DeviceNet: Arquitectura, format de missatge, codis d'error, funcionament i les seves aplicacions

El protocol DeviceNet va ser desenvolupat al principi per Allen-Bradley, que ara és propietat de la marca Rockwell Automation. Es va decidir convertir-la en una xarxa oberta promocionant aquest protocol a nivell mundial amb proveïdors de tercers. Ara, aquest protocol està gestionat per ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) permet als proveïdors de tercers i desenvolupa estàndards per utilitzar el protocol de xarxa . DeviceNet simplement es posa en capes a la part superior Xarxa d'àrea del controlador (CAN) tecnologia desenvolupada per Bosch. Companyia. La tecnologia adoptada per aquesta tecnologia és de ControlNet que també està desenvolupada per Allen Bradley. Així doncs, aquesta és la història de Devicenet. Així doncs, aquest article tracta una visió general d'a Protocol Devicenet - Treballar amb aplicacions.

Què és el protocol DeviceNet?

El protocol DeviceNet és un tipus de protocol de xarxa que s'utilitza en el camp de la indústria de l'automatització mitjançant la interconnexió de dispositius de control per intercanviar dades com ara PLCs , controladors industrials, sensor s, actuadors i sistemes d'automatització de diferents proveïdors. Aquest protocol simplement utilitza el protocol industrial normal sobre una capa de mitjans CAN (Controller Area Network) i descriu una capa d'aplicació per cobrir diversos perfils de dispositiu. Les principals aplicacions del protocol Devicenet inclouen principalment dispositius de seguretat, intercanvi de dades i grans xarxes de control d'E/S.

Característiques

El característiques de Devicenet incloure el següent.

• El protocol DeviceNet només admet fins a 64 nodes, inclosos els 2048 més nombres de dispositius.
• La topologia de xarxa utilitzada en aquest protocol és una línia de bus o troncal mitjançant cables de connexió per connectar els dispositius.
• S'utilitza una resistència final de valor de 121 ohms a qualsevol costat de la línia troncal.
• Utilitza ponts, repetidors i passarel·les i encaminadors.
• Admet diferents modes com mestre-esclau, peer-to-peer i multi-master per transmetre dades dins de la xarxa.
• Transporta tant el senyal com l'alimentació en un cable similar.
• Aquests protocols també es poden connectar o treure de la xarxa en poder.
• El protocol DeviceNet simplement admet 8A al bus perquè el sistema no és intrínsecament segur i maneig d'alta potència.

Arquitectura Devicenet

DeviceNet és un enllaç de comunicacions que s'utilitza per connectar dispositius industrials com sensors inductius, interruptors de límit, fotoelèctrics, polsadors, llums indicadors, lectors de codis de barres, controladors de motors i interfícies d'operador a una xarxa evitant cablejats complexos i costosos. Per tant, la connectivitat directa ofereix una millor comunicació entre dispositius. En el cas de les interfícies d'E/S cablejades, no és possible una anàlisi del nivell del dispositiu.

El protocol DeviceNet simplement admet una topologia com la línia troncal o la línia baixa, de manera que els nodes es poden connectar fàcilment a la línia principal o a les branques curtes directament. Cada xarxa DeviceNet els permet connectar fins a 64 nodes allà on l''escàner' mestre utilitza un node i el node 63 es deixa de banda com a node predeterminat per 62 nodes accessibles per als dispositius. Però, la majoria de controladors industrials permeten connectar-se amb diverses xarxes DeviceNet mitjançant les quals el núm. dels nodes que estan interconnectats es poden ampliar.

A continuació es mostra l'arquitectura del protocol de xarxa Devicenet. Aquesta xarxa simplement segueix el model OSI que utilitza 7 capes des de capes físiques fins a capes d'aplicació. Aquesta xarxa es basa en el CIP (Common Industrial Protocol) que utilitza les tres capes superiors de CIP des del principi, mentre que les quatre últimes capes s'han modificat per a l'aplicació de DeviceNet.

