Ce este protocolul Industrial comun (CIP)?

într-o postare recentă, am explicat cele șapte straturi ale protocolului OSI (Open Systems Interconnection), inclusiv stratul superior sau aplicație, care gestionează interacțiunea dintre programe sau aplicații și rețea. Un exemplu de strat de aplicație specializat este protocolul Industrial comun.

denumit și CIP, Protocolul Industrial comun a fost dezvoltat de Rockwell și este acum gestionat de grupul industrial, ODVA. Dezvoltat pentru aplicații industriale, CIP oferă o metodă pentru organizarea și reprezentarea datelor, gestionarea conexiunilor și facilitarea mesageriei într-o rețea.

Protocolul Industrial comun permite utilizatorilor să integreze aplicații de automatizare — inclusiv control, siguranță, sincronizare și mișcare — în toate aspectele afacerii. Este un protocol orientat pe obiecte: dispozitivele sunt reprezentate de un model de obiect, iar obiectele specifice rețelei definesc modul în care sunt configurați parametrii, în timp ce obiectele de comunicare oferă mijloacele de a stabili comunicații și de a accesa date și servicii de pe dispozitive prin rețea.

fiecare obiect are atribute (date), servicii (comenzi), conexiuni și comportamente (reacții la evenimente), care sunt definite în biblioteca de obiecte CIP. Biblioteca de obiecte acceptă multe dispozitive și funcții comune de automatizare, cum ar fi I/O analogice și digitale, supape, sisteme de mișcare, senzori și actuatoare. Deci, dacă același obiect este implementat în două sau mai multe dispozitive, se va comporta la fel în fiecare dispozitiv. O grupare de obiecte dintr-un dispozitiv este denumită „modelul obiectului dispozitivului.”

Protocolul Industrial comun definește, de asemenea, tipurile de dispozitive, fiecare tip de dispozitiv având un profil de dispozitiv. Profilurile dispozitivului specifică ce obiecte CIP trebuie implementate, ce opțiuni de configurare sunt posibile și formatele datelor I/O. Aceasta înseamnă că dispozitivele de un anumit tip au toate o interfață comună a aplicației. Obiectele care definesc mecanismele de rutare permit, de asemenea, transmiterea perfectă a mesajelor între diferite rețele CIP (EtherNet/IP și DeviceNet, de exemplu).

o altă caracteristică cheie a CIP este că definește două tipuri de comunicare sau mesaje: explicite și implicite. Mesajele explicite sunt utilizate pentru date (informații) „după cum este necesar” și sunt transmise prin TCP (transmission control protocol). Mesajele implicite sunt utilizate pentru datele de control (intrări și ieșiri) — unde viteza mare și latența scăzută sunt importante — și sunt transmise prin UDP (user datagram protocol). Protocolul UDP permite trimiterea mesajelor în dimensiuni mai mici de pachete și face posibilă utilizarea modelului producător-consumator pentru aceste mesaje critice, implicite.

cu modelul producător-consumator, un mesaj este trimis de un producător, o singură dată, multor consumatori (dispozitive de recepție) — o metodă denumită multicasting. Acest lucru este în contrast cu modelul tradițional sursă-destinație, unde un mesaj trebuie transmis de mai multe ori de către producător pentru a ajunge la fiecare consumator. În modelul producător-consumator, un consumator decide dacă ar trebui să consume datele pe baza unui identificator inclus în pachetul de date. Acest lucru permite modelului producător-consumator să ofere o utilizare mai eficientă a lățimii de bandă a rețelei și o viteză generală mai mare decât modelul sursă-destinație.

există patru rețele industriale, denumite uneori „rețele CIP” care încorporează CIP la sesiune, prezentare și straturi de aplicații. EtherNet / IP implementează CIP peste Ethernet standard. În mod similar, CIP aplicat pe o rețea CAN formează baza pentru DeviceNet. ControlNet utilizează CIP peste un strat de legătură de date CTDMA (concurrent time division multiple access), iar CompoNet implementează CIP pe un strat de legătură de date TDMA (time division multiple access).

pe lângă familia de rețele de mai sus, CIP include și extensii care îi îmbunătățesc funcționalitatea: CIP Safety pentru comunicarea în condiții de siguranță în implementări de siguranță funcțională; CIP Sync pentru sincronizarea în timp real între dispozitive; CIP Motion pentru mișcare multi-axă, distribuită cu control determinist, în timp real; și CIP Energy pentru monitorizarea și gestionarea consumului de energie pentru a asigura optimizarea consumului de energie (OEU).