Abstrak
Apa yang dimaksud dengan Ethernet Industri? Ethernet Industri memainkan peran penting karena mampu mendukung berbagai protokol jaringan untuk menerapkan kontrol komunikasi{0}waktu nyata yang deterministik.
"Ethernet Industri" (IE) mengacu pada penggunaan Ethernet di lingkungan industri, terutama yang menggunakan mekanisme kontrol predeterministik dan{0}}waktu nyata.
Perangkat keras, perangkat lunak, dan layanan adalah elemen terpenting dalam menyediakan solusi komunikasi untuk otomasi pabrik, dan Ethernet Industri digunakan di berbagai industri, termasuk minyak dan gas, ruang angkasa dan pertahanan, energi dan tenaga, listrik dan elektronik, otomotif dan transportasi, serta bahan kimia. Dalam Ethernet Industri, protokol seperti TSN, OPC-UA, EtherCAT, Profinet, ethernet/IP, CC-link IE, dan Modbus digunakan dalam berbagai macam aplikasi yang ditargetkan.
Arsitektur Ethernet Industri
Jaringan-yang sensitif terhadap waktu, sering disebut sebagai TSN, adalah salah satu entitas utama yang membentuk inti sistem informasi-fisik Industri 4.0, yang didorong oleh Industrial Ethernet yang lebih deterministik (lihat Gambar 2). Untuk mencapai hal ini, jaringan teknologi operasional (OT) dan jaringan teknologi informasi (TI) dari tingkat manufaktur yang lebih tinggi perlu digabungkan, dan sistem ini harus memiliki semacam presentasi di dunia maya agar dapat berfungsi dengan baik. Namun, sebagian besar standar Ethernet Industri kontemporer memerlukan penggunaan perangkat keras dan protokol berpemilik, sehingga membuat konvergensi jaringan menjadi sangat sulit. Untuk mengatasi perubahan dan persyaratan ini, Renesas menawarkan produk/solusi yang ditargetkan terkait dengan Time Sensitive Networking (TSN).
Satuan Tugas IEEE 802.1 TSN telah mengintegrasikan standar IEEE (lihat Gambar 3) untuk mendukung perilaku-yang dapat diprediksi secara real-time dan skalabilitas vertikal dan horizontal teknologi TSN.
SoC Renesas R-IN32M4-CL3 adalah salah satu pengontrol pertama yang mendukung CC-Link IE TSN Kelas B, sedangkan rangkaian SoC R-IN32M2 dan MCU RX72M juga memiliki solusi yang mendukung CC-Link IE TSN Kelas a. Solusi ini memungkinkan komunikasi-berkecepatan tinggi,-berkapasitas tinggi yang dapat diwujudkan tanpa perangkat lunak, sistem operasi real-time, dan komponen eksternal.
Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) yang dibuat oleh OPC Foundation digunakan untuk komunikasi M2M otomasi industri. Arsitektur ini berlaku untuk semua komponen industri, termasuk sensor dan aktuator industri, sistem kontrol, yang digunakan untuk komando dan pengendalian proses industri. Dan ini adalah protokol standar yang berlapis, mudah beradaptasi, tepercaya, dan terbuka.
Arsitektur sistem OPC UA memodelkan klien dan server sebagai mitra yang berinteraksi, dan setiap sistem dapat berisi banyak klien dan server. Gambar 4 di bawah mengilustrasikan arsitektur yang berisi kombinasi server dan klien.
OPC-Arsitektur Luas UA
EtherCAT
EtherCAT adalah sistem fieldbus berbasis Ethernet-yang dikelola oleh EtherCAT Technology Group. Protokol ini digunakan oleh dan untuk perangkat yang secara bersamaan melakukan-akuisisi data berkecepatan tinggi dan kontrol-waktu nyata. Dengan kinerja tinggi, biaya rendah dan topologi fleksibel, EtherCAT telah menjadi salah satu protokol industri terkemuka. Renesas telah memperluas portofolio kontrol perangkat dan jaringannya dengan inti milik Renesas berupa CPU RXv3 generasi ketiga-baru dan MCU RX72M, RX72N, dan RX66N 32-bit untuk otomatisasi industri yang mengintegrasikan kontrol perangkat dan fungsionalitas jaringan dalam satu chip (lihat Gambar 5).