La 'capa física' de DeviceNet inclou principalment una combinació de nodes, cables, aixetes i resistències de terminació dins d'una topologia troncal-dropline.

Per a la capa d'enllaç de dades, aquest protocol de xarxa utilitza l'estàndard CAN (Controller Area Network) que simplement gestiona tots els missatges entre dispositius i controladors.

Les capes de xarxa i transport d'aquest protocol establiran una connexió per part del dispositiu mitjançant identificadors de connexió principalment per als nodes que inclouen un ID MAC d'un dispositiu i un ID de missatge.

El node s'adreça a un rang vàlid per a DeviceNet que oscil·la entre 0 i 63, que proporciona un total de 64 connexions possibles. Aquí, el principal avantatge de l'ID de connexió és que permet a DeviceNet reconèixer adreces duplicades comprovant l'ID MAC i senyalitzant a l'operador que cal que es solucioni.

La xarxa DeviceNet no només disminueix els costos de cablejat i manteniment, ja que necessita menys cablejat, sinó que també permet dispositius compatibles amb la xarxa DeviceNet de diversos fabricants. Aquest protocol de xarxa es basa en la Controller Area Network o CAN que es coneix com a protocol de comunicació. Es va desenvolupar principalment per a la màxima flexibilitat entre dispositius de camp i interoperabilitat entre diversos fabricants.

Aquesta xarxa s'organitza com una xarxa de bus de dispositius les característiques de la qual són la comunicació a nivell de bytes i alta velocitat que conté la comunicació d'equips analògics i una gran potència de diagnòstic a través dels dispositius de xarxa. Una xarxa DeviceNet inclou fins a 64 dispositius, inclòs un únic dispositiu a cada adreça de node que comença del 0 al 63.

Hi ha dos cables de tipus estàndard que s'utilitzen en aquesta xarxa gruixuda i fina. El cable gruixut s'utilitza per a la línia troncal, mentre que el cable prim s'utilitza per a la línia de baixada. La longitud més alta del cable depèn principalment de la velocitat de transmissió. Aquests cables normalment inclouen quatre colors de cables com el negre, el vermell, el blau i el blanc. El cable negre és per a una font d'alimentació de 0 V, el cable vermell és per a una font d'alimentació de +24 V, el cable de color blau és per a un senyal CAN baix i el cable de color blanc és per a un senyal CAN High.

Com funciona Devicenet?

DeviceNet funciona mitjançant l'ús CAN (Xarxa d'àrea de control) per la seva capa d'enllaç de dades i tecnologia de xarxa similar s'utilitza dins dels vehicles d'automòbil amb finalitats de comunicació entre dispositius intel·ligents. DeviceNet només admet fins a 64 nodes només a la xarxa DeviceNet. Aquesta xarxa pot incloure un únic mestre i fins a 63 esclaus. Per tant, DeviceNet admet la comunicació mestre/esclau i peer-to-peer mitjançant l'ús d'E/S i missatgeria explícita per a la supervisió, el control i la configuració. Aquest protocol de xarxa s'utilitza a la indústria de l'automatització per a l'intercanvi de dades mitjançant la comunicació amb dispositius de control. Utilitza el protocol industrial comú o CIP sobre una capa de mitjans CAN per definir una capa d'aplicació per cobrir una varietat de perfils de dispositius.

El diagrama següent mostra com s'intercanvien els missatges entre dispositius dins de la xarxa de dispositius.

A Devicenet, abans que la comunicació de dades d'entrada/sortida es produeixi entre els dispositius, el dispositiu mestre primer s'ha de connectar als dispositius esclaus amb la connexió d'un missatge explícit per descriure l'objecte de connexió.

A la connexió anterior, simplement proporcionem una única connexió per a missatges explícits i quatre connexions d'E/S.

Per tant, aquest protocol depèn principalment del concepte de mètode de connexió on el dispositiu mestre s'ha de connectar amb el dispositiu esclau en funció de les dades d'E/S i l'ordre d'intercanvi d'informació. Per configurar un dispositiu de control mestre, només hi ha 4 passos principals i cada funció de pas s'explica a continuació.

