comunicaciones M2M de automatización industrial. La arquitectura es aplicable a todos los componentes industriales, incluidos sensores y actuadores industriales, sistemas de control, que se utilizan para el comando y control de procesos industriales. Y es un protocolo estándar abierto, confiable, adaptable y en capas.
La arquitectura del sistema OPC UA modela clientes y servidores como socios que interactúan, y cada sistema puede contener múltiples clientes y servidores. La Figura 4 a continuación ilustra una arquitectura que contiene una combinación de servidores y clientes.
OPC-UA Arquitectura amplia
EtherCAT
EtherCAT es un sistema de bus de campo basado en Ethernet-mantenido por EtherCAT Technology Group. El protocolo se utiliza por y para dispositivos que realizan simultáneamente adquisición de datos a alta velocidad-y control en tiempo real-. Con su alto rendimiento, bajo costo y topología flexible, EtherCAT se ha convertido en uno de los protocolos líderes de la industria. Renesas ha ampliado su cartera de redes y control de dispositivos con el núcleo patentado de Renesas de nuevas CPU RXv3 de tercera-generación y MCU RX72M, RX72N y RX66N de 32 bits para automatización industrial que integra control de dispositivos y funcionalidad de redes en un solo chip (consulte la Figura 5).
Para satisfacer las necesidades de la automatización industrial, Renesas ha introducido una gama de microcontroladores para conectividad EtherCAT. Entre ellos, el RX72M viene con un procesador de 240 MHz, hasta 4 MB de memoria flash y 1 MB de RAM, con una amplia gama de periféricos e interfaces como Ethernet, USB, CAN, SPI, I2C y más. Este microcontrolador adaptable se ha convertido en la primera opción para muchas aplicaciones industriales.
Varias características clave de RX72M, RX72N y RX66N
PROFINET
El estándar PROFINET es un protocolo Ethernet industrial estandarizado y abierto para la transferencia de datos en entornos de automatización que facilita la comunicación entre controladores y dispositivos. Los protocolos cíclicos y acíclicos de PROFINET definen diagnósticos, seguridad funcional, alarmas y otras formas de intercambio de datos. TPS-1 de Renesas Electronics es una solución de dispositivo PROFINET IO-on-habilitada para PROFINET (IRT)-que simplifica el proceso de implementación y proporciona a los fabricantes de equipos una integración rápida, sencilla y económica de las interfaces de dispositivos PROFINET IO.
PROFINET es un protocolo de bus de campo comúnmente utilizado en aplicaciones de automatización industrial y admite los protocolos PROFIBUS DP (periférico descentralizado) y PROFIBUS DP-V1 (versión 1), que se utilizan ampliamente en aplicaciones de automatización industrial para la comunicación entre PLC y otros dispositivos. organización global que agrupa las tecnologías PROFIBUS y PROFINET PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL (PI) enumera la MCU RX72M en su MCU/MPU/LSI recomendado para soporte de bus de campo. Por lo tanto, el MCU RX72M es una opción versátil para aplicaciones de automatización industrial.
Ethernet/IP
Ethernet/IP es un protocolo que permite interactuar a los dispositivos de automatización industrial conectados a Ethernet-. Es uno de los tres protocolos de automatización industrial basados en Ethernet-creados por la Open DeviceNet Vendor Association (ODVA), siendo los otros dos PROFINET y EtherCAT. ethernet/IP proporciona comunicación cíclica y acíclica y puede comunicarse a través de TCP/IP y UDP/IP. Esto lo convierte en un protocolo versátil que se puede utilizar en la industria, desde pequeños sistemas de control hasta grandes sistemas distribuidos. Los dispositivos industriales como PLC, HMI, sensores y otros dispositivos de automatización se pueden comunicar y controlar en tiempo real mediante Ethernet/IP, que proporciona una comunicación escalable y de alta-velocidad mediante Ethernet e IP.
Ethernet MAC
Ethernet MAC (Ethernet Media Access Control) es un identificador único para el controlador de interfaz de red (NIC) de un dispositivo, que se utiliza para habilitar las comunicaciones de red Ethernet. La compatibilidad con el paquete flexible (FSP) basado en FreeRTOS- permite la adopción de otros RTOS y middleware.
Además, Renesas respalda un ecosistema integral de socios para proporcionar una gama de componentes básicos de software y hardware que funcionarán-listos para usar--con las MCU de Renesas. Este ecosistema ayudará a acelerar el desarrollo de aplicaciones de IoT, incluidas las tecnologías centrales.
Como ya se destacó, las fábricas actuales requieren un marco Ethernet común, sólido, determinista y no-determinista para permitir el más alto grado de conectividad de red industrial. Como líder del mercado en esta área, las soluciones de Renesas cubren una amplia gama de requisitos de Ethernet industrial y son conocidas por su rendimiento, confiabilidad y facilidad de uso. Para la automatización industrial y otras aplicaciones, estos sistemas están diseñados para una transferencia de datos de alta-velocidad, baja latencia y bajo consumo de energía. Para acelerar la adopción, Renesas ofrece una variedad de kits de soluciones y desarrollo para ayudar a los ingenieros a crear rápidamente soluciones de Ethernet industrial con valor-agregado.