Resumo
O que significa Ethernet Industrial? A Ethernet industrial desempenha um papel vital, pois é capaz de suportar uma variedade de protocolos de rede para implementar controle determinístico de comunicação-em tempo real.
"Ethernet Industrial" (IE) refere-se ao uso de Ethernet em ambientes industriais, especialmente aqueles que empregam mecanismos de controle predeterminados e{0}}em tempo real.
Hardware, software e serviços são os elementos mais importantes quando se trata de fornecer soluções de comunicação para automação industrial, e a Ethernet Industrial é usada em uma ampla variedade de indústrias, incluindo petróleo e gás, aeroespacial e defesa, energia e energia, elétrica e eletrônica, automotiva e de transporte, e química. Na Ethernet industrial, protocolos como TSN, OPC{1}}UA, EtherCAT, Profinet, ethernet/IP, CC{2}}link IE e Modbus são usados em uma ampla variedade de aplicações específicas.
Arquitetura Ethernet Industrial
As redes-sensíveis ao tempo, muitas vezes chamadas de TSNs, são uma das principais entidades que formam o núcleo dos sistemas-físicos de informação da Indústria 4.0, que são impulsionados pela Ethernet Industrial mais determinística (veja a Figura 2). Para conseguir isto, as redes de tecnologia operacional (TO) e as redes de tecnologia de informação (TI) dos níveis mais elevados de produção precisam de ser fundidas, e estes sistemas devem ter algum tipo de apresentação no ciberespaço para funcionarem adequadamente. No entanto, a grande maioria dos padrões contemporâneos de Ethernet Industrial exige o uso de hardware e protocolos proprietários, o que torna a convergência de rede muito difícil. Para atender a essas mudanças e requisitos, a Renesas oferece produtos/soluções direcionados relacionados a redes sensíveis ao tempo (TSN).
A Força-Tarefa IEEE 802.1 TSN integrou padrões IEEE (veja a Figura 3) para oferecer suporte ao comportamento previsível-em tempo real e à escalabilidade vertical e horizontal da tecnologia TSN.
O SoC R-IN32M4-CL3 da Renesas foi um dos primeiros controladores a oferecer suporte a CC-Link IE TSN Classe B, enquanto a família de SoC R-IN32M2 e os MCUs RX72M também têm soluções compatíveis com CC-Link IE TSN Classe a. Essas soluções permitem comunicações de alta-velocidade e{13}}capacidade que podem ser realizadas sem sistemas operacionais de software em tempo real e componentes externos.
A Arquitetura Unificada de Comunicações de Plataforma Aberta (OPC UA) criada pela OPC Foundation é usada para comunicações M2M de automação industrial. A arquitetura é aplicável a todos os componentes industriais, incluindo sensores e atuadores industriais, sistemas de controle, que são utilizados para comando e controle de processos industriais. E é um protocolo padrão em camadas, adaptável, confiável e aberto.
A arquitetura do sistema OPC UA modela clientes e servidores como parceiros de interação, e cada sistema pode conter vários clientes e servidores. A Figura 4 abaixo ilustra uma arquitetura contendo uma combinação de servidores e clientes.
Arquitetura ampla OPC-UA
EtherCAT
EtherCAT é um sistema de fieldbus baseado em Ethernet-mantido pelo EtherCAT Technology Group. O protocolo é usado por e para dispositivos que executam simultaneamente aquisição de dados em alta-velocidade e controle-em tempo real. Com seu alto desempenho, baixo custo e topologia flexível, o EtherCAT se tornou um dos protocolos líderes do setor. A Renesas expandiu seu portfólio de rede e controle de dispositivos com o núcleo proprietário da Renesas de novas CPUs de terceira{7}}geração RXv3 e MCUs RX72M, RX72N e RX66N de 32 bits para automação industrial que integra controle de dispositivos e funcionalidade de rede em um único chip (veja a Figura 5).
