Co je společný Průmyslový protokol (CIP)?

v nedávném příspěvku jsme vysvětlili sedm vrstev protokolu OSI (Open Systems Interconnection), včetně horní nebo aplikační vrstvy, která řídí interakci mezi programy nebo aplikacemi a sítí. Jedním z příkladů specializované aplikační vrstvy je společný Průmyslový protokol.

společný Průmyslový protokol, označovaný také jako CIP, byl vyvinut společností Rockwell a nyní je spravován průmyslovou skupinou ODVA. CIP, vyvinutý pro průmyslové aplikace, poskytuje metodu pro organizaci a reprezentaci dat, správu připojení a usnadnění zasílání zpráv v síti.

společný Průmyslový protokol umožňuje uživatelům integrovat automatizační aplikace — včetně řízení, bezpečnosti, synchronizace a pohybu — ve všech aspektech podnikání. Jedná se o objektově orientovaný protokol: zařízení jsou reprezentována objektovým modelem a objekty specifické pro síť definují, jak jsou parametry konfigurovány, zatímco komunikační objekty poskytují prostředky k navázání komunikace a přístupu k datům a službám ze zařízení v síti.

každý objekt má atributy (data), služby (příkazy), připojení a chování (reakce na události), které jsou definovány v knihovně objektů CIP. Knihovna objektů podporuje mnoho běžných automatizačních zařízení a funkcí, jako jsou analogové a digitální I/ O, ventily, pohybové systémy, senzory a akční členy. Pokud je tedy stejný objekt implementován ve dvou nebo více zařízeních, bude se chovat stejným způsobem v každém zařízení. Seskupení objektů v zařízení se označuje jako „objektový model zařízení“.“

společný Průmyslový protokol také definuje typy zařízení, přičemž každý typ zařízení má profil zařízení. Profily zařízení určují, které objekty CIP musí být implementovány, jaké možnosti konfigurace jsou možné a formáty I / O dat. To znamená, že zařízení daného typu mají společné aplikační rozhraní. Objekty, které definují směrovací mechanismy, také umožňují bezproblémový přenos zpráv mezi různými sítěmi CIP (například EtherNet / IP a DeviceNet).

dalším klíčovým rysem CIP je, že definuje dva typy komunikace, nebo zprávy: explicitní a implicitní. Explicitní zprávy se používají pro“ podle potřeby “ data (informace) a jsou přenášeny prostřednictvím protokolu TCP (transmission control protocol). Implicitní zprávy se používají pro řídicí data (vstupy a výstupy) – kde je důležitá vysoká rychlost a nízká latence – a jsou přenášeny pomocí UDP (user datagram protocol). Protokol UDP umožňuje odesílání zpráv v menších velikostech paketů a umožňuje pro tyto kritické implicitní zprávy použít model výrobce-spotřebitel.

u modelu výrobce-spotřebitel je zpráva zaslána jedním výrobcem, jednou, mnoha spotřebitelům — přijímacím zařízením) – metoda označovaná jako multicasting. To je na rozdíl od tradičního modelu zdroj-cíl, kdy výrobce musí zprávu předat vícekrát, aby se dostal ke každému spotřebiteli. V modelu výrobce-spotřebitel se spotřebitel rozhodne, zda má data spotřebovat na základě identifikátoru obsaženého v datovém paketu. To umožňuje modelu výrobce-spotřebitel poskytovat efektivnější využití šířky pásma sítě a vyšší celkovou rychlost než model zdroj-cíl.

existují čtyři průmyslové sítě, někdy označované jako „sítě CIP“, které obsahují CIP v relačních, prezentačních a aplikačních vrstvách. EtherNet / IP implementuje CIP přes standardní Ethernet. Podobně CIP aplikovaný přes CAN síť tvoří základ pro DeviceNet. ControlNet používá CIP přes datovou vrstvu CTDMA (concurrent time division multiple access) a CompoNet implementuje CIP na datovou vrstvu TDMA (time division multiple access).

kromě výše uvedené rodiny sítí obsahuje CIP také rozšíření, která zvyšují jeho funkčnost: CIP Safety pro bezpečnou komunikaci při selhání v implementacích funkční bezpečnosti; CIP Sync pro synchronizaci v reálném čase mezi zařízeními; CIP Motion pro víceosý, distribuovaný pohyb s deterministickým řízením v reálném čase; a CIP Energy pro monitorování a řízení spotřeby energie pro zajištění optimalizace spotřeby energie (OEU).