ETHERNET/IP Genel Bakış (Ethernet/IP anlama rehberiniz)

Ethernet/IP hakkında bilmeniz gereken 6 şey

(Genellikle ethernet/IP nedir diye sorulur ya da bununla ilgili kısa bir özet istenir. İşte burada EtherNet/IP hakkında bilmeniz gereken 6 şey var.)

Ethernet/IP ,TCP/IP paketlerine devredilen bir protokol uygulama katmanıdır. Bu şu demektir; EtherNetIP verinin, TCP veya UDP paketlerinde kolayca organize edildiği bir yoldur.
EtherNet/IP ağı üzerindeki bütün cihazlar verilerini ağa benzer diğer veri değerleri ile gruplanmış özellikler diye nitelendirilen , nesne denilen özellikler seti içerisine veri değerleri serisi olarak sunarlar .
Ethernet/IP gerekli nesneler vardır-kimlik,TCP, Router bunlar her aygıtın sahip olması gerekenlerdir. Ethernet/Ip bunları nesneler olarak tanımlar.
Sizin kendi özel cihazınız için Veriye sahip Ethernet/Ip uygulama nesneleri vardır . Mesela,bir EtherNet/Ip sürücüsünün MotorObject(motor nesnesi) vardır. Özel aygıtları destekleyen bu EtherNet/Ip aygıtlarının hepsi aynı EtherNet/Ip uygulama nesneleri setine sahiptir.
EtherNet/Ip tarayıcı aygıtı (bağlantıları açar ve veri transferini başlatır) ve Ethernet/Ip adaptör aygıtları(tarayıcılara veri temin eder) arasında transfer edilen iki çeşit mesaj vardır. Bu mesajlar net mesajlar (asenkron,ihtiyaç duyulduğunda) ve girdi/çıktı (devamlı olarak transfer edilen veri mesajları) mesajlarıdır.
EtherNet/IP, en sık kullanılan endüstriyel protokol CIP in bir parçasıdır. CIP nesne yapısını tanımlar ve mesaj transferini maddeler halinde sıralar. CIP protokolü CAN üzerinden DeviceNet tir. CIP protokol Ethernet üzerinden EtherNet/IP dir.

Şimdi biraz detay…

Küçük bir arkaplan

Ofiste çalışan birçok insan “Ethernet” terimini masalarının arkasındaki fiziksel kablo ile bağdaştırırlar. Bu kablo ofis bilgisayarlarını yazıcılara, yerel ağ sunucularına ve sonsuz sayıdaki internet web sayfalarına bağlar. Bu kablo Ethernetin sadece fiziksel parçasıdır, bilgisayarınıza Ethernet mesajları taşıyan iletişim aracıdır. Bu kablo üzerinde IP; TCP ve NetBEUI gibi çeşitli Microsoft protokolleri iletişim protokollerinin bir bütün serileri gibidir. Bu Tcp/Ip protokol ailesi , ofis ortamı için oldukça kullanışlıdır. Kullanıcıların dosya paylaşımına, yazıcılara ulaşımına, mail gönderimine, internet aramalarına ve ofisteki diğer iletişimleri gerçekleştirmelerine olanak tanır.

Fabrika zemininin ihtiyaçları bazı çok özel gerekliliklerden oldukça farklıdır. Dosyalara ya da yazıcılara ulaşmak yerine; fabrika zemini denetleyicileri , sürücü sistemlerde gömülü veriye , operatör iş istasyonlarına ve Girdi/Çıktı aygıtlarına erişim sağlamalılar. Bir kullanıcının görevler yerine getirilirken beklemesine izin vermektense, fabrika zemini veri bağlantıları ihtiyaçları gerçek zaman ya da gerçek zamana çok yakın olanlardır. Bir şişeye dolum işlemini sonlandırmak , internette bir sonraki sayfaya erişmekten çok daha fazla hassas zaman bağlantıları gerektirir.