Para atender às necessidades de automação industrial, a Renesas introduziu uma linha de microcontroladores para conectividade EtherCAT. Entre eles, o RX72M vem com processador de 240 MHz, até 4 MB de memória flash e 1 MB de RAM, com ampla gama de periféricos e interfaces como Ethernet, USB, CAN, SPI, I2C e muito mais. Este microcontrolador adaptável tornou-se a primeira escolha para muitas aplicações industriais.
Vários recursos principais do RX72M, RX72N e RX66N
PROFINET
O padrão PROFINET é um protocolo Ethernet industrial aberto e padronizado para transferência de dados em ambientes de automação que facilita a comunicação entre controladores e dispositivos. Os protocolos cíclicos e acíclicos do PROFINET definem diagnósticos, segurança funcional, alarmes e outras formas de troca de dados. O TPS{3}}1 da Renesas Electronics é uma solução de dispositivo PROFINET IO-on{6}}habilitada para PROFINET (IRT)-no chip que simplifica o processo de implementação e fornece aos fabricantes de equipamentos integração rápida, simples e econômica de interfaces de dispositivos PROFINET IO.
PROFINET é um protocolo fieldbus comumente usado em aplicações de automação industrial e suporta os protocolos PROFIBUS DP (Periférico Descentralizado) e PROFIBUS DP-V1 (Versão 1), que são amplamente utilizados em aplicações de automação industrial para comunicação entre PLCs e outros dispositivos. organização global para tecnologias PROFIBUS e PROFINET PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL (PI) lista o MCU RX72M em seu MCU/MPU/LSI recomendado para suporte de fieldbus. Portanto, o MCU RX72M é uma escolha versátil para aplicações de automação industrial.
Ethernet/IP
Ethernet/IP é um protocolo que permite a interação-de dispositivos de automação industrial conectados por Ethernet. É um dos três protocolos de automação industrial-baseados em Ethernet criados pela Open DeviceNet Vendor Association (ODVA), sendo os outros dois PROFINET e EtherCAT. Ethernet/IP fornece comunicação cíclica e acíclica e pode ser comunicada por TCP/IP e UDP/IP. Isso o torna um protocolo versátil que pode ser usado na indústria, desde pequenos sistemas de controle até grandes sistemas distribuídos. Dispositivos industriais como CLPs, IHMs, sensores e outros dispositivos de automação podem ser comunicados e controlados em tempo real usando Ethernet/IP, que fornece comunicação escalonável e de alta{6}velocidade usando Ethernet e IP.
MAC Ethernet
Ethernet MAC (Ethernet Media Access Control) é um identificador exclusivo para o controlador de interface de rede (NIC) de um dispositivo, que é usado para permitir comunicações de rede Ethernet. O suporte ao pacote flexível-baseado em FreeRTOS (FSP) permite a adoção de outros RTOSes e middleware.
Além disso, a Renesas oferece suporte a um ecossistema de parceiros abrangente para fornecer uma variedade de blocos de construção de software e hardware que funcionarão-pronto para uso-com os MCUs da Renesas. Este ecossistema ajudará a acelerar o desenvolvimento de aplicações IoT, incluindo tecnologias essenciais.
Como já enfatizado, os pisos de fábrica atuais exigem uma estrutura Ethernet determinística e não{0}}determinística comum e robusta para permitir o mais alto grau de conectividade de rede industrial. Como líder de mercado nesta área, as soluções da Renesas cobrem uma ampla gama de requisitos de Ethernet industrial e são conhecidas pelo seu desempenho, confiabilidade e facilidade de uso. Para automação industrial e outras aplicações, esses sistemas são projetados para transferência de dados em alta-velocidade, baixa latência e baixo consumo de energia. Para acelerar a adoção, a Renesas oferece uma variedade de kits de desenvolvimento e soluções para ajudar os engenheiros a criar rapidamente soluções de Ethernet industrial-de valor agregado.