¿Qué es el Protocolo Industrial Común (PIC)?

En una publicación reciente, explicamos las siete capas del protocolo OSI (Interconexión de Sistemas abiertos), incluida la capa superior o de aplicación, que gestiona la interacción entre programas o aplicaciones y la red. Un ejemplo de capa de aplicación especializada es el Protocolo Industrial Común.

También conocido como CIP, el Protocolo Industrial Común fue desarrollado por Rockwell y ahora es administrado por el grupo de la industria, ODVA. Desarrollado para aplicaciones industriales, CIP proporciona un método para organizar y representar datos, administrar conexiones y facilitar la mensajería en una red.

El Protocolo Industrial Común permite a los usuarios integrar aplicaciones de automatización, incluidos el control, la seguridad, la sincronización y el movimiento, en todos los aspectos de la empresa. Es un protocolo orientado a objetos: los dispositivos se representan mediante un modelo de objetos, y los objetos específicos de la red definen cómo se configuran los parámetros, mientras que los objetos de comunicación proporcionan los medios para establecer comunicaciones y acceder a datos y servicios desde dispositivos a través de la red.

Cada objeto tiene atributos (datos), servicios (comandos), conexiones y comportamientos (reacciones a eventos), que se definen en la biblioteca de objetos CIP. La biblioteca de objetos admite muchos dispositivos y funciones de automatización comunes, como E/S analógicas y digitales, válvulas, sistemas de movimiento, sensores y actuadores. Por lo tanto, si el mismo objeto se implementa en dos o más dispositivos, se comportará de la misma manera en cada dispositivo. Una agrupación de objetos en un dispositivo se conoce como el «modelo de objeto del dispositivo».»

El Protocolo Industrial Común también define los tipos de dispositivos, y cada tipo de dispositivo tiene un perfil de dispositivo. Los perfiles de dispositivo especifican qué objetos CIP deben implementarse, qué opciones de configuración son posibles y los formatos de los datos de E/S. Esto significa que todos los dispositivos de un tipo determinado tienen una interfaz de aplicación común. Los objetos que definen mecanismos de enrutamiento también permiten que los mensajes se pasen sin problemas entre diferentes redes CIP (EtherNet/IP y DeviceNet, por ejemplo).

Otra característica clave de CIP es que define dos tipos de comunicación, o mensajes: explícito e implícito. Los mensajes explícitos se utilizan para datos (información)» según sea necesario » y se transmiten a través de TCP (protocolo de control de transmisión). Los mensajes implícitos se utilizan para datos de control (entradas y salidas), donde la alta velocidad y la baja latencia son importantes, y se transmiten a través de UDP (protocolo de datagramas de usuario). El protocolo UDP permite enviar mensajes en paquetes de menor tamaño y permite utilizar el modelo productor-consumidor para estos mensajes implícitos críticos.

Con el modelo productor-consumidor, un productor envía un mensaje, una vez, a muchos consumidores (dispositivos receptores), un método conocido como multidifusión. Esto contrasta con el modelo tradicional de origen-destino, en el que el productor debe transmitir un mensaje varias veces para llegar a cada consumidor. En el modelo productor-consumidor, un consumidor decide si debe consumir los datos basándose en un identificador incluido en el paquete de datos. Esto permite que el modelo productor-consumidor proporcione un uso más eficiente del ancho de banda de la red y una velocidad general más alta que el modelo de origen-destino.

Hay cuatro redes industriales, a veces denominadas «redes CIP», que incorporan CIP en las capas de sesión, presentación y aplicación. EtherNet / IP implementa CIP sobre Ethernet estándar. Del mismo modo, el CIP aplicado sobre una red CAN forma la base de DeviceNet. ControlNet utiliza CIP sobre una capa de enlace de datos CTDMA (acceso múltiple por división de tiempo concurrente), y CompoNet implementa CIP en una capa de enlace de datos TDMA (acceso múltiple por división de tiempo).

Además de la familia de redes anterior, CIP también incluye extensiones que mejoran su funcionalidad: CIP Safety para comunicación a prueba de fallos en implementaciones de seguridad funcional; CIP Sync para sincronización en tiempo real entre dispositivos; CIP Motion para movimiento distribuido de múltiples ejes con control determinista en tiempo real; y CIP Energy para monitorear y administrar el consumo de energía para garantizar la optimización del uso de energía (OEU).