Afegeix el dispositiu a la xarxa

Aquí, hem de proporcionar l'ID MAC del dispositiu esclau per incloure a la xarxa.

Configura la connexió

Per a un dispositiu esclau, podeu verificar el tipus de connexió d'E/S i la longitud de les dades d'E/S.

Establir connexió

Un cop realitzada la connexió, els usuaris poden començar a comunicar-se mitjançant dispositius esclaus.

Accediu a les dades d'E/S

Un cop realitzada la comunicació mitjançant dispositius esclaus, es pot accedir a les dades d'E/S mitjançant una funció de lectura o escriptura equivalent.

Un cop feta la connexió explícita, el carril de connexió s'utilitza per intercanviar informació àmplia utilitzant un node amb els altres nodes. Després d'això, els usuaris poden fer les connexions d'E/S al següent pas. Quan es fan connexions d'E/S, les dades d'E/S es poden intercanviar simplement entre dispositius dins de la xarxa DeviceNet en funció de la demanda del dispositiu mestre. Per tant, el dispositiu mestre accedeix a les dades d'E/S del dispositiu esclau amb una de les quatre tècniques de connexió d'E/S. Per recuperar i transmetre les dades d'E/S de l'esclau, la biblioteca no només és senzilla d'utilitzar, sinó que també ofereix moltes funcions mestres de DeviceNet.

Format de missatge de Devicenet

El protocol DeviceNet simplement utilitza CAN original i típic, especialment per a la seva capa d'enllaç de dades. Per tant, aquesta és la sobrecàrrega bastant mínima necessària per CAN a la capa d'enllaç de dades perquè DeviceNet sigui molt eficient mentre gestiona missatges. Amb el protocol Devicenet, s'utilitza el mínim ample de banda de xarxa per a l'empaquetament i la transmissió de missatges CIP i també és necessària la menor sobrecàrrega del processador a través d'un dispositiu per transmetre aquests missatges.

Tot i que, l'especificació de CAN defineix diferents tipus de formats de missatges com dades, remot, sobrecàrrega i error. El protocol DeviceNet utilitza principalment només el marc de dades. Així, el format del missatge per a la trama de dades CAN es mostra a continuació.

En el marc de dades anterior, un cop es transmet un inici de bit de trama, tots els receptors d'una xarxa CAN es coordinaran amb la transició a l'estat dominant des del recessiu.

Tant l'identificador com el bit RTR (sol·licitud de transmissió remota) del marc formen el camp d'arbitratge que simplement s'utilitza per ajudar a la prioritat d'accés als mitjans. Una vegada que un dispositiu transmet, també comprova tots els bits que transmet alhora i rep tots els bits transmesos per autenticar les dades transmeses i per permetre la detecció directa de la transmissió sincronitzada.

El camp de control CAN inclou principalment 6 bits on el contingut dels dos bits és fix i els 4 bits restants s'utilitzen principalment per a un camp de longitud per especificar la propera longitud del camp de dades de 0 a 8 bytes.
El marc de dades de CAN va seguit del camp CRC (Comprovació de redundància cíclica) per identificar errors de trama i diversos delimitadors de format de trama.

Mitjançant l'ús de diferents tipus de detecció d'errors, així com tècniques de confinament d'errors com CRC i reintents automàtics, es pot evitar que un node defectuós pertorbi el n/w. POT proporcionar una comprovació d'errors extremadament robusta, així com una capacitat de confinament d'errors.

Eines

Les diferents eines utilitzades per analitzar el protocol DeviceNet inclouen eines comunes de configuració de xarxa com SyCon de Synergetic, NetSolver de Cutler-Hammer, RSNetworX d'Allen-Bradley, DeviceNet Detective i monitors de trànsit CAN o analitzadors com Peak's CAN Explorer i Vector's Canalyzer.

