Phần 3 – Các loại truyền thông trong Ethernet/IP

Trong Phần 1, chúng ta đã cùng nhau làm rõ Ethernet/IP thực chất không chỉ là “Ethernet công nghiệp”, mà là một nền tảng truyền thông dựa trên CIP – Common Industrial Protocol. Sang Phần 2, bạn đã hiểu sâu hơn về kiến trúc Scanner – Adapter, mô hình Producer / Consumer và cách dữ liệu được tổ chức, phân phối trong mạng Ethernet/IP.

Tuy nhiên, một câu hỏi rất quan trọng vẫn còn bỏ ngỏ:
Dữ liệu trong Ethernet/IP được truyền đi bằng cách nào? Vì sao có những dữ liệu cập nhật liên tục theo mili-giây, nhưng cũng có những dữ liệu chỉ được đọc khi cần?

Thực tế, không phải mọi dữ liệu trong Ethernet/IP đều sử dụng chung một cơ chế truyền. Tùy theo mục đích ứng dụng – điều khiển thời gian thực, cấu hình thiết bị, chẩn đoán, giám sát – Ethernet/IP cung cấp nhiều hình thức truyền thông khác nhau, tất cả đều vận hành trên nền tảng CIP.

Trong Phần 3 này, BKAII sẽ cùng bạn:

• Làm rõ sự khác nhau giữa I/O Messaging (Implicit Messaging) và Explicit Messaging
• Hiểu bản chất mô hình Class – Instance – Attribute trong CIP
• Biết cách lựa chọn cơ chế truyền phù hợp cho từng bài toán thực tế, tránh sai thiết kế và tối ưu hiệu năng hệ thống

Đây là phần kiến thức mang tính “bản lề”, giúp bạn kết nối lý thuyết kiến trúc với triển khai thực tế ngoài hiện trường.

1. I/O Messaging (Implicit Messaging) là gì?

I/O Messaging – còn gọi là Implicit Messaging – là cơ chế truyền dữ liệu theo chu kỳ (cyclic), phục vụ các tín hiệu điều khiển và trạng thái thời gian thực.

Đặc điểm chính:

• Sử dụng giao thức UDP để giảm độ trễ
• Dữ liệu được gửi liên tục theo chu kỳ RPI (Requested Packet Interval)
• Không chứa thông tin địa chỉ chi tiết – chỉ gửi dữ liệu đã được cấu hình sẵn
• Hoạt động theo mô hình Producer / Consumer

Ví dụ thực tế:

• PLC Scanner gửi lệnh ON/OFF cho module Digital Output
• Biến tần gửi tốc độ, dòng điện về PLC
• Servo truyền vị trí về bộ điều khiển

Implicit Messaging phù hợp cho:

• Tín hiệu điều khiển nhanh
• Dữ liệu I/O liên tục
• Ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp

2. Explicit Messaging là gì?

Explicit Messaging là cơ chế truyền dữ liệu không theo chu kỳ (acyclic), dùng để truy xuất thông tin chi tiết trong thiết bị.

Đặc điểm:

• Sử dụng giao thức TCP (độ tin cậy cao)
• Cho phép đọc / ghi từng tham số cụ thể
• Thường dùng cho cấu hình, chẩn đoán, commissioning

Ví dụ:

• Đọc serial number của thiết bị
• Ghi tham số tốc độ tối đa cho biến tần
• Đọc trạng thái lỗi chi tiết

Explicit Messaging không phù hợp cho truyền dữ liệu thời gian thực do độ trễ và overhead lớn.

3. Mô hình Class – Instance – Attribute trong CIP

CIP tổ chức dữ liệu thiết bị theo mô hình hướng đối tượng:

• Class: Nhóm chức năng (ví dụ: Identity Object, Assembly Object)
• Instance: Một đối tượng cụ thể trong Class
• Attribute: Thuộc tính của Instance (giá trị, trạng thái, cấu hình)

Ví dụ:

• Class: Identity Object
• Instance: Thiết bị số 1
• Attribute: Vendor ID, Product Name, Firmware Version

Explicit Messaging sẽ truy cập trực tiếp các Attribute thông qua địa chỉ Class / Instance / Attribute.

4. So sánh Implicit Messaging và Explicit Messaging

5. Cách lựa chọn cơ chế truyền phù hợp

• Điều khiển thời gian thực: dùng Implicit Messaging
• Cấu hình thiết bị: dùng Explicit Messaging
• Giám sát trạng thái: kết hợp cả hai
• Hệ thống lớn, nhiều thiết bị: tối ưu RPI để tránh nghẽn mạng

Việc hiểu rõ hai cơ chế truyền giúp bạn thiết kế hệ thống Ethernet/IP ổn định, tránh lỗi timeout, quá tải mạng và sai dữ liệu.

Kết luận

Ethernet/IP không chỉ đơn thuần là truyền dữ liệu Ethernet mà là một hệ sinh thái truyền thông dựa trên CIP với nhiều cơ chế linh hoạt. Nắm rõ Implicit Messaging, Explicit Messaging và mô hình Class – Instance – Attribute là nền tảng để triển khai hệ thống hiệu quả và bền vững.