em um post recente, explicamos as sete camadas do protocolo OSI (interconexão de sistemas abertos), incluindo a camada superior, ou aplicação, que gerencia a interação entre programas ou aplicações e a rede. Um exemplo de uma camada de aplicação especializada é o protocolo industrial comum.
também referido como CIP, o protocolo industrial comum foi desenvolvido pela Rockwell e agora é gerido pelo grupo industrial ODVA. Desenvolvido para aplicações industriais, o CIP fornece um método para organizar e representar dados, gerenciar conexões e facilitar mensagens em uma rede.O protocolo Industrial comum permite aos usuários integrar aplicações de automação – incluindo controle, segurança, sincronização e movimento — em todos os aspectos do negócio. É um protocolo orientado a objetos: os dispositivos são representados por um modelo de objeto, e objetos específicos da rede definem como os parâmetros são configurados, enquanto os objetos de comunicação fornecem os meios para estabelecer comunicações e acessar dados e serviços de dispositivos através da rede.
todo objeto tem atributos (dados), serviços (comandos), conexões e comportamentos (reações a eventos), que são definidos na biblioteca de objetos CIP. A biblioteca de objetos suporta muitos dispositivos e funções de automação comuns, tais como I/O analógico e digital, válvulas, Sistemas de movimento, sensores e atuadores. Então, se o mesmo objeto é implementado em dois ou mais dispositivos, ele se comportará da mesma forma em cada dispositivo. Um agrupamento de objetos em um dispositivo é referido como o “modelo objeto do dispositivo”.”
o protocolo industrial comum também define tipos de dispositivos, com cada tipo de dispositivo tendo um perfil de dispositivo. Os perfis do dispositivo especificam quais objetos de CIP devem ser implementados, quais opções de configuração são possíveis,e os formatos de dados de E / S. Isto significa que os dispositivos de um determinado tipo todos têm uma interface de Aplicação comum. Objetos que definem mecanismos de roteamento também permitem que mensagens sejam transmitidas sem problemas entre diferentes redes de CIP (EtherNet/IP e DeviceNet, por exemplo).
outra característica chave do CIP é que ele define dois tipos de comunicação, ou mensagens: explícita e implícita. As mensagens explícitas são usadas para os dados (informações)” conforme necessário ” e são transmitidas através do TCP (protocolo de controle de transmissão). Mensagens implícitas são usadas para dados de controle (Entradas e Saídas) — onde alta velocidade e baixa latência são importantes — e são transmitidas via UDP (user datagram protocol). O protocolo UDP permite que as mensagens sejam enviadas em tamanhos de pacotes menores e torna possível usar o modelo produtor-consumidor para essas mensagens críticas e implícitas.
com o modelo produtor-consumidor, uma mensagem é enviada por um produtor, uma vez, a muitos consumidores (dispositivos receptores) — um método referido como multicasting. Isto está em contraste com o modelo tradicional de origem-destino, onde uma mensagem deve ser transmitida várias vezes pelo produtor para chegar a cada consumidor. No modelo produtor-consumidor, o consumidor decide se deve consumir os dados com base num identificador incluído no pacote de dados. Isso permite que o modelo produtor-consumidor forneça um uso mais eficiente da largura de banda da rede e maior velocidade geral do que o modelo Fonte-destino.
crédito à imagem: EtherCAT Technology Group
existem quatro redes industriais, às vezes referidas como “redes CIP” que incorporam CIP na sessão, apresentação e camadas de Aplicação. EtherNet / IP implementa CIP sobre Ethernet padrão. Da mesma forma, o CIP aplicado sobre uma rede CAN forma a base para o DeviceNet. ControlNet usa CIP sobre uma camada de ligação de dados CTDMA (concurrent time division multiple access), e CompoNet implementa CIP em uma camada de ligação de dados TDMA (Time division multiple access).
além da família de redes acima, o CIP também inclui extensões que melhoram a sua funcionalidade: segurança do CIP para a comunicação em segurança funcional em implementações de segurança; sincronização do CIP para sincronização em tempo real entre dispositivos; movimento do CIP para multi-eixos, movimento distribuído com controle determinístico, em tempo real; e energia do CIP para monitorar e gerenciar o consumo de energia para garantir a otimização do uso de energia (OEU).A partir do fundo, as camadas OSI são:: físico, link de dados, Rede, Transporte, sessão, apresentação e aplicação. (Este diagrama inclui uma camada adicional no topo, referida como a camada” usuário”, onde os perfis do dispositivo são armazenados.) Embora as camadas físicas, de dados, de rede e de transporte sejam diferentes, a família de redes de CIP todas implementam CIP nas camadas superiores.
Crédito à imagem: ODVA