IIoT (Industrial Internet of Things) và Công nghiệp 4.0 đang cung cấp cho các nhà sản xuất cơ hội đổi mới đáng kể. Để tận dụng cơ hội này và có thể kết nối tất cả các thiết bị – không chỉ những thiết bị được kết nối với bộ điều khiển – người dùng phải đầu tư vào các mạng hỗ trợ Giao thức Internet. Thông qua việc phụ thuộc vào các tiêu chuẩn Internet và Ethernet tiêu chuẩn, EtherNet / IP đã được chứng minh, hoàn thiện và sẵn sàng cho Công nghiệp 4.0 và IIoT.
EtherNet/ IP là gì?
EtherNet/ IP là tên được đặt cho Giao thức Công nghiệp Chung (Common Industrial Protocol – CIP), được triển khai qua Ethernet tiêu chuẩn (IEEE 802.3 và bộ giao thức TCP / IP).
EtherNet/ IP được giới thiệu vào năm 2001 và ngày nay là giải pháp mạng Ethernet công nghiệp hoàn chỉnh, đã được chứng minh và phát triển nhất hiện nay để tự động hóa sản xuất, với tốc độ phát triển nhanh chóng khi người dùng tìm cách khai thác các lợi thế của công nghệ mở và internet. EtherNet / IP là một thành viên của một nhóm mạng triển khai CIP ở các lớp trên của nó.
EtherNet/IP và Ethernet
Nếu bạn sử dụng Internet, rất có thể bạn đã quen với thuật ngữ Ethernet, là kết nối dây cứng. Tuy nhiên, đó chỉ là cách đơn giản nhất để mô tả nó. Ethernet là một giao thức mạng vật lý được sử dụng phổ biến cho mục đích thương mại. Mặc dù Ethernet hoạt động tốt với các mạng cục bộ và diện rộng, nhưng nó không hiệu quả lắm đối với các nhà máy công nghiệp.
Sau sự thành công và được triển khai rộng rãi của Ethernet trong thương mại, Ethernet công nghiệp ra đời để hỗ trợ cơ sở hạ tầng công nghiệp. EtherNet / IP là một loại Ethernet công nghiệp; những giao thức khác bao gồm Modbus TCP/ IP, EtherCAT và PROFINET.
Lưu ý rằng Ethernet công nghiệp, và đặc biệt là EtherNet / IP, khác với Ethernet tiêu chuẩn; sự khác biệt quan trọng nhất là giao tiếp hiệu quả trong thời gian thực. Ethernet và TCP / IP trực tiếp cung cấp điều này, trong khi EtherNet/ IP kết hợp với cơ sở hạ tầng dựa trên chuyển mạch được quản lý. Ở nhà máy, bạn phải có thông tin liên lạc hiệu quả theo thời gian thực để duy trì quyền kiểm soát và để truy cập dữ liệu thời gian thực nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất và chất lượng.
Cách thức hoạt động của EtherNet / IP
Ethernet/ IP sử dụng TCP/IP để gửi những thông điệp hiện (explicit messages). Trong đó, mỗi gói thông điệp không những bao gồm dữ liệu ứng dụng mà còn cả nghĩa dữ liệu và các dịch vụ kèm theo. Ethernet/IP còn dung hoà với chuẩn UDP/IP (User Datagram Protocol/Internet Protocol) để truyền các thông điệp dịch vụ, hay còn được biết đến dưới cái tên “thông điệp ngầm” (implicit massages). Do dung hoà cả giao thức TCP/IP và UDP/IP trong thông điệp gửi qua mạng, nên các công ty có thể sử dụng Ethernet/IP cho việc lấy thông tin và điều khiển.
Như trên có thể thấy kiến trúc giao thức của Ethernet/IP dựa trên Ethernet (lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, lớp vận chuyển và lớp mạng), phần trên gồm các lớp kiểm soát nối (Sesion), lớp biểu diễn dữ liệu (Presentation) và lớp ứng dụng (Application) tuân theo CIP (Common Industrial Protocol).
EtherNet/ IP là một trong những tiêu chuẩn mạng mở, giống như DeviceNet và ControlNet. Là một giao thức lớp ứng dụng công nghiệp cho các ứng dụng tự động hóa công nghiệp. Ethernet / IP sử dụng tất cả các giao thức của Ethernet truyền thống bao gồm TCP (Transport Control Protocol), IP (Internet Protocol) và các công nghệ báo hiệu và truy cập phương tiện. Lớp ứng dụng EtherNet / IP dựa trên CIP được sử dụng trong cả DeviceNet và ControlNet. Tiêu chuẩn này tổ chức các thiết bị nối mạng như một tập hợp các đối tượng. Nó xác định quyền truy cập, hành vi và tiện ích mở rộng, cho phép rất nhiều thiết bị khác nhau được truy cập bằng một giao thức chung. Xây dựng dựa trên các giao thức này, Ethernet / IP cung cấp một hệ thống tích hợp ít đường nối từ tầng Công nghiệp đến mạng doanh nghiệp.
Ethernet/ IP sử dụng tất cả các giao thức truyền tải và điều khiển của Ethernet tiêu chuẩn bao gồm Giao thức điều khiển truyền tải (TCP), Giao thức dữ liệu người dùng (UDP), Giao thức Internet (IP) và các công nghệ truyền tín hiệu và truy cập phương tiện được tìm thấy trong Công nghệ Ethernet. Xây dựng dựa trên các công nghệ truyền thông tiêu chuẩn này có nghĩa là Ethernet / IP hoạt động minh bạch với tất cả các thiết bị Ethernet tiêu chuẩn được tìm thấy trên thị trường ngày nay.
Tại sao nên sử dụng EtherNet / IP
- Các tùy chọn cấu trúc liên kết khác nhau bao gồm star, ring hoặc daisy chain.
- Tuân thủ các tiêu chuẩn IEEE Ethernet cung cấp nhiều tốc độ mạng khác nhau để lựa chọn – ví dụ: 10, 100 Mbps và 1 Gbps – các nhà khai thác có thể theo dõi hiệu suất theo thời gian thực và dữ liệu mạng.
- Kiến trúc mạng linh hoạt tương thích với Router và cáp Cat 5 tiêu chuẩn giúp đơn giản hóa việc thiết lập mạng và đảm bảo tất cả các thiết bị trên mạng giao tiếp và trao đổi dữ liệu với nhau.
- Có thể cung cấp nhiều loại dữ liệu phong phú để kiểm soát quá trình, giám sát, chẩn đoán và bảo trì dự đoán từ các thiết bị hỗ trợ EtherNet/ IP.