Karakteristik olarak , Ethernet Endüstriyel Otomasyonda sadece sınırlı kabul edilirliğe sahipti. Şimdi fiyatların düşmesiyle birlikte, Ethernet erişimli bilgisayarlar fabrika zeminine, akıllı switch ve routerlara yığınlar halinde geçiş yapıyor ,Ethernet kabul kazanıyor. Sadece yaygın olarak kabul olmayışı, Endüstriyel Otomasyonu hedefleyen esnek uygulama katmanı tam anlamıyla kabul edilmesinin önüne geçti.

ETHERNET/IP

Ethernet/Ip bu zorluğa göğüs gerebilecek uygulama katmanı protokolüdür. Dört bağımsız grup EIP yi endüstriyel otomasyon için genel bir domain Ethernet uygulama katmanı olarak geliştirmek ve ilerletmek için güçlerini birleştirdi. ODVA yı içeren bu gruplar, IOANA (endüstriyel açık eternet birliği), CI(uluslararası net kontrolü) ve IEA(endüstriyel eternet birliği) dır. (Bu çabanın amacı EIP nin nasıl geniş kapsamlı, kuşatıcı, onaylanabilir,s tandart olduğunu geniş bir otosmasyon çeşitliliğinde göstermektir. )

Ethernet/IP geleneksel Ethernet in teknoloji ve araçlarını kullanır. (Ethernet/Ip geleneksel Ethernette kullanılan TCP ,IP ,medya erişimi ve sinyalizasyon teknolojileri bulunan off-the-shelf(kullanıma hazır yazılım) Ethernet arayüz kartlarını içeren tüm iletim ve kontrol protokollerini kullanır. Bu standart bilgisayar teknolojilerini sağlam bir temele oturtmak şu demektir , EIP bugünün piyasasında bulunan tüm standart off-the-shelf ethernet aygıtları ile şeffaf bir şekilde çalışır. Ayrıca şunu da ifade eder, EIP standart bilgisayarlar ve bunların tüm türevlerinde kolayca desteklenebilir. Hatta daha da önemlisi, EIP yi standart teknoloji platformuna dayandırmak şunu garanti eder; taban teknolojiler gelecekte geliştikçe EIP yi ileriye taşıyacaktır.
Ethernet/IP belgelenebilir bir standarttır.EIP yi destekleyen gruplar çok satıcı dikkati özelleştirmeye ve sertifikalı test laboratuarları DeviceNet ve ContolNet ile yapıldığı gibi mantıklı, dikkatle dayanıklı standart sağlamayı planlıyor. DeviceNet ve Control net için programlardan sonra modellenen sertifikasyon programları tutarlılık ve saha cihazlarının kalitesini garantiye alacak.
EIP geniş çapta kabul edilen bir protokol katmanına dayandırılır. EIP çok geniş çaplı uygulanan DeviceNet ve ControlNet’de kullanılan CIP denilen bir standarttan inşa edildi. Bu standart ağ tabanlı aygıtları nesnelerin bir koleksiyonu olarak organize eder. Erişim, nesne davranışı yaygın bir mekanizma kullanarak erişilecek geniş ölçüde apayrı aygıtlara izin veren uzantılar tanımlar. Şimdilerde yüzlerce satıcı günümüzdeki ürünlerde CIP protokolünü desteklemektedir. Bu teknolojiyi EIP’de kullanmak şu manaya gelir, EIP geniş çaplı anlaşılan , yeni bir teknoloji uygulama periyodu gerektirmeyen geniş çaplı uygulanan bir standarda dayandırılır.

CIP in Bir Gözden Geçirmesi

CIP (yaygın endüstriyel protokol) otomasyon verisini iki aygıt arasında transfer eden bir iletişimler protokolüdür . CIP protokolünde , her ağ aygıtı kendisini nesnelerin bir serisi olarak sunar. Her nesne bir aygıt içerisinde ilişkili veri değerlerinin basitçe bir gruplamasıdır. Mesela, her CIP aygıtı ağa bir kimlik nesnesini erişilebilir hale getirmek için gereklidir.

