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Tout ce que vous devez savoir sur EtherNet/IP et l'IIoT

Les câbles Ethernet sont de plus en plus répandus sur le terrain, apportant de nouvelles possibilités de connectivité.

Vous avez encore de l'analogique quelque part dans votre usine ? C'est le cas de la plupart des personnes travaillant dans l'automatisation industrielle. Mais nous assistons enfin à un véritable mouvement d'abandon de cette technologie dans les applications et les projets.

EtherNet/IP est l'un des nouveaux réseaux basés sur le support Ethernet. Est-ce le meilleur ? Comme toujours, cela dépend de votre situation et de votre application. Alors commencons par les bases pour découvrir ensuite les possibilites d'offre EtherNett/IP dans le domaine de l'IIoT.

Quelle différence entre mon appareil Ethernet à la maison et EtherNet/IP ?

Vous voyez probablement moins d'appareils Ethernet aujourd'hui, maintenant que les réseaux sans fil sont devenus populaires, mais ils font toujours partie de nos vies. Vous en avez peut-être pour votre connexion Internet principale ou votre smart TV.

Mais dans l'environnement industriel les appareils Ethernet constituent une grande évolution. EtherNet/IP contient le fameux temre "IP". Dans ce cas, il signifie Protocole Industriel.

     

Les instruments de terrain peuvent utiliser un dispositif Ethernet avec un câble et un connecteur similaires à ceux que vous avez à la maison. Bien sûr, une application industrielle a besoin d'un câble et d'un connecteur plus robustes pour fonctionner dans des environnements plus exigeants qu'à la maison, mais ils sont tout de même semblables. Maintenant que nous avons montré comment cette technologie est proche de celle que nous utilisons déjà, passons aux détails qui font la différence.

Comment a débuté EtherNet/IP ?

Dans les années 90, un petit groupe de personnes de ControlNet International Ltd. a décidé de se réunir et de développer ce qui allait devenir EtherNet/IP. En 2000, le crowdfunding n'ayant pas encore fait son apparition, ils ont eu besoin de soutien pour poursuivre leur projet. Ils ont alors contacté l'Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), une organisation de fabricants d'automatismes fondée en 1995 qui a accepté un partenariat pour développer EtherNet/IP. En 2009, les initiateurs ont cédé le contrôle du projet à l'ODVA et à ses membres.

     

Aujourd'hui, l'ODVA prend en charge le protocole industriel commun (CIP™), ControlNet®, CompoNet® et DeviceNet®.

En outre, l'organisation confirme l'interopérabilité entre les fournisseurs et les systèmes. L'interopérabilité est un défi, mais l'ODVA promeut l'adoption de technologies COTS (commercial-off-the-shelf), Internet non modifié et Ethernet.

Qu'est-ce qu'EtherNet/IP ?

Basé sur le CIP (Common Industrial Protocol), le modèle OSI et la suite des standards TCP/UDP, EtherNet/IP est un réseau Ethernet standardisé, flexible et ouvert. Il permet de connecter des capteurs de terrain, des contrôleurs et des systèmes de contrôle dans le même réseau.

Sa mise en œuvre est vaste, vous trouverez également des commandes de puissance (variateurs, moteurs, etc.) et des commandes discrètes (Modules E/S de sécurité, robots, etc.) et les possibilités nombreuses, puisque les caméras IP, le WiFi et les téléphones IP peuvent également s'adresser au réseau. Nous avons ici la convergence IT/OT.

Qu'est-ce que la norme EtherNet/IP ?

Plutôt que de reprendre l'intégralité de la norme ici, voici les principaux points à connaître :

  • IEEE 802.3 : Norme connue sous le nom d'Ethernet, Protocole de synchronisation d'horloge (IEEE-1588)

  • IEC 61158 : Norme des réseaux de communication industriels

  • IETF : Internet Engineering Task Force élabore et promeut des standards Internet

EtherNet/IP ajoute le Protocole industriel commun(CIP) à la couche Session, mais il suit le cadre protocolaire du modèle OSI.

Il peut avoir de nombreux protocoles sur un réseau - HTTP, Modbus TCP... - mais cela ne garantit pas l'interopérabilité. Pour cela, il faudra des passerelles pour les traduire.

