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EtherNet/IP

Das Ethernet Industrial Protocol (EtherNet/IP) ist ein offener Standard für industrielle Netzwerke. EtherNet/IP dient zur Übertragung zyklischer E/A-Daten sowie azyklischer Parameterdaten. EtherNet/IP wurde von Rockwell Automation und der ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) entwickelt und in der internationalen Normenreihe IEC 61158 standardisiert. EtherNet/IP ist insbesondere im amerikanischen Markt und im Umfeld von Rockwell-Steuerungen ein weit verbreiteter Kommunikationsstandard.

EtherNet/IP benutzt die praxisbewährte Basistechnologie von Ethernet-TCP/IP. Als Übertragungsmedium kommen normale Ethernet-Twisted-Pair-Kabel oder Lichtwellenleiter zum Einsatz. Als Anwendungsprotokoll wird das von DeviceNet und ControlNet bekannte CIP-Protokoll (Common Industrial Protocol) verwendet.

Netztopologie

EtherNet/IP-Netzwerke nutzen eine aktive Sterntopologie. Die Geräte werden über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung an einen Switch angeschlossen. Der Vorteil der Sterntopologie liegt darin, dass Geräte mit einer Übertragungsrate von 10 Mbit/s oder 100 Mbit/s im selben Netzwerk betrieben werden können. Standardmäßige Twisted-Pair- und Glasfaserkabel sind mit EtherNet/IP voll funktionsfähig. Durch den konsequenten Einsatz von Switches werden Kollisionen vermieden und das Netzwerk für Echtzeit-Steuerungsanwendungen nutzbar gemacht.

CIP-Anwendungsprotokoll

Das auf den Schicht-4-Standards von TCP und UDP aufgesetzte EtherNet/IP-Anwendungsprotokoll heißt „Common Industrial Protocol“ (CIP). CIP kommt auch bei DeviceNet und ControlNet zum Einsatz. Der Vorteil ist, dass Anwender, die schon einmal mit DeviceNet oder ControlNet gearbeitet haben, sich auch im EtherNet/IP auf Anhieb zurechtfinden. Wesentliche Unterschiede gibt es lediglich in der Übertragungstechnik. Ebenso wurden die Geräteprofile weitgehend unverändert auf EtherNet/IP übertragen. Auch für die Konfiguration können die von DeviceNet und ControlNet bekannten Konfigurationstools eingesetzt werden. Dies spart Engineeringaufwand und verkürzt die Inbetriebnahmezeiten.

Aufbau der CIP-Protokolle

Der Steuerungsteil von CIP wird für die schnelle zyklische Übertragung von Prozessdaten (E/A-Daten) genutzt. Die Übertragungsdienste werden als "implicit Messaging" bezeichnet. Für die zeitkritischen E/A-Daten verwendet EtherNet/IP das UDP-Protokoll der Schicht 4. Zeitkritische Datenübertragungen sind typischerweise kleinere Datenpakete, die über langfristig bestehende implizite Verbindungen zwischen einem Sender (SPS) und einer beliebigen Zahl von Zielgeräten ausgetauscht werden.

Der Informationsteil von CIP dient der azyklischen Nachrichtenübertragung (explicit Messaging). Hier kommt das TCP-Protokoll zum Einsatz.

TCP/IP-Basisfunktionen

TCP/IP ist das Transport- und Netzwerkprotokoll des Internets und wird üblicherweise mit Ethernet-Installationen und Business-Anwendungen in Verbindung gebracht. TCP (Transmission Control Protocol) beschreibt ein Verfahren, das zusammen mit dem Internet Protocol (IP) verwendet wird, um über das Netzwerk (Internet/Intranet) Nachrichten zwischen Computern zu versenden. Während das IP-Protokoll für die eigentliche Übermittlung der Daten zuständig ist, überwacht TCP die einzelnen Datenpakete einer Nachricht, um so sichere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu gewährleisten.

Auch das UDP/IP-Protokoll (User Datagram Protocol) wird zusammen mit Ethernet-Netzwerken eingesetzt. UDP/IP ermöglicht den schnellen und effizienten Datentransport, wie er für den Austausch der E/A-Daten in Echtzeit erforderlich ist.

Industrielle IT-Funktionen

Zusätzlich zu den Kommunikationsfunktionen für die Übertragung der Prozessdaten und Parameter unterstützt EtherNet/IP auch die industriellen IT-Funktionen wie Web-Server und E-Mail-Client.