Untuk memenuhi kebutuhan otomasi industri, Renesas telah memperkenalkan serangkaian mikrokontroler untuk konektivitas EtherCAT. Diantaranya, RX72M hadir dengan prosesor 240 MHz, memori flash hingga 4 MB, dan RAM 1 MB, dengan beragam periferal dan antarmuka seperti Ethernet, USB, CAN, SPI, I2C, dan banyak lagi. Mikrokontroler yang dapat beradaptasi ini telah menjadi pilihan pertama untuk banyak aplikasi industri.
Sejumlah fitur utama RX72M, RX72N dan RX66N
PROFINET
Standar PROFINET adalah protokol Ethernet industri terstandarisasi dan terbuka untuk transfer data dalam lingkungan otomasi yang memfasilitasi komunikasi antara pengontrol dan perangkat. Protokol siklik dan asiklik PROFINET menentukan diagnostik, keamanan fungsional, alarm, dan bentuk pertukaran data lainnya. TPS-1 dari Renesas Electronics adalah solusi perangkat PROFINET IO yang diaktifkan PROFINET (IRT)-di-pada-chip yang menyederhanakan proses implementasi dan memberi produsen peralatan integrasi antarmuka perangkat PROFINET IO yang cepat, sederhana, dan hemat biaya.
PROFINET adalah protokol fieldbus yang biasa digunakan dalam aplikasi otomasi industri dan mendukung protokol PROFIBUS DP (Decentralized Peripheral) dan PROFIBUS DP-V1 (Versi 1), yang banyak digunakan dalam aplikasi otomasi industri untuk komunikasi antara PLC dan perangkat lain. organisasi payung global untuk teknologi PROFIBUS dan PROFINET PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL (PI) mencantumkan MCU RX72M dalam MCU/MPU/LSI yang direkomendasikan untuk dukungan fieldbus. Oleh karena itu, RX72M MCU adalah pilihan serbaguna untuk aplikasi otomasi industri.
Ethernet/IP
Ethernet/IP adalah protokol yang memungkinkan-perangkat otomasi industri yang terhubung ke Ethernet untuk berinteraksi. Ini adalah salah satu dari tiga protokol otomasi industri berbasis Ethernet-yang dibuat oleh Open DeviceNet Vendor Association (ODVA), dua lainnya adalah PROFINET dan EtherCAT. ethernet/IP menyediakan komunikasi siklik dan asiklik, dan dapat dikomunikasikan melalui TCP/IP dan UDP/IP. Hal ini menjadikannya protokol serbaguna yang dapat digunakan dalam industri mulai dari sistem kontrol kecil hingga sistem terdistribusi besar. Perangkat industri seperti PLC, HMI, sensor, dan perangkat otomasi lainnya dapat dikomunikasikan dan dikontrol secara real-time menggunakan Ethernet/IP, yang menyediakan komunikasi berkecepatan tinggi dan terukur menggunakan Ethernet dan IP.
Ethernet MAC
Ethernet MAC (Ethernet Media Access Control) adalah pengidentifikasi unik untuk Pengontrol Antarmuka Jaringan (NIC) perangkat, yang digunakan untuk mengaktifkan komunikasi jaringan Ethernet. Dukungan Paket Fleksibel (FSP) berbasis FreeRTOS-memungkinkan penerapan RTOS dan middleware lainnya.
Selain itu, Renesas mendukung ekosistem mitra yang komprehensif untuk menyediakan serangkaian elemen dasar perangkat lunak dan perangkat keras yang akan-dapat digunakan-di-MCU Renesas. Ekosistem ini akan membantu mempercepat pengembangan aplikasi IoT, termasuk teknologi inti.
Seperti yang telah ditekankan, lantai pabrik saat ini memerlukan kerangka kerja Ethernet deterministik dan non-deterministik yang umum dan kuat untuk memungkinkan konektivitas jaringan industri tingkat tertinggi. Sebagai pemimpin pasar di bidang ini, solusi Renesas mencakup berbagai kebutuhan Ethernet industri dan dikenal karena kinerja, keandalan, dan kemudahan penggunaannya. Untuk otomasi industri dan aplikasi lainnya, sistem ini dirancang untuk-transfer data berkecepatan tinggi, latensi rendah, dan konsumsi daya rendah. Untuk mempercepat penerapan, Renesas menawarkan beragam perangkat pengembangan dan solusi untuk membantu para insinyur dengan cepat menciptakan solusi-Ethernet Industri yang bernilai tambah.