Gestió d'errors al protocol Devicenet

La gestió d'errors és el procediment de reaccionar i recuperar-se de les condicions d'error dins del programa. Com que la capa d'enllaç de dades la gestiona CAN, la gestió d'errors relacionada amb la detecció del node defectuós i l'aturada del node defectuós és segons el protocol de xarxa CAN. Però, els errors a la xarxa del dispositiu es produeixen principalment per alguns motius, com ara quan la unitat de DeviceNet no està connectada correctament o la unitat d'una pantalla pot tenir problemes. Per superar aquests problemes, cal seguir el següent procediment.

• Connecteu correctament la unitat DeviceNet.
• Separeu el cable de DeviceNet.
• Per a cada unitat de visualització, cal mesurar la font d'alimentació.
• La tensió s'ha d'ajustar en el rang de tensió nominal.
• Enceneu l'alimentació i comproveu si el LED de la unitat DeviceNet s'encén.
• Si el LED de la unitat DeviceNet està encès, assegureu-vos que els detalls de l'error del LED i corregiu el problema en conseqüència.
• Si no hi ha cap LED encès a Devicenet, és possible que la llum estigui defectuosa. Per tant, cal verificar si els pins del connector estan trencats o doblegats.
• Connecteu el DeviceNet a la connexió mitjançant l'atenció.

Devicenet vs ControlNet

Les diferències entre Devicenet i ControlNet es mostren a continuació.

Devicenet vs Modbus

Les diferències entre Devicenet i Modbus s'enumeren a continuació.

Codis d'error de Devicenet

A continuació s'enumeren els codis d'error de DeviceNet dels números inferiors a 63 i superiors als 63. Aquí <63 números es coneixen com a números de node, mentre que >63 números es coneixen com a codis d'error o codis d'estat. La majoria dels codis d'error s'apliquen a un o més dispositius. Així, això es mostra fent parpellejar el codi i el número de node alternativament. Si s'han de mostrar diversos codis i números de nodes, la visualització s'hi mourà dins l'ordre dels números de nodes.

A la llista següent, els codis amb colors simplement descriuen els significats

• El codi de color verd mostrarà condicions normals o anormals que són causades per l'acció de l'usuari.
• El codi de color blau mostra errors o condicions anormals.
• El codi de color vermell mostra errors greus i probablement necessita un escàner de substitució.

A continuació es mostra un codi d'error de Devicenet amb l'acció necessària.

Codi del 00 al 63 (color verd): la pantalla mostra l'adreça de l'escàner.
Codi 70 (color blau): modifiqueu l'adreça del canal de l'escàner, en cas contrari, adreça conflictiva del dispositiu.
Codi 71 (color blau): la llista d'escaneig ha de reconfigurar i eliminar qualsevol dada il·legal.
Codi 72 (color blau): el dispositiu ha de comprovar i verificar les connexions.
Codi 73 (color blau): Confirmeu que el dispositiu exacte es troba en aquest número de node i assegureu-vos que el dispositiu és igual a la clau electrònica tal com es disposa a la llista d'escaneig.
Codi 74 (color blau): verifiqueu la configuració per detectar dades inacceptables i trànsit de xarxa.
Codi 75 (color verd): creeu i descarregueu la llista d'escaneig.
Codi 76 (color verd): creeu i descarregueu la llista d'escaneig.
Codi 77 (color blau): escaneja la llista o torna a configurar el dispositiu per a les mides de dades de transmissió i recepció adequades.
Codi 78 (color blau): inclou o elimina el dispositiu de la xarxa.
Codi 79 (color blau): comproveu si l'escàner està connectat a una xarxa adequada per almenys un altre node.
Codi 80 (color verd): localitzeu el bit RUN dins del registre d'ordres de l'escàner i poseu el PLC al mode RUN.
Codi 81 (Color verd): Verifiqueu el programa PLC així com els registres d'ordres de l'escàner.
Codi 82 (color blau): comproveu la configuració del dispositiu.
Codi 83 (color blau): assegureu-vos que l'entrada de la llista d'escaneig i verifiqueu la configuració del dispositiu
Codi 84 (color verd): Inicialització de la comunicació dins de la llista d'escaneig per dispositius
Codi 85 (color blau): organitzeu el dispositiu per a una mida de dades menor.
Codi 86 (color blau): assegureu-vos l'estat i la configuració del dispositiu.
Codi 87 (color blau): verifiqueu la connexió i la configuració de l'escàner principal.
Codi 88 (color blau): comproveu les connexions de l'escàner.
Codi 89 (color blau): comproveu la disposició/desactiveu l'ADR per a aquest dispositiu.
Codi 90 (color verd): assegureu-vos que el programa PLC i el registre d'ordres de l'escàner
Codi 91 (color blau): verifiqueu el sistema per detectar dispositius fallits
Codi 92 (color blau): comproveu si el cable de baixada proporciona alimentació de xarxa cap al port de l'escàner DeviceNet.
Codi 95 (color verd): no traieu l'escàner quan l'actualització FLASH estigui en curs.
Codi 97 (color verd): verifiqueu el programa d'escala i el registre de comandaments de l'escàner.
Codi 98 i 99 (color vermell): Substituïu o doneu servei al vostre mòdul.
Codi E2, E4 i E5 (color vermell): substitueix o retorna el mòdul.
Codi E9 (color verd): verifiqueu el registre d'ordres i la potència del cicle a SDN per recuperar-lo.
L'escàner és el mòdul que té la pantalla, mentre que el dispositiu és un altre node de la xarxa, normalment un dispositiu esclau dins de la llista d'exploració de l'escàner. Aquesta pot ser una personalitat més en mode esclau de l'escàner.

