EtherCat, EtherNet/IP o Profinet

[LoSa]

Come da titolo nella azienda nella quale lavoro stiamo affrontando il tema del cambiamento di protocollo da EtherCat che attualmente utiliziamo da circa 4 anni come standard per le nostre macchine, ad un altro tipo di protocollo che come da tittolo sono l'EthreNet/IP o Profinet, sostanzialmente per un discorso di topologia della rete e per un discorso di avanzemento della teconologia, per rendere i macchinari che produciamo "future proof", tenendo presente che io non conosco in maniera applicativa l'Ethernet/IP nel senso che tipo di applicazioni posso far andare a costruire su questo protocollo, ecc. Mentre il profinet proprio non so da dove dovrei partire. Volevo capire a grandi linee da qualcuno che gli ha utilizzat questo tipo di fieldbus quali vantaggi/svantaggi ci sono nell'utiizzare l'uno o l'altro,

Grazie in anticipo delle spiegazioni,

Cordiali Saluti

Lorenzo Santini.

[Marco Mondin]

Ethercat ad oggi è un po' considerato lo standard dai non SIEMENS, anche siemens ha dovuto alla fine uscire con un gateway suo per supportare il COE e i dispositivi ethercat.

Oggi hai tante scelte:

- Profinet/irt
Nato per competere con la parte deterministica di Etehrcat, Powerlink e Sercos3

- Profinet, il più usato nel modo SIEMENS, ma non adatto a un determinismo spinto

- Ethercat, considerato da una fetta enorme di costruttori lo standard da seguire.
Si tratta del BUS con le prestazioni più spinte sul determinismo, puoi controllare con ciclica a 35us fino a 100 drive interpolati di marche diverse.
Un pelo più soggetto ai disturbi della concorrenza, ma se le cose sono fatte bene funziona benissimo.
Per altro ad oggi con degli IO progettati bene è quello che permette di leggere un ingresso con la latenza in numero di cicli in assoluto più bassa.
Tutto merito di un funzionamento del FRAME che a vederlo sembra da suicidio! Tanto di cappello che ci sono riusciti.

- Powerlink, limitato al mondo B&R per il determinismo spinto (anche su questo vince ethercat), esisterebbe uno stack aperto, ma non ragigunge le stesse prestazioni di quello implementato sui prodotti B&R. Attualmente detiene il record mondiale di numero di nodi interpolati, mi pare circa 900 in una demo. Mentre Ethercat ha il record mondiale in velocità mantenendo un hard realtime con il determinismo.

 

- Sercos3 con prestazioni ottime (A metà strada tra Powerlink e Ethercat), ma in occidente quasi inesistente.

- Ethernet/IP, il più semplice da implementare, e di conseguenza presente in un sacco di apparecchiature economiche, tuttavia oggi non adatto ad un determinismo serio.
Si posiziona sulle prestazioni di Profinet, ma è aperto al mondo e di conseguenza molto più diffuso fuori dal mondo SIEMENS.

Parlando di diffusione (Tolta SIEMENS) e prestazioni il vincitore è Ethercat in occidente. Non vedo perché spostarsi da uno standard così diffuso e efficiente.
Per altro molto sottoutilizzato rispetto a ciò che permetterebbe oggi. Se io avessi una azienda che costruisce macchine investirei su ethercat senza pensarci un secondo.

Oggi trovare un sostituto che faccia tutto ciò che fa ethercat è quasi impossibile a livello prestazionale e di funzionalità che offre, vincolandosi a un produttore quello che in occidente si avvicina di più è powerlink, segue Profinet/irt ma anche lui vincolerebbe ad un produttore.

Modificato: 13 gennaio 2021 da Marco Mondin

[Ctec]

Quoto in tutto e per tutto quanto detto da Marco.

Ci sarebbe anche il CC-Link IE/Field di Mitsubishi, che non è monomarca, ma vale come per il Sercos3, non è quasi per niente diffuso in occidente.

[LoSa]

Ringrazio per la risposta molto esaustiva,

Il discorso di spostarsi da EtherCat verso un altro protocollo è dato dal fatto della tipologie di macchine che facciamo che essendo modulari, e avvolte il cliente ordina l'impianto a pezzi, per ora visto il discorso topologico di EtherCat, volevamo vedere se c'era un qualcosa di più efficiente sotto questo punto di vista senza però andare ad inficiare le prestazioni delle macchine, ma con il vantaggio di andare ad aggiungere oggetti con un minimo intervento da parte del programmatore. Ma da quello che ho capito grazie alla risopsta di Marco ed ha quello che leggo in giro, non c'è bisogno di cambiare protocollo ma di gestirlo in maniera più efficiente.

Ciao,

 

 

[Marco Mondin]

Quando le macchine sono modulari non è detto che la comunicazione tra di loro debba avvenire per forza a mezzo di un BUS di campo deterministico.
Il BUS di campo è molto comodo per il controllo di processo di una macchina, ma sotto il punto di vista della modularità pone alcuni limiti, soprattutto se si vuole realizzare un sistema di macchine Plug&Play.

Non conosco nessun dettaglio sulle vostre applicazioni, ma se devo pensare alla modularità delle macchine per molti settori mi viene in mente l'abbinamento di un BUS, come Etehrcat per il processo della singola macchina e un protocollo proprietario sviluppato ad OC in UDP per lo scambio dati tra moduli.
Il motivo per cui userei UDP è legato al fatto che:
- È facilissimo serializzare/deserializzare strutture in/da datagrammi; (Giusto qualche riga di codice)
- Permette di gestire il broadcast e scoprire se sono presenti nodi a spasso;
 
Una macchina potrebbe essere in grado con il broadcast di avere una semiconfigurazione automatica di rete, lasciando la configurazione impianto ad un tecnico smaliziato non necessariamente softwarista.

Tuttavia dipende molto dal tipo di macchine che fate e se il gioco vale la candela!

Se per esempio fosse un sistema di trasporto modulare con migliaia di moduli prodotti ogni anno avrebbe certo il suo senso, in quanto si renderebbe il sistema modulare (una volta sviluppati tutti i moduli) non dipendente da softwaristi, ma solo da semplici tecnici adatti alla messa in servizio.
Se è un sistema da 10 macchine l'anno non avrebbe il minimo senso, alla fine si rimane nell'ambito dei quasi prototipi.

Se il gioco vale la candela, poi li ci si diverte e ci si sbizzarrisce con progettazione moduli, software per PC dedicati (supervisori, configuratori di impianto) etc...

[Ctec]

Noi, per impianti costituiti da più macchine che sono come delle "isole" che si scambiano dati, utilizziamo EtherCat per bus locale deterministico (assi, ecc), mentre la rete tra le macchine (e apparecchi locali quali HMI , strumenti peso, I/O non deterministici, ecc) è sviluppata mediante Ethernet/IP. C'è da dire che questa configurazione ci viene gratis utilizzando i PLC Omron delle serie NX/NJ, che hanno proprio due porte fatte a tale scopo.

 

[LoSa]

Il discorso della modularità è dato che sono impianti abbastanza grandi si parla anche di qualche caso con  120 m di lunghezza della linea di produzione, e le macchine presenti nella linea sono diverse e a seconda delle esigenze di ogni cliente ci possono essere o no alcuni elementi oppure ci possono essere degli elementi in più, alcuni elementi che sostituiscono, per qusto stavamo guardando se il cabio di protocollo ci portasse una serie di migliormaneti anche progettuali, ma penso che l'idea del doppio bus potrebbe essere un ottima soluzione, Vi ringrazio davvero dei suggerimenti