Kimlik nesnesi, özellikler (attributes) denilen ilişkili kimlik veri değerleri içerir. Kimlik nesnesi için özellikler vendor ID (sağlayıcıkimliği),üretim tarihi, aygıt seri numarası ve diğer kimlik verisi içerir. CIP hiçbir biçimde bu veri nesnesinin nasıl uygulandığını açıkça belirtmez, sadece hangi veri değerleri ya da özellikler desteklenmeli ve bu özellikler diğer CIP aygıtlarına erişilebilir olmalı.

Kimlik nesnesi gerekli bir nesnenin bir örneğidir. CIP protokolü tarafından tanımlanan üç çeşit nesne vardır:

1. GEREKLİ NESNELER

Gerekli nesneler , her CIP cihazda dahil edilecek şartname tarafından gereklidir. Bu nesneler kimlik, bir mesaj router(yönlendirici) ve ağ nesnelerini içerir.

Kimlik nesnesi özellikler(attributes)diye isimlendirilen ilişkili kimlik veri değerlerini içerir. Kimlik nesnesi için özellikler sağlayıcı ID, üreticinin tarihi,a ygıt seri numarası ve diğer kimlik verilerini içerir.
Mesaj yönlendirici nesne , açık istek mesajlarını nesneden bir aygıttaki nesneye yönlendiren bir nesnedir.
Bir ağ nesnesi,belirgin nesne için fiziksel bağlantı verisi içerir.

Bir DeviceNet üzerindeki CIP aygıtı için ,ağ nesnesi MacID yi ve CAN ağına arayüzü tanımlayan diğer veriyi içerir. EIP aygıtları için , ağ objesi IP adresi ve aygıt üzerindeki Ethernet girişine arayüzü tanımlayan diğer veriyi içerir.

2. UYGULAMA NESNELERİ

Uygulama nesneleri aygıt tarafından veriyi kapsülleyen nesneler olarak tanımlanır. Bu nesneler aygıt türü ve fonksiyonuna özgüdür. Mesela, Sürücü Sistem üzerindeki bir Motor nesne frekans, güncel derecelendirme ve motor boyutunu tanımlayan özelliklere sahiptir. Bir girdi/çıktı aygıtı üzerindeki bir analog girdi nesnesi analog girdi için tür,çözünürlük ve güncel değer tanımlayan özelliklere sahiptir. Bu uygulama katmanı nesneleri yaygın aygıt türlerinin büyük sayıları için ön tanımlıdır. Bütün CIP aygıtları aynı aygıt türüyle (Sürücü Sistemleri, Hareket kontrol, Vana dönüştürücü…vs) uygulama nesnelerinin özdeş serilerini içermeli. Belirgin bir aygıt çeşidi için uygulama nesnelerinin serileri aygıt profili olarak bilinir. Birçok aygıt türü için çok profillerin büyük bir kısmı tanımlanmıştır. Bir aygıt profilini desteklemek kullanıcıya kolayca anlama ve bir aygıt türü sağlayıcısından diğer sağlayıcıya bu aynı aygıt çeşidiyle geçmeye izin verir. Bir aygıt sağlayıcısı Uygulama Katmanı Nesnelerini assembly nesneleri içerisine de gruplayabilir. Bu süper nesneler bir veya daha fazla Uygulama Katmanı Nesnesinin özelliklerini içerebilir. Assembly nesneleri aygıtlar arasında taşıma verileri için uygun paketi oluşturabilir. Mesela, birden fazla sıcaklık döngüsü ile Sıcaklık Kontrol Cihazının satıcısı, her sıcaklık döngüsü için derleyiciler ve her iki sıcaklık döngüsünden verilerle bir derleyici tanımlayabilir . Kullanıcı sonrasında uygulama için en uygun düşen derleyiciyi ve ne sıklıkta her derleyiciye erişileceğini seçebilir. Mesela, bir sıcaklık derleyicisi her saat rapor etmek için ayarlanmış olabilir , durum değiştirir , 2.si durum değişimine uygun olarak her saniyede bir rapor vermeye ayarlanmıştır. Derleyiciler genellikle satıcısına göre önceden tanımlanmıştır ama CIP ayrıca uygulama katmanı nesnesi özelliklerinden dinamik olarak derleyici yaratan bir kullanıcıdan mekanizma tanımlar.

