DeviceNet: arhitectură, format mesaj, coduri de eroare, lucru și aplicațiile sale

Protocolul DeviceNet a fost dezvoltat la început de Allen-Bradley, acum deținut de brandul Rockwell Automation. S-a decis să facă din aceasta o rețea deschisă prin promovarea acestui protocol la nivel global cu furnizori terți. Acum, acest protocol este gestionat de compania ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) permite furnizorilor terți și dezvoltă standarde pentru a utiliza protocol de rețea . DeviceNet este pur și simplu stratificat deasupra Controller Area Network (CAN) tehnologie care a fost dezvoltată de Bosch. Companie. Tehnologia adoptată de această tehnologie este de la ControlNet care este dezvoltată și de Allen Bradley. Deci aceasta este istoria Devicenet. Deci, acest articol discută o prezentare generală a unui Protocolul Devicenet – lucrul cu aplicații.

Ce este DeviceNet Protocol?

Protocolul DeviceNet este un tip de protocol de rețea care este utilizat în domeniul industriei automatizării prin interconectarea dispozitivelor de control pentru schimbul de date precum PLC-uri , controlere industriale, senzor s, actuatoare și sisteme de automatizare de la diferiți furnizori. Acest protocol folosește pur și simplu protocolul industrial normal pe un strat media CAN (Controller Area Network) și descrie un strat de aplicație pentru a acoperi diferite profiluri de dispozitiv. Principalele aplicații ale protocolului Devicenet includ în principal dispozitive de siguranță, schimb de date și rețele mari de control I/O.

Caracteristici

The caracteristicile Devicenet includ următoarele.

• Protocolul DeviceNet acceptă pur și simplu până la 64 de noduri, inclusiv cel mai mare număr de 2048 de dispozitive.
• Topologia de rețea utilizată în acest protocol este o linie de magistrală sau un trunchi prin cabluri de conectare pentru conectarea dispozitivelor.
• O rezistență de terminare cu o valoare de 121 ohmi este utilizată pe orice parte a liniei principale.
• Utilizează poduri, repetoare și gateway-uri și routere.
• Acceptă diferite moduri precum master-slave, peer-to-peer și multi-master pentru a transmite date în rețea.
• Transportă atât semnalul, cât și puterea pe un cablu similar.
• Aceste protocoale pot fi, de asemenea, conectate sau scoase din rețeaua aflată la putere.
• Protocolul DeviceNet acceptă pur și simplu 8A pe magistrală, deoarece sistemul nu este sigur în mod intrinsec și manevrarea puterii mari.

Arhitectura Devicenet

DeviceNet este o legătură de comunicații folosită pentru a conecta dispozitive industriale cum ar fi senzori inductivi, întrerupătoare de limită, fotoelectrice, butoane, lumini indicatoare, cititoare de coduri de bare, controlere de motoare și interfețe de operator la o rețea, evitând cablarea complexă și costisitoare. Deci, conectivitatea directă oferă o comunicare mai bună între dispozitive. În cazul interfețelor I/O cu fir, nu este posibilă o analiză a nivelului dispozitivului.

Protocolul DeviceNet acceptă pur și simplu o topologie precum trunk-line sau drop-line, astfel încât nodurile să poată fi conectate cu ușurință la linia principală sau la ramurile scurte direct. Fiecare rețea DeviceNet le permite să conecteze până la 64 de noduri oriunde un nod este utilizat de „scanerul” principal, iar nodul 63 este pus deoparte ca nod implicit de 62 de noduri accesibile pentru dispozitive. Însă, majoritatea controlerelor industriale permit conectarea la mai multe rețele DeviceNet prin care nu. de noduri care sunt interconectate pot fi extinse.

Arhitectura protocolului de rețea Devicenet este prezentată mai jos. Această rețea urmează pur și simplu modelul OSI care utilizează 7 straturi de la straturi fizice la straturi de aplicație. Această rețea se bazează pe CIP (Common Industrial Protocol) care utilizează cele trei straturi superioare ale CIP de la început, în timp ce ultimele patru straturi au fost modificate la aplicarea DeviceNet.

„Stratul fizic” al DeviceNet include în principal o combinație de noduri, cabluri, prize și rezistențe de terminare într-o topologie trunkline-dropline.

