Fundamentos da EtherNet/IP

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1 Fundamentos da EtherNet/IP CO900H

2 Operações de Manufatura Prioridades e Requisitos de Mercado Principais Prioridades para Operações de Manufatura Iniciativas Estratégicas para Atingir os Objetivos do Negócio? Fonte : Manufacturing Performance Management, Aberdeen Group

3 Manufatura e Convergência de TI Gerando Demanda e Oportunidade Convergência Tecnologica Instalações de Redes Cabeadas Convergência de Redes Convergência Organizacional Modelo de Inovação Tecnologica Aumento no Foco no Negócio Agilidade Vantagem Competitiva Convergência Cultural Source: Cisco and Rockwell Automation

4 Arquitetura Integrada Estação de Operação ( OWS ) Estação de Manutenção Relatórios Históricos Análise de Eficiência Auditoria ( MWS ) Ethernet Servidor do Sistema de Aplicação de Processo ( PASS ) Ethernet Escritório Asset Management Fire Wall Ethernet ControlLogix ControlLogix GuardLogix DeviceNet/ControlNet/Ethernet DeviceNet / DeviceNetSafety ControlNet Flex Ex Média Tensão HART CCM Flex I/O H1 HART ControlNet Fibra Foundation Fieldbus

5 Convergência das Redes Industriais Corporate Network Corporate Network Back-Office Mainframes and Servers (ERP, MES,etc.) Human Machine Interface (HMI) Control Network Gateway Supervisory Control Office Applications, Internetworking, Data Servers, Storage Back-Office Mainframes and Servers (ERP, MES, etc.) Human Machine Interface (HMI) Office Applications, Internetworking, Data Servers, Storage Controller Supervisory Control Controller Robotics Motors, Drives Actuators Motors, Drives Actuators Sensors and other Input/Output Devices Robotics Sensors and other Input/Output Devices Traditional 3 Tier Industrial Network Model Converged Ethernet Industrial Network Model EtherNet/IP - Enabling/Driving Convergence of Control and Information

6 Modelo de referência OSI Open System Interconnection Layer Name Layer No. Function Examples Application Layer 7 Network Services to User App CIP Presentation Layer 6 Encryption/Other processing Session Layer 5 Manage Multiple Applications Transport Layer 4 Reliable delivery/error correction TCP - UDP Network Routers Layer 3 Logical addressing - Routers IP Data Link Switches Layer 2 Access Endpoints MAC address MAC Physical (PHY) Cabling Layer 1 Specifies voltage, pin-outs, cable TIA -568-B Modelo da rede TCP/IP

7 Ethernet/IP Rede Aberta Layer No. Layer 7 CIP Sync TM IEEE1588 Layer 6 Layer 5 Layer 4 Layer 3 Layer 2 Network Independent Layer 1

8 Unicast e Broadcast Transação individual: Exemplo Instrução de Message UNICAST Controller Transação de um para todos: Exemplo Who Active do RSLinx BROADCAST Controller

9 Camada de Aplicação Common Industrial Protocol O CIP: É o protocolo utilizado pela DeviceNet, ControlNet e Ethernet Aberta e padronizada Permite roteamento entre redes CIP Permite controle e mensagens em tempo real simultaneamente Testes de conformidade

10 EtherNet/IP Múltiplas aplicações Safety Integração com o IT EtherNet/IP- Sistemas convencionais e de segurança no mesmo fio EtherNet/IP aumenta a capacidade de integração entre a Produção e o Corporativo. Motion-Posicionamento EtherNet/IP Sincronização e posicionamento em conformidade com a norma IEEE 1588 Security EtherNet/IP: aumento da segurança de acesso Uma só rede, múltiplos benefícios

11 EtherNet/IP IP refere-se a Industrial Protocol Padrões IEEE standard Ethernet, Precision Time Protocol (IEEE-1588) IETF - Internet Engineering Task Force, standard Internet Protocol (IP) IEC - International Electrotechnical Commission ODVA - Common Industrial Protocol (CIP) Integração com TI e preparada para o futuro (Sustentabilidade) Tecnologia consolidada - produtos, aplicações e fornecedores Plataforma multidisciplinar para controle e informação ODVA Suportada for fornecedores globais: Cisco Systems, Omron, Schneider Electric Bosch Rexroth AG e Rockwell Automation Aprovada em testes de desempenho e Conformidade

12 Ethernet Industrial EtherNet/IP é a lider global em número de nós vendidos Ethernet TCP/IP Padrão, não modificada Padrão: Tecnologia de ponta Comporta informações comerciais e industriais em uma infraestrutura comum Rede com capacidade para milhares de nós Topologia flexivel e compatível com sua planta Diversos fornecedores Ampla gama de produtos Fonte: IMS Research Rockwell Automation, Bosch Rexroth, Omron e Schneider Electric usam EtherNet/IP como base tecnológica. Varios outros fornecedores também utilizam EtherNet/IP.

