Co to jest Common Industrial Protocol (CIP)?

w ostatnim poście wyjaśniliśmy siedem warstw protokołu OSI (Open Systems Interconnection), w tym górną warstwę lub warstwę aplikacji, która zarządza interakcją między programami lub aplikacjami a siecią. Przykładem wyspecjalizowanej warstwy aplikacji jest wspólny protokół Przemysłowy.

zwany również CIP, wspólny protokół przemysłowy został opracowany przez Rockwell i jest obecnie zarządzany przez grupę przemysłową, ODVA. Opracowany do zastosowań przemysłowych, CIP zapewnia metodę organizowania i reprezentowania danych, zarządzania połączeniami i ułatwiania przesyłania wiadomości w sieci.

wspólny protokół Przemysłowy umożliwia użytkownikom integrację aplikacji automatyki-w tym sterowania, bezpieczeństwa, synchronizacji i ruchu — we wszystkich aspektach działalności. Jest to obiektowy protokół: urządzenia są reprezentowane przez model obiektowy, a obiekty specyficzne dla sieci określają sposób konfigurowania parametrów, podczas gdy obiekty komunikacyjne zapewniają środki do nawiązywania komunikacji i dostępu do danych i usług z urządzeń w sieci.

każdy obiekt ma atrybuty (dane), usługi (polecenia), połączenia i zachowania (reakcje na zdarzenia), które są zdefiniowane w bibliotece obiektów CIP. Biblioteka obiektów obsługuje wiele popularnych urządzeń i funkcji automatyki, takich jak Analogowe i cyfrowe wejścia/Wyjścia, Zawory, systemy ruchu, czujniki i siłowniki. Jeśli więc ten sam obiekt zostanie zaimplementowany w dwóch lub więcej urządzeniach, będzie zachowywał się tak samo w każdym urządzeniu. Grupowanie obiektów w urządzeniu jest określane jako ” model obiektowy urządzenia.”

wspólny protokół Przemysłowy definiuje również typy urządzeń, przy czym każdy typ urządzenia ma profil urządzenia. Profile urządzeń określają, które obiekty CIP muszą być zaimplementowane, jakie opcje konfiguracyjne są możliwe oraz formaty danych We/Wy. Oznacza to, że wszystkie urządzenia danego typu mają wspólny interfejs aplikacji. Obiekty definiujące mechanizmy routingu umożliwiają również bezproblemowe przesyłanie wiadomości między różnymi sieciami CIP (na przykład EtherNet/IP i DeviceNet).

inną kluczową cechą CIP jest to, że definiuje dwa rodzaje komunikacji lub wiadomości: jawne i niejawne. Jawne komunikaty są używane dla danych (informacji)” w razie potrzeby ” i są przesyłane za pośrednictwem protokołu TCP (transmission control protocol). Wiadomości niejawne są używane do sterowania danymi (wejściami i wyjściami) — gdzie ważna jest duża prędkość i niskie opóźnienie — i są przesyłane za pośrednictwem UDP (User datagram protocol). Protokół UDP umożliwia wysyłanie wiadomości w mniejszych rozmiarach pakietów i umożliwia wykorzystanie modelu producent-konsument dla tych krytycznych, ukrytych wiadomości.

w modelu producent-konsument wiadomość jest wysyłana przez jednego producenta, jednorazowo, do wielu konsumentów — urządzeń odbiorczych) – metoda określana jako multicasting. Jest to przeciwieństwo tradycyjnego modelu źródło-miejsce przeznaczenia, w którym producent musi wielokrotnie przekazywać wiadomość, aby dotrzeć do każdego konsumenta. W modelu producent-Konsument Konsument decyduje, czy powinien korzystać z danych na podstawie identyfikatora zawartego w pakiecie danych. Dzięki temu model producent-konsument może zapewnić bardziej efektywne wykorzystanie przepustowości sieci i wyższą ogólną prędkość niż model źródło-miejsce docelowe.

istnieją cztery sieci przemysłowe, czasami nazywane „sieciami CIP”, które zawierają CIP na warstwach sesji, prezentacji i aplikacji. EtherNet / IP implementuje CIP przez standard Ethernet. Podobnie, CIP stosowany w sieci CAN stanowi podstawę Devicenetu. ControlNet używa CIP na warstwie łącza danych ctdma (concurrent time division multiple access), a CompoNet implementuje CIP na warstwie łącza danych TDMA (time division multiple access).

oprócz powyższej rodziny sieci, CIP zawiera również rozszerzenia, które zwiększają jego funkcjonalność: CIP Safety for fail-safe communication in functional safety implementations; CIP Sync for real-time synchronization between devices; CIP Motion for multi-axis, distributed motion with deterministic, real-time control; oraz CIP Energy for monitoring and managing energy consumption to ensure optimization of energy usage (OEU).