Pentru nivelul de legătură de date, acest protocol de rețea utilizează standardul CAN (Controller Area Network) care pur și simplu gestionează toate mesajele dintre dispozitive și controlere.

Straturile de rețea și transport ale acestui protocol vor stabili o conexiune de către dispozitiv prin ID-uri de conexiune, în principal pentru nodurile care includ un ID MAC al unui dispozitiv și un ID de mesaj.

Nodul se adresează unui interval valid pentru DeviceNet, care variază de la 0 la 63, care oferă un total de 64 de conexiuni posibile. Aici, principalul avantaj al ID-ului de conexiune este că permite DeviceNet să recunoască adresele duplicate verificând ID-ul MAC și semnalând operatorului că trebuie să fie reparat.

Rețeaua DeviceNet nu numai că scade costurile de cablare și întreținere, deoarece necesită mai puțină cablare, dar permite și dispozitive DeviceNet compatibile cu rețeaua de la diverși producători. Acest protocol de rețea se bazează pe Controller Area Network sau CAN care este cunoscut sub numele de protocol de comunicare. A fost dezvoltat în principal pentru flexibilitate maximă între dispozitivele de teren și interoperabilitate între diferiți producători.

Această rețea este organizată ca o rețea de magistrală de dispozitive ale cărei caracteristici sunt comunicarea la nivel de octeți și viteză mare care conține comunicații cu echipamente analogice și putere mare de diagnosticare prin dispozitivele din rețea. O rețea DeviceNet include până la 64 de dispozitive, inclusiv un singur dispozitiv pe fiecare adresă de nod care începe de la 0 la 63.

Există două cabluri de tip standard sunt utilizate în această rețea groase și subțiri. Cablul gros este folosit pentru linia principală, în timp ce cablul subțire este folosit pentru linia de transfer. Cea mai mare lungime a cablului depinde în principal de viteza de transmisie. Aceste cabluri includ în mod normal patru culori de cabluri precum negru, roșu, albastru și alb. Cablul negru este pentru o sursă de alimentare de 0V, cablul roșu este pentru o sursă de alimentare +24 V, cablul de culoare albastră este pentru un semnal CAN scăzut și cablul de culoare albă este pentru un semnal CAN High.

Cum funcționează Devicenet?

DeviceNet funcționează prin utilizarea CAN (Controller Area Network) pentru stratul său de legătură de date și tehnologia de rețea similară este utilizată în vehiculele auto în scopuri de comunicare între dispozitive inteligente. DeviceNet acceptă pur și simplu până la 64 de noduri numai în rețeaua DeviceNet. Această rețea poate include un singur Master și până la 63 de sclavi. Deci, DeviceNet acceptă comunicarea Master/Slave și peer-to-peer prin utilizarea I/O, precum și a mesajelor explicite pentru monitorizare, control și configurare. Acest protocol de rețea este utilizat în industria automatizării pentru schimbul de date prin comunicarea cu dispozitivele de control. Utilizează protocolul industrial comun sau CIP peste un strat media CAN pentru a defini un strat de aplicație pentru acoperirea unei varietăți de profiluri de dispozitiv.

Următoarea diagramă arată cum sunt schimbate mesajele între dispozitivele din rețeaua dispozitivelor.

În Devicenet, înainte ca comunicarea datelor de intrare/ieșire să aibă loc între dispozitive,  dispozitivul principal ar trebui mai întâi să se conecteze la dispozitivele secundare cu conexiunea unui mesaj explicit pentru a descrie obiectul de conexiune.

În conexiunea de mai sus, oferim pur și simplu o singură conexiune pentru mesaje explicite și patru conexiuni I/O.

Deci, acest protocol depinde în principal de conceptul metodei de conectare în care dispozitivul Master ar trebui să se conecteze cu dispozitivul slave, în funcție de datele I/O și comanda de schimb de informații. Pentru a configura un dispozitiv de control principal, sunt doar 4 pași majori implicați și fiecare funcție de pas este explicată mai jos.

Adăugați dispozitivul în rețea

Aici, trebuie să furnizăm ID-ul MAC al dispozitivului slave de inclus în rețea.