13 EtherNet/IP Árvore Estrela Linha tronco/ derivação Características EtherNet/IP: Nós ilimitados 100 Mb Full-Duplex As opções de fibra e de repetidor estão disponíveis para aumentar a distância ou criar uma topologia de anel Distâncias: 100 m para cabo 20 Km para fibra Anel

14 Como funciona o Device Level Ring (DLR)? Cada anel deve ter um supervisor de anel / A função do supervisor de anel é gerenciar o tráfego e guardar informação de diagnóstico. Pode haver vários supervisores de anel, mas somente um pode ser o supervisor ativo. O 1783-ETAP e o 1756-EN2TR tem a capacidade de supervisionar o anel. Supervisor de anel Quando um rompimento de fio acontece, o supervisor de anel redireciona o tráfego para garantir operação contínua da rede. O tempo de recuperação da rede é inferior a 3 ms para uma rede de até 50 nós. O supervisor também sabe a localização exata da interrupção, permitindo a solução rápida do problema. Não há necessidade de configuração adicional nos outros nós.

15 Anel nos 2 níveis: switches e dispositivos (DLR) Disponibilidade de rede e dispositivos Supervisor do Anel Nó 1 Nó 2 Nó 3 Nó 4

16 Switches Gerenciáveis e não Gerenciáveis Layer 2 e Layer 3 Fixed Managed Port Configurations: 4 copper ports, 8 copper ports plus 1 fiber Features: RSLogix 5000 profile, tags & faceplates VLANs, QoS, IGMP, Port mirroring, MAC ID port security & DHCP IP address assignment per port Unmanaged Port Configurations: 4, 5, 7, & 8 port versions Fiber & Copper options Features: No configuration required Stratix 8000 Modular Managed Port Configurations: 6 to 26 ports 6 & 10 ports base units 8 port copper & fiber expansion options Features: Cisco Technology: IOS, CLI, CNA Automation Smartports RSLogix 5000 profile, tags & faceplates VLANs, QoS, SNMP, IGMP, Port mirroring, MAC ID port security, DHCP IP address assignment per port, & REP (fast ring protocol) CompactFlash - nonvolatile config. storage Stratix 2000 Applications with small, isolated networks Stratix 6000 Monitor and control distributed devices Plant floor and enterprise integration

17 Stratix 5700 Layer 2 3 port configurations across 5 HW platforms offering 20 versions 6 port (5.1 H, 2.95 W, 4.3 D) 6 copper ports 4 copper ports + 2 SFP slots 10 ports (5.1 H, 3.6 W, 4.3 D), (5.1 H, 3.6 W, 5.05 D) 8 copper ports + 2 combo* 20 ports (5.1 H, 5.0 W, 5.05 D) 16 copper + 2 combo* ports + 2 SFP slots SFP slots for multi & single mode fiber New SFPs added to overall portfolio Advanced feature set: Two software packages - lite or full REP, Etherchannel, Flexlink 2 Gig ports IEEE 1588 support Conformal coating Embedded NAT *Combo = copper or SFP

18 Stratix 5700 NAT Overview Network Address Translation Provides 1 to 1 IP address translations Maximum 1 subnet and 127 single translations Translations provided on uplink ports One or both ports for ring support Translation Cable table break is stored as part of switch configuration Send message to Machine 2 PLC at address Send message to Machine 1 PLC at address Improve Now send system message uptime to Machine by adding 1 the PLC REP at address ring, unique to our when solution. broken connection Stratix 8300 REP Line Controller Machine 1 NAT Translation = Machine 2 NAT Translation = Allows duplicate machines to be easily integrated into i ti hit t

19 Portifólio de switch de ponta-a-ponta para arquiteturas de manufatura Construído em estrutura de rede Cisco e melhores práticas Cisco IOS baseado em plataformas e as características consistentes Integração com soluções Cisco e as aplicações de gerenciamento de rede de TI Resiliência e recursos disponíveis REP, links flexíveis, HSRP, Stackwise, ISSU Caractrísticas de segurança da plataforna catalyst Trafêgo de dados da aplicação otimizados: QoS, IGMP, PTP (IEEE1588) Estrutura de rede escalonável integração de video, comunicação, wireless, e suporte para novas aplicações de manufatura.