Avantatges de Devicenet

Els avantatges del protocol DeviceNet inclouen els següents.

• Aquests protocols estan disponibles a menys cost, tenen una alta fiabilitat i tenen una acceptació àmplia, l'ample de banda de la xarxa s'utilitza de manera molt eficient i l'energia disponible a la xarxa.
• Són capaços de recollir grans quantitats de dades sense augmentar significativament els costos del projecte.
• Es necessita menys temps per instal·lar-se.
• No és costós en comparació amb el cablejat normal punt a punt.
• De vegades, els dispositius DeviceNet ofereixen més funcions de control en comparació amb els dispositius normals o commutats.
• La majoria dels dispositius Devicenet proporcionen dades de diagnòstic molt útils que poden facilitar la resolució de problemes dels sistemes i reduir el temps d'inactivitat.
• Aquest protocol es pot utilitzar amb qualsevol PC o PLC o sistemes de control basats.

Els desavantatges del protocol DeviceNet inclouen els següents.

• Aquests protocols tenen una longitud màxima de cable.
• Tenen una mida limitada de missatges i una amplada de banda limitada.
• Entre el 90 i el 95% de tots els problemes de DeviceNet es produeixen principalment a causa d'un problema de cablejat.
• Menys nombre de dispositius per a cada node
• La mida limitada del missatge.
• La distància del cable és significativament més curta.

Aplicacions del protocol DeviceNet

El Aplicacions del protocol DeviceNet incloure el següent.

• El protocol DeviceNet proporciona connexions entre diferents dispositius industrials com actuadors, sistemes d'automatització , sensors, i també dispositius complicats sense necessitat d'intervenir
• Blocs o mòduls d'E/S.
• El protocol DeviceNet s'utilitza en aplicacions d'automatització industrial.
• El protocol de xarxa DeviceNet s'utilitza a la indústria de l'automatització per interconnectar dispositius de control per intercanviar dades.
• El protocol DeviceNet s'utilitza per controlar un motor.
• Aquest protocol és aplicable en proximitat, interruptors de límit simples i botons polsadors per controlar col·lectors,
• S'utilitza en aplicacions complexes d'accionament de CA i CC.

Així, això és una visió general de DeviceNet que és una xarxa de bus de camp digital multipunt que s'utilitza per connectar diversos dispositius de diversos proveïdors com PLC, controladors industrials, sensors, actuadors i sistemes d'automatització proporcionant una xarxa rendible als usuaris per gestionar i distribuir dispositius senzills mitjançant l'ús. l'arquitectura. Aquí teniu una pregunta, què és un protocol?