3.SATICI ÖZEL NESNELER

Bir aygıt sınıfı için profilde bulunamayan nesneler Vendor Specific (satıcıya özgü) olarak isimlendirilir. Bu nesneler satıcı tarafından aygıtın ek özellikleri olarak dahil edilmiştir. CIP protokolü bu satıcı uzantı nesnelerine gerekli nesneler ya da uygulama olarak tıpatıp aynı metodla erişim sağlar. Bu veri , katı bir biçimde satıcıların seçimindedir ve yöntem aygıt satıcısına ne mantıklı gelirse öyledir.

EIP AVANTAJLARI

EIP üzerindeki CIP protokolü avantajları sayısızdır. Tutarlı aygıt erişimi şu demektir, tek bir kurulum aracı Satıcı Özel Nesne Yazılımı kullanmaksızın tek bir erişim noktasından farklı ağlar üzerinde CIP aygıtları kurabilir. Tüm aygıtların nesneler olarak sınıflandırılması yeni aygıtların online getirilmesi durumunda alıştırmayı ve başlangıç gereksinimini azaltır. EIP geliştirilmiş tepki süresi ve DeviceNet ve ControlNet den daha büyük veri geneli ihtiyacını sağlar. EIP tutarlı bir uygulama katmanı arayüzü ile kurumsal düzeyde kontrol düzeyine sensör bus seviyesinden cihazları bağlar. Fieldbus ve diğer satıcıların Siemens ProfiNet, Groupe Schneider Fieldbus Modbus/TCP dahil EIP için çok sayıda uygulama katmanı rakipleri vardır. Ne yazık ki alan bu ürünlerin her birini detaylı olarak incelemeyi engeller. Buna rağmen, bu rakiplerin hiçbiri satıcı desteği, esneklik ve Ethernet üzerinden CIP uygulamasının teklif ettiği toplam mimari desteğini sağlayamaz.

KULLANICI ZORLUKLARI

EIP uygulaması zorluksuz olmaz. En önemli zorluklardan iki tanesi kullanıcı eğitimi ve ağ kurulumudur. En sık yaşanan problem, IT gereksinimlerini ve otomasyon ağını aynı anda anlayaneğitimli personel eksiğidir. İlk Ethernet/IP sistem uygulaması için, IT ve otomasyon personeli arasında işbirlikçi bir çaba gereklidir. Bir ikinci zorluk ise uygun ağ kurulumudur. Ethernet fabrika otomasyonunuzu planlamak esastır. Tüm kontrol döngülerinizin dikkatlice tanımlanması, doğru yönlendirici(router) seçimi, switchler ve yollar ağınızı doğru dökümanlama sizin üretim hedeflerinizle örtüşen komünikasyonlar ağı için zorunludur ve biraz sürekli bakım gerektirir.

Ethernet uygulamalarını, fabrika sahasında küçük görenler sıklıkla otomasyon uygulamalarının dışına çıkarmak için, Ethernet komünikasyonlarında doğal determinizm eksikliğini delil olarak sunarlar. Geçmişte doğru olmakla birlikte, akıllı switchlerdeki son gelişimler bu argümanı büyük bir ölçüde ortadan kaldırdı. Bu anahtarlar (switchler) neredeyse tüm otomasyon uygulamalarının en zorlu ama gerekli anında determinizmi sunan ayrı çarpışma etkisi yaratırlar.