Configurați conexiunea

Pentru un dispozitiv slave, puteți verifica tipul de conexiune I/O și lungimea datelor I/O.

Stabiliți conexiunea

Odată ce conexiunea este realizată, utilizatorii pot începe să comunice prin intermediul dispozitivelor slave.

Accesați datele I/O

Odată ce comunicarea este realizată de dispozitivele slave, datele I/O pot fi accesate printr-o funcție echivalentă de citire sau scriere.

Odată ce conexiunea explicită este realizată, atunci banda de conexiune este utilizată pentru schimbul de informații ample folosind un nod cu celelalte noduri. După aceea, utilizatorii pot face conexiunile I/O în următorul pas. Când se fac conexiuni I/O, atunci datele I/O pot fi pur și simplu schimbate între dispozitivele din rețeaua DeviceNet, în funcție de cererea dispozitivului principal. Deci, dispozitivul master accesează datele I/O ale dispozitivului slave cu una dintre cele patru tehnici de conectare I/O. Pentru a recupera și transmite datele I/O ale slave, biblioteca nu este doar ușor de utilizat, ci oferă și multe funcții Master ale DeviceNet.

Formatul mesajului Devicenet

Protocolul DeviceNet folosește pur și simplu CAN obișnuit, original, în special pentru stratul său de legătură de date. Deci, aceasta este cea mai mică suprasarcină necesară de CAN la nivelul Legăturii de date, astfel încât DeviceNet va deveni foarte eficient în timpul manipulării mesajelor. Peste protocolul Devicenet, cea mai mică lățime de bandă a rețelei este utilizată pentru ambalare, precum și pentru transmiterea mesajelor CIP și, de asemenea, este necesară cea mai mică suprasarcină a procesorului printr-un dispozitiv pentru a transmite astfel de mesaje.

Chiar dacă, specificația CAN definește diferite tipuri de formate de mesaje, cum ar fi date, distanță, supraîncărcare și eroare. Protocolul DeviceNet utilizează în principal doar cadrul de date. Deci formatul mesajului pentru cadrul de date CAN este prezentat mai jos.

În cadrul de date de mai sus, odată ce este transmis un început de bit de cadru, atunci toți receptorii dintr-o rețea CAN se vor coordona cu trecerea la starea dominantă de la recesiv.

Atât identificatorul, cât și bitul RTR (Remote Transmission Request) din cadru formează câmpul de arbitrare care este pur și simplu folosit pentru a ajuta la prioritatea accesului media. Odată ce un dispozitiv transmite, apoi verifică și fiecare bit pe care îl transmite simultan și primește fiecare bit transmis pentru a autentifica datele transmise și pentru a permite detectarea directă a transmisiei sincronizate.

Câmpul de control CAN include în principal 6 biți în care conținutul celor doi biți este fix, iar cei 4 biți rămași sunt utilizați în principal pentru un câmp de lungime pentru a specifica lungimea viitoare a câmpului de date de la 0 la 8 octeți.
Cadrul de date al CAN este urmat de câmpul CRC (Verificarea redundanței ciclice) pentru a identifica erorile de cadre și diferiți delimitatori de formatare a cadrelor.

Prin utilizarea diferitelor tipuri de detectare a erorilor, precum și a tehnicilor de limitare a erorilor, cum ar fi CRC și reîncercări automate, un nod defect poate fi evitat să perturbe n/w. POATE asigura verificarea erorilor extrem de robustă, precum și capacitatea de limitare a erorilor.

Instrumente

Diferitele instrumente folosite pentru a analiza protocolul DeviceNet includ instrumente comune de configurare a rețelei, cum ar fi SyCon de la Synergetic, NetSolver de la Cutler-Hammer, RSNetworX de la Allen-Bradley, DeviceNet Detective și monitoare de trafic CAN sau analizoare precum Peak's CAN Explorer și Vector's Canalyzer.