20 Ferramenta de Configuração Web Smartports Configurações pré-definidas: Otimize o fluxo da porta Maximize a performance A programação certa para o dispositivo certo

21 Ferramentas para Monitorar a rede Utilize os faceplates para monitorar o tráfego e diagnóstico da rede Status em tempo real no RSLogix 5000 Tags pré-configuradas no Logix Cisco Network Assistant (CNA) Solução para os problemas de rede

22 DHCP Por Porta Substituição de dispositivo O dispositivo recebe o mesmo endereço de IP após troca DHCP Server DHCP Server Falha do Drive Troca do Drive Simplifica a manutenção e melhora o OEE

23 Redundância Tira vantagem daethernet/ip em DLR Protocol Suporta tecnologia em anel Trabalha com plataforma de I/O redundante com adaptadores de SIL2 TUV

24 Sincronismo de Tempo (CIP Sync) e Sequencia de Eventos (SOE) Aplicações: Sequencia de Eventos com estampa de tempo com resolução de microsegundos. Usado extensivamente em Energia para detecção de primeira falha. Controller Clocks Synched Database Stratix 8000 Controller Clocks Synched L 6 X E N 2 T R S O E D O U T E N 2 T R S O E L 6X CLX Chassi s #1 G M S CLX Chassis #2 S Event TS done here. Event TS done here. Stratix 8000 S S 1732E- IB16M12SOEDR Armor Block I/O #1 1732E- IB16M12SOEDR Armor Block I/O #2

25 Informação em tempo real Internet Enterprise Network Automation Network HMI Programmable Controllers Cameras Programmable Automation Controllers Secure Remote Access Motion Controllers Ethernet EtherNet/IP Safety Controllers Historian Asset Management Operator Consoles Process Controllers Voice Energy Management Fieldbus Device Network I/O Robots Drives Servo Drives Encoders Safety I/O Light Curtains Drives w/ Safety Instruments Barcode Scanners Valves Discrete Motion Safety Process Power Drives Overloads Starters Smart Motor Controllers

26 Exemplo de Arquitetura CIP Sync TM IEEE1588 Safety I/O Safety Controller CIP Sync TM IEEE1588 Camera Safety I/O Controller HMI I/O VFD I/O Controller Servo Drive Servo Drive

27 Rede Industrial Convergênte Arquitetura de Rede Internet Web Apps DNS FTP Rede Corporativa Nível 4-5 Integração de IT Corporativa Colaboração Wireless Otimização de Aplicação Patch Management Terminal Services Application Mirror AV Server Gbps Link for Failover Detection Firewall (Standby) Cisco ASA 5500 Demilitarized Zone (DMZ) Controle de Acesso Proteção contra Ameaças Firewall (Active) FactoryTalk Application Servers Cisco Catalyst 6500/4500 Cisco Cat StackWise Switch Stack Cisco Catalyst Switch Network Services Rede de Produção Nível 3 Segmentação Redes Multi-Serviço Aplicações e Gerenciamento de Segurança Drive Controller HMI Distributed I/O Cell/Area #1 (Redundant Star Topology) Rockwell Automation Stratix 8000 Layer 2 Access Switch Controller HMI Drive Cell/Area #2 (Ring Topology) HMI Distributed I/O Controller Drive Cell/Area #3 (Bus/Star Topology) Célula de Acesso Nível 0-2 Controle Real-Time Convergência <100ms Tráfego Multicast Simplicidade Integração MFG

28 Segurança de Redes: Fiquem Atentos! Stratix 5900 Conexão Site-to- Site: VPN. Perfil industrial Physical features RJ-45 Gigabit WAN 4 10/100Base-Tx LAN ports Shock /Vibration & Extended Temperature Network features ACL / Firewall DHCP QoS VLAN NAT 30

29 ControlLogix EtherNet/IP Communication Module Selection Chart

30 Projetos Redes Industriais Design Projeto Treinam. Instalação Manut. Localiz. Falhas Validação

31 Exemplo de problemas de instalação

32 Exemplo de problemas de instalação

33 Exemplo de problemas de instalação

34 Exemplo de problemas de instalação

35 Exemplo de problemas de instalação 37 Copyright 2010 Rockwell Automation Inc All rights

36 Exemplo de problemas de instalação 38

37 Perguntas? CO900H