Was ist CIP?

CIP – Das gemeinsame Industrieprotokoll

Wenn Sie Rockwell Automation überhaupt Aufmerksamkeit schenken, wissen Sie, dass Rockwell Automation sich zu 100% für CIP, das gemeinsame Industrieprotokoll, einsetzt. In den letzten 20 Jahren war die überwiegende Mehrheit ihrer Produkte CIP-fähig. Nach allem, was ich gehört und gelesen habe, werden sie CIP auch in Zukunft als ihre primäre Kommunikationstechnologie unterstützen.

Ich begrüße diese Entscheidung. Ich denke, CIP ist nicht nur elegant gestaltet, es funktioniert auch gut in der Praxis, wie die Hunderttausenden von CIP-Knoten belegen, die heute im Einsatz sind. An der CIP-Technologie gibt es viel zu mögen. Es ist nicht so schlicht und einfach wie ein Modbus, aber nicht so komplex, schwer und belastend wie PROFINET IO. Es hat genau die richtige Mischung aus Einfachheit, Funktionalität und Eleganz. Das ist schwer zu erreichen, und die Designer haben großartige Arbeit geleistet. Es ist sehr verständlich, warum Rockwell sich weiterhin für diese Technologie einsetzt.

Aber hier ist eine Frage, die viele von Ihnen wahrscheinlich nicht beantworten können: “Was ist CIP?” Und, noch wichtiger, wo endet CIP und wo beginnt EtherNet/IP?

Beginnen wir mit einem kurzen Überblick.

CIP, das Common Industrial Protocol, ist ein Mechanismus zum Organisieren und Teilen von Daten in industriellen Geräten. CIP ist die Kerntechnologie von CompoNet, EtherNet/IP, DeviceNet und ControlNet. CIP bietet sowohl eine gemeinsame Datenorganisation als auch eine gemeinsame Nachrichtenübermittlung, um verschiedene Arten von Fertigungsanwendungsproblemen zu lösen.

CIP-Organisation

CIP kann eigentlich sehr einfach definiert werden. Es ist ein gut definiertes Datendarstellung, Verbindungsmanagement und Messaging-Protokoll, das über eine unabhängige Transport- und physikalische Schicht arbeitet.

Die CIP-Datendarstellung definiert, wie CIP-Geräte Daten darstellen. CIP ist eine objektbasierte Technologie, und Daten, die über ein CIP-Netzwerk verfügbar gemacht werden, werden als eine Sammlung von Attributwerten dargestellt, die in allgemeinen Kategorien gruppiert sind, die als Objekte bezeichnet werden. Gemeinsame Objekte mit gemeinsamen Attributen und Diensten können als Klassen von Objekten definiert werden, deren Vorkommen als Instanzen bezeichnet werden. Beispielsweise kann ein Pneumatikventil mit vier Einheiten als Ventilklasse mit vier Instanzen der Klasse organisiert werden: eine für jedes Ventil. Um Gemeinsamkeiten zwischen ähnlichen Gerätetypen zu gewährleisten, kann eine Reihe von anwendungsspezifischen Anwendungsobjekten gruppiert werden. Diese Anwendungsgruppierungen werden als Anwendungsprofile bezeichnet.

CIP-Verbindung und Nachrichtenübermittlung definiert die Verbindungsverwaltung und Nachrichtenübermittlung, die alle CIP-Protokolle verwenden. CIP definiert bestimmte Objekte, die zum Verwalten von Verbindungen verwendet werden, und die Verbindungstypen, die angeben, wie Daten über diese Verbindungen verschoben werden. In allen CIP-Protokollen stehen zwei Verbindungstypen zur Verfügung: Explizit und implizit. Explizite Nachrichtenverbindungen sind nachrichten- / antwortorientiert und werden verwendet, um asynchron auf Daten in einem Gerät zuzugreifen. Zur Steuerung werden implizite Nachrichtenverbindungen (E/A-Nachrichten) verwendet. Eingaben fließen zyklisch von einem CIP-Ziel zu einem CIP-Nachrichtengeber. Ausgaben fließen zyklisch vom CIP-Nachrichtengeber zu einem CIP-Zielgerät. Explizite Nachrichten, die zum Übertragen von nicht steuerbaren Daten verwendet werden, verwenden eine TCP-Verbindung, während implizite Nachrichten, die zum Übertragen von Ein- und Ausgängen verwendet werden, eine UDP-Verbindung verwenden.

Physikalischer, Transport- und Medienzugriff definiert, wie die Datenbytes einer Nachricht physisch von einem Gerät zum anderen übertragen werden. CIP ist völlig unabhängig von den Transport-, Codierungs-, Medienzugriffs- und physischen Schichten, die zum Verschieben von Nachrichten verwendet werden. Zur Realisierung der Kommunikationsverbindung zwischen zwei CIP-Geräten könnten prinzipiell jede physikalische Schicht (einschließlich RS232 seriell) und jeder Transport (OPC UA) verwendet werden. Jede CIP-Implementierung gibt jedoch eine bestimmte physikalische Schicht, einen bestimmten Medienzugriff und eine bestimmte Transportschicht an. DeviceNet verwendet CAN (Controller Area Networking). EtherNet/IP verwendet TCP/IP und Ethernet. ControlNet verwendet einen benutzerdefinierten, ControlNet-spezifischen Transport- und Medienzugriff.

In der folgenden Abbildung werden diese Ebenen detaillierter dargestellt. DeviceNet, ControlNet, EtherNet / IP und CompoNet verwenden dieselben CIP-Anwendungsschichten mit unterschiedlichen Transport-, Medienzugriffs- und physischen Schichten. Jede andere physikalische Schicht könnte auch zum Senden von CIP-Nachrichten verwendet werden.

CIP-Gerätetypen

Unter Fachleuten der CIP-Technologie gibt es eine inoffizielle Möglichkeit, CIP-Gerätetypen hinsichtlich ihrer Gesamtfunktionalität zu klassifizieren:

Messaging Server – Messaging Server-Geräte unterstützen nur explizite Messaging-Vorgänge. Diese Art von Gerät kann verwendet werden, um ASCII-Daten zu verschieben, die in einer Barcode- oder RFID-Anwendung intermittierend auftreten.

E/A–Server – E/A-Servergeräte unterstützen sowohl explizite als auch implizite Vorgänge. Diese Geräte werden in einfachen E / A-Anwendungen wie E / A-Muxen, Photoeyes und Ventilen verwendet. Die meisten DeviceNet- und EtherNet/IP-Geräte passen in diese Kategorie.

Messaging-Client – Messaging-Client-Geräte unterstützen nur explizite Messaging-Vorgänge, können jedoch explizite Nachrichten initiieren und darauf reagieren. Diese Art von Gerät kann verwendet werden, um ASCII-Daten aus Barcode- oder RFID-Anwendungen mithilfe expliziter Nachrichten abzurufen.

E / A–Scanner – E / A-Scanner-Geräte enthalten alles, was im E / A-Server angeboten wird, fügen jedoch die Funktionen zum Öffnen von Verbindungen und zum Initiieren von Nachrichtenübertragungen hinzu. Sie können sowohl als Urheber von Ausgabedaten als auch als Ziele für Geräte dienen, die ihnen Ausgabedaten senden möchten.

Und das ist wirklich alles, was es zu dieser wichtigen Technologie gibt. Das ist die Eleganz und Einfachheit von CIP. Es ist sehr einfach zu erklären, einfach zu implementieren und zuverlässig und effizient zu bedienen.