Mi a közös ipari protokoll (CIP)?

egy közelmúltbeli bejegyzésben elmagyaráztuk az OSI (Open Systems Interconnection) protokoll hét rétegét, beleértve a felső vagy alkalmazás réteget, amely a programok vagy alkalmazások és a hálózat közötti interakciót kezeli. A speciális alkalmazási réteg egyik példája a közös ipari protokoll.

más néven CIP, a közös ipari protokollt a Rockwell fejlesztette ki, és most az odva ipari csoport kezeli. Az ipari alkalmazásokhoz kifejlesztett CIP egy módszert kínál az adatok szervezésére és ábrázolására, a kapcsolatok kezelésére és a hálózati üzenetküldés megkönnyítésére.

a közös ipari protokoll lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy integrálják az automatizálási alkalmazásokat — beleértve a vezérlést, a biztonságot, a szinkronizálást és a mozgást — az üzlet minden területén. Ez egy objektum-orientált protokoll: az eszközöket egy objektummodell képviseli, és a hálózatspecifikus objektumok meghatározzák a paraméterek konfigurálásának módját, míg a kommunikációs objektumok biztosítják a kommunikáció létrehozását és az eszközökről a hálózaton keresztüli adatok és szolgáltatások elérését.

minden objektum rendelkezik attribútumokkal (adatok), szolgáltatásokkal (parancsok), kapcsolatokkal és viselkedésekkel (eseményekre adott reakciók), amelyek a CIP objektumkönyvtárban vannak meghatározva. Az objektumkönyvtár számos általános automatizálási eszközt és funkciót támogat, mint például az analóg és digitális I / O, szelepek, mozgásrendszerek, érzékelők és működtetők. Tehát, ha ugyanazt az objektumot két vagy több eszközön valósítják meg, akkor az minden eszközön ugyanúgy fog viselkedni. Az eszköz objektumainak csoportosítását az eszköz “objektummodelljének” nevezzük.”

a közös ipari protokoll meghatározza az eszköztípusokat is, minden eszköztípusnak van eszközprofilja. Az eszközprofilok meghatározzák, hogy mely CIP objektumokat kell végrehajtani, milyen konfigurációs lehetőségek lehetségesek, valamint az I/O adatok formátumát. Ez azt jelenti, hogy egy adott típusú eszközöknek közös alkalmazási felületük van. Az útválasztási mechanizmusokat meghatározó objektumok lehetővé teszik az üzenetek zökkenőmentes továbbítását a különböző CIP hálózatok (például EtherNet/IP és DeviceNet) között.

a CIP másik fő jellemzője, hogy kétféle kommunikációt vagy üzenetet határoz meg: explicit és implicit. Az Explicit üzenetek “szükség szerint” adatokat (információkat) használnak, és TCP-n (transmission control protocol) keresztül kerülnek továbbításra. Az Implicit üzeneteket a vezérlési adatokhoz (bemenetek és kimenetek) használják — ahol a nagy sebesség és az alacsony késleltetés fontos—, és UDP-n (user datagram protocol) keresztül továbbítják. Az UDP protokoll lehetővé teszi az üzenetek kisebb csomagméretekben történő küldését, és lehetővé teszi a gyártó-fogyasztó modell használatát ezekhez a kritikus, implicit üzenetekhez.

a gyártó-fogyasztó modellnél egy gyártó üzenetet küld egy alkalommal sok fogyasztónak (vevőeszköznek) — ezt a módszert multicastingnak nevezik. Ez ellentétben áll a hagyományos forrás-cél modellel, ahol a gyártónak többször kell továbbítania egy üzenetet, hogy elérje az egyes fogyasztókat. A gyártó-fogyasztó modellben a fogyasztó az adatcsomagban szereplő azonosító alapján dönti el, hogy fel kell-e fogyasztania az adatokat. Ez lehetővé teszi a gyártó-fogyasztó modell számára, hogy hatékonyabban használja ki a hálózati sávszélességet és nagyobb teljes sebességet biztosítson, mint a forrás-cél modell.

négy ipari hálózat létezik, amelyeket néha “CIP hálózatoknak” neveznek, amelyek magukban foglalják a CIP-t a munkamenet, a prezentáció és az alkalmazás rétegeiben. Az EtherNet / IP szabványos Ethernet-en keresztül valósítja meg a CIP-t. Hasonlóképpen, a CAN hálózaton keresztül alkalmazott CIP képezi a DeviceNet alapját. A ControlNet a CIP-t egy ctdma (concurrent time division multiple access) adatkapcsolati rétegen használja, a CompoNet pedig a CIP-t egy TDMA (time division multiple access) adatkapcsolati rétegen valósítja meg.

a fenti hálózatcsaládon kívül a CIP olyan bővítményeket is tartalmaz, amelyek javítják a funkcionalitását: CIP biztonság a hibabiztos kommunikációhoz a funkcionális biztonsági megvalósításokban; CIP Sync az eszközök közötti valós idejű szinkronizáláshoz; CIP mozgás többtengelyes, elosztott mozgás determinisztikus, valós idejű vezérléssel; és CIP energia az energiafogyasztás nyomon követéséhez és kezeléséhez az energiafelhasználás optimalizálásának biztosítása érdekében (OEU).