Enfin, vous pouvez disposer de nombreux moyens de communication. La couche physique autorise le sans fil local (IEEE 802.11 pour le Wifi), les câbles en cuivre ou la fibre (IEEE 802.3) et même la nouvelle couche physique avancée (APL) destinée à l'alimentation et la communication en 2 fils compatible avec les zones dangereuses.

Quelles sont les topologies EtherNet/IP ?

La technologie Ethernet a connu une véritable évolution, passant de 10 Mbps, d'une topologie bus/arbre et d'une communication half-duplex à une communication de 100 Mbps et 1 Gbps, full-duplex avec une topologie en étoile basée sur switches et routeurs. Cette évolution a donné aux réseaux Ethernet la capacité de prendre en charge des systèmes industriels critiques.

EtherNet/IP est une infrastructure active, avec des segments de réseau utilisant des connexions point à point dans une topologie en étoile. Le cœur de cette topologie est l'interconnexion de switches de couche 2 et 3. Ces switches prennent en charge de nombreux nœuds point à point.

Le réseau EtherNet/IP peut également prendre en charge les topologies en anneau linéaire et en anneau simple tolérant aux pannes. Pour cela, il utilise des swithces intégrés et la technologie DLR (Device Level Ring). Ces topologies alternatives peuvent être combinées pour optimiser le routage des câbles et les structures de communication.

Nous pourrions entrer dans les détails techniques du réseau EtherNet/IP, mais nous allons rester brefs et précis en répondant aux questions suivantes.

Quelle est la différence entre TCP et UDP ?

Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) assure un transfert de données fiable mais lent via un paquet ou une trame unicast. Les courriers électroniques et la navigation Web utilisent des connexions TCP.

Avec l'UDP (User Datagram Protocol), la connexion est beaucoup plus rapide, mais sans garantie que les données transférées parviennent au destinataire. Ici, nous avons des paquets ou des trames unicast, multicast et broadcast, comme pour le streaming de la musique ou de la vidéo.

Peut-on utiliser EtherNet/IP avec d'autres applications TCP/IP ?

Oui, EtherNet/IP a été développé pour permettre la coexistence avec d'autres applications TCP/IP. Voici quelques exemples d'applications TCP/IP que vous rencontrerez fréquemment sur le marché :

  • HTTP : Hypertext Transfer Protocol (protocole de transfert hypertexte)

  • SNMP : Simple Network Management Protocol (protocole simple de gestion de réseau)

  • OPC UA : Open Platform Communications Unified Architecture (protocole de communication omni-plateforme pour les applications d'automatisation industrielle)

  • Modbus/TCP

Quels sont les composants de base d'EtherNet/IP ?

Le réseau est composé d'éléments cruciaux qui permettent la communication entre les appareils et le système de contrôle. EtherNet/IP a trois classes qui identifient les composants et leur utilisation :

  • IO-scanner : A l'origine de la demande de connexion des données d'entrée/sortie. Exemples : les PLC et contrôleurs

  • IO-adapteur: cible de la demande de connexion de données d'E/S en temps réel de la classe Scanner. Exemples : capteurs, vannes, passerelles

  • Messaging : prend en charge la messagerie explicite. Exemples : diagnostics, outils de configuration, systèmes SCADA et HMI.

Comment EtherNet/IP s'applique-t-il aux solutions IIoT ?

EtherNet/IP est une communication numérique qui élargit les perspectives en matière d'intégration et d'utilisation des données. Conformément au concept NAMUR NOA, vous pouvez extraire des informations de votre réseau directement, à l'aide d'un Edge Device, et les envoyer à différents types de services Cloud. L'écosystème Netilion d'Endress+Hauser prend désormais en charge les appareils EtherNet/IP de plusieurs façons ; vous pouvez les utiliser dans les services Analytics, Library, Health et Value et utiliser les équipements tiers dans les services Analytics et Library.

Ces services améliorent vos données, en vous fournissant les bonnes informations où que vous soyez. Ils présentent des avantages pertinents pour les tâches quotidiennes.

Les services IIoT sont un moyen facile d'accéder à des informations pertinentes à partir de votre instrumentation de terrain. Ils vous offrent un moyen confortable et sécurisé d"intégrer le cloud et de faire évoluer vos activités pour atteindre de nouveaux niveaux de maintenance, d'améliorer la production, etc.

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Les câbles Ethernet sont de plus en plus répandus sur le terrain, apportant de nouvelles possibilités de connectivité. ©Endress+Hauser