Wat is het Common Industrial Protocol (CIP)?

in een recent bericht hebben we de zeven lagen van het OSI-protocol (Open Systems Interconnection) uitgelegd, inclusief de bovenste of applicatielaag, die de interactie tussen programma ‘ s of toepassingen en het netwerk beheert. Een voorbeeld van een gespecialiseerde applicatielaag is het Common Industrial Protocol.

ook wel CIP genoemd, werd het Common Industrial Protocol ontwikkeld door Rockwell en wordt nu beheerd door de industriegroep ODVA. CIP is ontwikkeld voor industriële toepassingen en biedt een methode voor het organiseren en weergeven van gegevens, het beheren van verbindingen en het faciliteren van berichten op een netwerk.

het Common Industrial Protocol stelt gebruikers in staat automatiseringstoepassingen — inclusief besturing, veiligheid, synchronisatie en beweging — te integreren in alle aspecten van het bedrijf. Het is een objectgeoriënteerd protocol: apparaten worden weergegeven door een objectmodel, en netwerkspecifieke objecten bepalen hoe parameters worden geconfigureerd, terwijl communicatie-objecten de middelen bieden om communicatie tot stand te brengen en toegang te krijgen tot gegevens en services vanaf apparaten via het netwerk.

elk object heeft kenmerken( gegevens), services (opdrachten), verbindingen en gedrag (reacties op gebeurtenissen), die zijn gedefinieerd in de CIP-objectbibliotheek. De objectbibliotheek ondersteunt veel gangbare automatiseringsapparaten en-functies, zoals analoge en digitale I/O, kleppen, bewegingssystemen, sensoren en actuatoren. Dus als hetzelfde object wordt geïmplementeerd in twee of meer apparaten, zal het zich op dezelfde manier gedragen in elk apparaat. Een groepering van objecten in een apparaat wordt aangeduid als het apparaat “object model.”

het Common Industrial Protocol definieert ook apparaattypen, waarbij elk apparaattype een apparaatprofiel heeft. De apparaatprofielen geven aan welke CIP-objecten moeten worden geïmplementeerd, welke configuratieopties mogelijk zijn en de formaten van I/O-gegevens. Dit betekent dat apparaten van een bepaald type allemaal een gemeenschappelijke applicatie-interface hebben. Met objecten die routeringsmechanismen definiëren, kunnen berichten ook naadloos worden doorgegeven tussen verschillende CIP-netwerken (bijvoorbeeld EtherNet/IP en DeviceNet).

een ander belangrijk kenmerk van CIP is dat het twee soorten communicatie of berichten definieert: expliciet En impliciet. Expliciete berichten worden gebruikt voor “indien nodig” gegevens (informatie) en worden verzonden via TCP (transmission control protocol). Impliciete berichten worden gebruikt voor controlegegevens (in — en uitgangen) — waar hoge snelheid en lage latentie belangrijk zijn — en worden verzonden via UDP (user datagram protocol). Het UDP-protocol maakt het mogelijk om berichten in kleinere pakketgroottes te verzenden en maakt het mogelijk om het producent-consumentenmodel te gebruiken voor deze kritische, impliciete berichten.

bij het producent-consumentenmodel wordt één producent één keer een bericht gestuurd naar vele consumenten (ontvangstapparatuur) — een methode die multicasting wordt genoemd. Dit in tegenstelling tot het traditionele bron-bestemmingsmodel, waarbij een bericht meerdere keren door de producent moet worden verzonden om elke consument te bereiken. In het model producent-consument beslist een consument of hij de gegevens moet gebruiken op basis van een identificatiecode die in het datapakket is opgenomen. Hierdoor kan het producent-consumentenmodel een efficiënter gebruik van de netwerkbandbreedte en een hogere totale snelheid bieden dan het bron-bestemmingsmodel.

er zijn vier industriële netwerken, soms aangeduid als “CIP-netwerken” die CIP bevatten op de sessie, presentatie en applicatielagen. EtherNet / IP implementeert CIP over standaard Ethernet. Ook CIP toegepast over een CAN-netwerk vormt de basis voor DeviceNet. ControlNet maakt gebruik van CIP over een CTDMA (concurrent time division multiple access) Data link layer, en CompoNet implementeert CIP op een TDMA (time division multiple access) Data link layer.

naast de hierboven genoemde netwerkfamilie omvat CIP ook uitbreidingen die de functionaliteit ervan verbeteren: CIP-veiligheid voor fail-safe communicatie in functionele veiligheidsimplementaties; CIP-synchronisatie voor real-time synchronisatie tussen apparaten; CIP-beweging voor meerassige, gedistribueerde beweging met deterministische, real-time controle; en CIP-energie voor monitoring en beheer van het energieverbruik om optimalisatie van het energieverbruik (OEU) te garanderen.