Vad är Common Industrial Protocol (CIP)?

i ett nyligen inlägg förklarade vi de sju lagren i OSI-protokollet (Open Systems Interconnection), inklusive det övre eller applikationsskiktet, som hanterar interaktionen mellan program eller applikationer och nätverket. Ett exempel på ett specialiserat applikationsskikt är Common Industrial Protocol.

även kallad CIP, utvecklades Common Industrial Protocol av Rockwell och hanteras nu av industry group, ODVA. CIP är utvecklat för industriella applikationer och tillhandahåller en metod för att organisera och representera data, Hantera anslutningar och underlätta meddelanden i ett nätverk.

Common Industrial Protocol tillåter användare att integrera automatiseringsapplikationer – inklusive kontroll, säkerhet, synkronisering och rörelse — över alla aspekter av verksamheten. Det är ett objektorienterat protokoll: enheter representeras av en objektmodell och nätverksspecifika objekt definierar hur parametrar konfigureras, medan kommunikationsobjekt tillhandahåller medel för att upprätta kommunikation och komma åt data och tjänster från enheter över nätverket.

varje objekt har attribut (data), tjänster (kommandon), anslutningar och beteenden (reaktioner på händelser) som definieras i CIP-objektbiblioteket. Objektbiblioteket stöder många vanliga automatiseringsenheter och funktioner, såsom analog och digital I/O, ventiler, rörelsesystem, sensorer och ställdon. Så om samma objekt implementeras i två eller flera enheter, kommer det att fungera på samma sätt i varje enhet. En gruppering av objekt i en enhet kallas enhetens ”objektmodell.”

Common Industrial Protocol definierar också enhetstyper, där varje enhetstyp har en enhetsprofil. Enhetsprofilerna anger vilka CIP-objekt som ska implementeras, vilka konfigurationsalternativ som är möjliga och formaten för I/O-data. Detta innebär att enheter av en viss typ alla har ett gemensamt applikationsgränssnitt. Objekt som definierar routingmekanismer gör det också möjligt att skicka meddelanden sömlöst mellan olika CIP-nätverk (EtherNet/IP och DeviceNet, till exempel).

en annan viktig egenskap hos CIP är att den definierar två typer av kommunikation, eller meddelanden: explicit och implicit. Explicita meddelanden används för” efter behov ” data (information) och överförs via TCP (transmission control protocol). Implicita meddelanden används för kontrolldata (ingångar och utgångar) — där hög hastighet och låg latens är viktiga — och överförs via UDP (user datagram protocol). UDP-protokollet tillåter att meddelanden skickas i mindre paketstorlekar och gör det möjligt att använda producent-konsumentmodellen för dessa kritiska, implicita meddelanden.

med producent-konsumentmodellen skickas ett meddelande av en producent, en gång, till många konsumenter (mottagande enheter) — en metod som kallas multicasting. Detta står i kontrast till den traditionella källdestinationsmodellen, där ett meddelande måste överföras flera gånger av producenten för att nå varje konsument. I producent-konsumentmodellen bestämmer en konsument om den ska konsumera data baserat på en identifierare som ingår i datapaketet. Detta gör det möjligt för producent-konsumentmodellen att ge effektivare användning av nätverksbandbredd och högre total hastighet än källdestinationsmodellen.

det finns fyra industriella nätverk, ibland kallade ”CIP-nätverk” som innehåller CIP vid session -, presentations-och applikationslager. EtherNet / IP implementerar CIP över standard Ethernet. På samma sätt utgör CIP applicerat över ett CAN-nätverk grunden för DeviceNet. ControlNet använder CIP över en ctdma (concurrent time division multiple access) datalänklager, och CompoNet implementerar CIP på en TDMA (time division multiple access) datalänklager.

förutom nätverksfamiljen ovan innehåller CIP även tillägg som förbättrar dess funktionalitet: CIP-säkerhet för felsäker kommunikation i funktionssäkerhetsimplementeringar; CIP-synkronisering för realtidssynkronisering mellan enheter; CIP-rörelse för Fleraxlig, distribuerad rörelse med deterministisk realtidskontroll; och CIP-energi för övervakning och hantering av energiförbrukning för att säkerställa optimering av energianvändning (OEU).