Gestionarea erorilor în protocolul Devicenet

Gestionarea erorilor este procedura de reacție la și de recuperare din condițiile de eroare din cadrul programului. Deoarece nivelul de legătură de date este gestionat de CAN, gestionarea erorilor legate de detectarea nodului defect și închiderea nodului defect este conform protocolului de rețea CAN. Dar, Erorile din rețeaua Device apar în principal din cauza unor motive, cum ar fi atunci când unitatea DeviceNet nu este conectată corect sau unitatea unui afișaj poate avea probleme. Pentru a depăși aceste probleme, trebuie să urmați următoarea procedură.

• Conectați corect unitatea DeviceNet.
• Separați cablul DeviceNet.
• Pentru fiecare unitate de afișare, sursa de alimentare trebuie să măsoare.
• Tensiunea trebuie să se ajusteze în intervalul tensiunii nominale.
• Porniți alimentarea și verificați dacă LED-ul unității DeviceNet se aprinde.
• Dacă LED-ul unității DeviceNet este pornit, asigurați-vă că detaliu eroarea LED și corectați problema în consecință.
• Dacă niciun LED de pe Devicenet nu este aprins, atunci lumina poate fi defectă. Deci, trebuie să verificați dacă vreun pini de conector este rupt sau îndoit.
• Conectați DeviceNet la conexiune prin atenție.

Devicenet vs ControlNet

Diferențele dintre Devicenet și ControlNet sunt enumerate mai jos.

Devicenet vs Modbus

Diferențele dintre Devicenet și Modbus sunt enumerate mai jos.

Coduri de eroare Devicenet

Codurile de eroare DeviceNet de la sub 63 de numere și peste 63 de numere sunt enumerate mai jos. Aici <63 de numere sunt cunoscute ca numere de nod, în timp ce >63 de numere sunt cunoscute ca coduri de eroare sau coduri de stare. Majoritatea codurilor de eroare se aplică unui singur sau mai multor dispozitive. Deci, acest lucru este afișat prin clipirea alternativă a codului, precum și a numărului nodului. Dacă trebuie afișate mai multe coduri și numere de noduri, afișajul se desfășoară în ciclul lor în ordinea numărului de noduri.

În lista următoare, codurile cu culori descriu pur și simplu semnificațiile

• Codul de culoare verde va arăta condiții normale sau anormale care sunt cauzate de acțiunea utilizatorului.
• Codul de culoare albastru indică erori sau condiții anormale.
• Codul de culoare roșie arată erori grave și, probabil, are nevoie de un scaner de înlocuire.

Aici este listat mai jos un cod de eroare Devicenet cu acțiunea necesară.

Cod de la 00 la 63 (culoare verde): Afișajul arată adresa scanerului.
Cod 70 (culoare albastră): Modificați adresa canalului scanerului, în caz contrar adresa dispozitivului.
Cod 71 (culoare albastră): lista de scanare trebuie să reconfigureze și să elimine orice date ilegale.
Cod 72 (culoare albastră): dispozitivul trebuie să verifice și să verifice conexiunile.
Cod 73 (culoare albastră): Confirmați că dispozitivul exact se află la acest număr de nod și asigurați-vă că dispozitivul este egal cu cheia electronică așa cum este aranjată în lista de scanare.
Cod 74 (culoare albastră): verificați configurația pentru trafic de date și de rețea inacceptabil.
Cod 75 (culoare verde): Creați și descărcați lista de scanare.
Cod 76 (culoare verde): Creați și descărcați lista de scanare.
Cod 77 (culoare albastră): Lista de scanare sau Reconfigurați dispozitivul pentru dimensiunile adecvate de transmitere și recepție a datelor.
Cod 78 (culoare albastră): Includeți sau ștergeți dispozitivul din rețea.
Cod 79 (culoare albastră): verificați dacă scanerul este conectat la o rețea adecvată de cel puțin un alt nod.
Cod 80 (culoare verde): Localizați bitul RUN în registrul de comandă al scanerului și puneți PLC în modul RUN.
Cod 81 (culoare verde): Verificați programul PLC, precum și registrele de comandă ale scanerului.
Cod 82 (culoare albastră): Verificați configurația dispozitivului.
Cod 83 (culoare albastră): Asigurați-vă că ați introdus lista de scanare și verificați configurația dispozitivului
Cod 84 (culoare verde): inițializarea comunicării în lista de scanare de către dispozitive
Cod 85 (culoare albastră): aranjați dispozitivul pentru o dimensiune mai mică a datelor.
Cod 86 (culoare albastră): Asigurați starea și configurația dispozitivului.
Cod 87 (culoare albastră): verificați conexiunea și configurația scanerului primar.
Cod 88 (culoare albastră): Verificați conexiunile scanerului.
Cod 89 (culoare albastră): Verificați aranjarea/dezactivați ADR pentru acest dispozitiv.
Cod 90 (culoare verde): Asigurați-vă că programul PLC și registrul de comandă al scanerului
Cod 91 (culoare albastră): Verificați sistemul pentru dispozitive defectuoase
Cod 92 (culoare albastră): verificați dacă cablul de conectare furnizează alimentare de rețea către portul scanerului DeviceNet.
Cod 95 (culoare verde): nu scoateți scanerul când actualizarea FLASH este în curs.
Cod 97 (culoare verde): Verificați programul ladder și registrul de comandă al scanerului.
Cod 98 și 99 (culoare roșie): Înlocuiți sau reparați modulul.
Cod E2, E4 și E5 (culoare roșie): Înlocuiți sau returnați modulul.
Cod E9 (culoare verde): verificați registrul comenzilor și puterea ciclului pe SDN pentru a recupera.
Scannerul este modulul care are afișaj, în timp ce dispozitivul este un alt nod din rețea, de obicei un dispozitiv slave din lista de scanare a scanerului. Aceasta poate fi încă o personalitate în modul slave a scanerului.

