In un recente post, abbiamo spiegato i sette livelli del protocollo Open (Open Systems Interconnection), incluso il livello superiore, o applicazione, che gestisce l’interazione tra programmi o applicazioni e la rete. Un esempio di livello applicativo specializzato è il protocollo industriale comune.
Denominato anche CIP, il Protocollo industriale comune è stato sviluppato da Rockwell ed è ora gestito dal gruppo industriale ODVA. Sviluppato per applicazioni industriali, CIP fornisce un metodo per organizzare e rappresentare i dati, gestire le connessioni e facilitare la messaggistica su una rete.
Il protocollo industriale comune consente agli utenti di integrare le applicazioni di automazione — tra cui controllo, sicurezza, sincronizzazione e movimento — in tutti gli aspetti del business. È un protocollo orientato agli oggetti: i dispositivi sono rappresentati da un modello a oggetti e gli oggetti specifici della rete definiscono la configurazione dei parametri, mentre gli oggetti di comunicazione forniscono i mezzi per stabilire comunicazioni e accedere ai dati e ai servizi dai dispositivi sulla rete.
Ogni oggetto ha attributi (dati), servizi (comandi), connessioni e comportamenti (reazioni agli eventi), definiti nella libreria di oggetti CIP. La libreria di oggetti supporta molti dispositivi e funzioni di automazione comuni, come I/O analogici e digitali, valvole, sistemi di movimento, sensori e attuatori. Quindi, se lo stesso oggetto è implementato in due o più dispositivi, si comporterà allo stesso modo in ogni dispositivo. Un raggruppamento di oggetti in un dispositivo viene definito “modello a oggetti” del dispositivo.”
Il protocollo industriale comune definisce anche i tipi di dispositivo, con ogni tipo di dispositivo con un profilo dispositivo. I profili dei dispositivi specificano quali oggetti CIP devono essere implementati, quali opzioni di configurazione sono possibili e i formati dei dati I/O. Ciò significa che i dispositivi di un determinato tipo hanno tutti un’interfaccia di applicazione comune. Gli oggetti che definiscono i meccanismi di routing consentono anche il passaggio dei messaggi tra diverse reti CIP (EtherNet/IP e DeviceNet, ad esempio).
Un’altra caratteristica fondamentale di CIP è che definisce due tipi di comunicazione, o messaggi: espliciti e impliciti. I messaggi espliciti vengono utilizzati per i dati “secondo necessità” (informazioni) e vengono trasmessi tramite TCP (transmission control protocol). I messaggi impliciti vengono utilizzati per i dati di controllo (ingressi e uscite) — dove l’alta velocità e la bassa latenza sono importanti — e vengono trasmessi tramite UDP (user datagram protocol). Il protocollo UDP consente di inviare messaggi in pacchetti di dimensioni minori e consente di utilizzare il modello produttore-consumatore per questi messaggi impliciti critici.
Con il modello produttore-consumatore, un messaggio viene inviato da un produttore, una volta, a molti consumatori (dispositivi riceventi) — un metodo denominato multicasting. Ciò è in contrasto con il modello tradizionale fonte-destinazione, in cui un messaggio deve essere trasmesso più volte dal produttore per raggiungere ogni consumatore. Nel modello produttore-consumatore, un consumatore decide se utilizzare i dati in base a un identificatore incluso nel pacchetto di dati. Ciò consente al modello produttore-consumatore di fornire un uso più efficiente della larghezza di banda della rete e una maggiore velocità complessiva rispetto al modello di origine-destinazione.
Credito di immagine: EtherCAT Technology Group
Ci sono quattro reti industriali, a volte indicate come “reti CIP” che incorporano CIP a livello di sessione, presentazione e applicazione. EtherNet / IP implementa CIP su Ethernet standard. Allo stesso modo, il CIP applicato su una rete CAN costituisce la base per DeviceNet. ControlNet utilizza CIP su un livello di collegamento dati CTDMA (concurrent time division multiple access) e CompoNet implementa CIP su un livello di collegamento dati TDMA (time division multiple access).
Oltre alla famiglia di reti di cui sopra, CIP include anche estensioni che ne migliorano le funzionalità: CIP Safety per la comunicazione fail-safe nelle implementazioni di sicurezza funzionale; CIP Sync per la sincronizzazione in tempo reale tra dispositivi; CIP Motion per il movimento distribuito multiasse con controllo deterministico in tempo reale; e CIP Energy per il monitoraggio e la gestione del consumo
Credito di immagine: ODVA