Avantajele Devicenet

Avantajele protocolului DeviceNet includ următoarele.

• Aceste protocoale sunt disponibile la un cost mai mic, au fiabilitate ridicată și au acceptare pe scară largă, lățimea de bandă a rețelei este utilizată foarte eficient și puterea disponibilă în rețea.
• Acestea sunt capabile să colecteze cantități mari de date fără a crește semnificativ costurile proiectului.
• Este nevoie de mai puțin timp pentru instalare.
• Nu este costisitor în comparație cu cablarea normală punct la punct.
• Uneori, dispozitivele DeviceNet oferă mai multe funcții de control în comparație cu dispozitivele normale sau comutate.
• Majoritatea dispozitivelor Devicenet oferă date de diagnosticare foarte utile, care pot face sistemele de depanare mult mai ușoară și reduc timpul de nefuncționare.
• Acest protocol poate fi utilizat cu orice PC sau PLC sau sisteme de control bazate.

Dezavantajele protocolului DeviceNet includ următoarele.

• Aceste protocoale au lungimea maximă a cablului.
• Au o dimensiune limitată a mesajului și o lățime de bandă limitată.
• 90 până la 95% din toate problemele DeviceNet apar în principal din cauza unei probleme de cablare.
• Număr mai mic de dispozitive pentru fiecare nod
• Dimensiunea limitată a mesajului.
• Distanța cablului este semnificativ mai scurtă.

Aplicații de protocol DeviceNet

The Aplicații de protocol DeviceNet includ următoarele.

• Protocolul DeviceNet oferă conexiuni între diferite dispozitive industriale, cum ar fi actuatoare, sisteme de automatizare , senzori și, de asemenea, dispozitive complicate fără cerința de a interveni
• Blocuri I/O sau module.
• Protocolul DeviceNet este utilizat în aplicațiile de automatizare industrială.
• Protocolul de rețea DeviceNet este utilizat în industria automatizării pentru interconectarea dispozitivelor de control pentru schimbul de date.
• Protocolul DeviceNet este utilizat pentru controlul unui motor.
• Acest protocol este aplicabil în proximitate, întrerupătoare de limită simple și butoane pentru a controla colectoarele,
• Acesta este utilizat în aplicații complexe de variație AC și DC.

Astfel, aceasta este o prezentare generală a DeviceNet care este o rețea Fieldbus digitală multi-drop folosită pentru a conecta mai multe dispozitive de la mai mulți furnizori, cum ar fi PLC-uri, controlere industriale, senzori, actuatoare și sisteme de automatizare, oferind utilizatorilor o rețea rentabilă pentru gestionarea și distribuirea dispozitivelor simple prin utilizarea arhitectura. Iată o întrebare pentru tine, ce este un protocol?