DeviceNet: Architektúra, formát správ, chybové kódy, práca a jej aplikácie

Protokol DeviceNet bol najprv vyvinutý spoločnosťou Allen-Bradley, ktorú teraz vlastní značka Rockwell Automation. Bolo rozhodnuté vytvoriť z nej otvorenú sieť propagáciou tohto protokolu globálne s dodávateľmi tretích strán. Teraz tento protokol spravuje spoločnosť ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association), ktorá umožňuje predajcom tretích strán a vyvíja štandardy na používanie sieťový protokol . DeviceNet je jednoducho navrstvený na vrchu Controller Area Network (CAN) technológia vyvinutá spoločnosťou Bosch. Spoločnosť. Technológia prijatá touto technológiou pochádza zo siete ControlNet, ktorú vyvinul aj Allen Bradley. Takže toto je história Devicenet. Tento článok teda pojednáva o prehľade a Protokol Devicenet - práca s aplikáciami.

Čo je protokol DeviceNet?

Protokol DeviceNet je jeden typ sieťového protokolu, ktorý sa používa v oblasti automatizačného priemyslu prepojením riadiacich zariadení na výmenu údajov, ako napr. PLC , priemyselné ovládače, senzor s, pohony a automatizačné systémy od rôznych predajcov. Tento protokol jednoducho používa normálny priemyselný protokol cez vrstvu médií CAN (Controller Area Network) a popisuje aplikačnú vrstvu na pokrytie rôznych profilov zariadení. Medzi hlavné aplikácie protokolu Devicenet patria najmä bezpečnostné zariadenia, výmena dát a veľké I/O riadiace siete.

Vlastnosti

The funkcie siete Devicenet zahŕňajú nasledujúce.

• Protokol DeviceNet jednoducho podporuje až 64 uzlov vrátane 2048 najvyššieho počtu zariadení.
• Sieťová topológia používaná v tomto protokole je zbernicová linka alebo diaľkové vedenie cez spojovacie káble na pripojenie zariadení.
• Zakončovací odpor s hodnotou 121 ohmov sa používa na ľubovoľnej strane hlavného vedenia.
• Používa mosty, opakovače, brány a smerovače.
• Podporuje rôzne režimy ako master-slave, peer-to-peer a multi-master na prenos dát v rámci siete.
• Prenáša signál aj napájanie na podobnom kábli.
• Tieto protokoly môžu byť tiež pripojené alebo odstránené zo siete pri napájaní.
• Protokol DeviceNet jednoducho podporuje 8A na zbernici, pretože systém nie je vnútorne bezpečný. & vysoký výkon.

Architektúra Devicenet

DeviceNet je komunikačné prepojenie, ktoré sa používa na pripojenie priemyselných zariadení, ako sú indukčné snímače, koncové spínače, fotoelektrické zariadenia, tlačidlá, kontrolky, čítačky čiarových kódov, ovládače motorov a rozhrania operátora, k sieti tým, že sa vyhnete zložitým a nákladným kabelážam. Priame pripojenie teda poskytuje lepšiu komunikáciu medzi zariadeniami. V prípade káblových I/O rozhraní nie je možná analýza úrovne zariadenia.

Protokol DeviceNet jednoducho podporuje topológiu ako trunk-line alebo drop-line, takže uzly môžu byť jednoducho priamo pripojené k hlavnej linke alebo krátkym vetvám. Každá sieť DeviceNet im umožňuje pripojiť až 64 uzlov bez ohľadu na to, kde je uzol využívaný hlavným „skenerom“ a uzol 63 je vyčlenený ako predvolený uzol 62 uzlami dostupnými pre zariadenia. Väčšina priemyselných ovládačov však umožňuje pripojenie k niekoľkým sieťam DeviceNet, pomocou ktorých nie. uzlov, ktoré sú vzájomne prepojené, možno rozšíriť.

Architektúra sieťového protokolu Devicenet je uvedená nižšie. Táto sieť jednoducho nasleduje model OSI, ktorý používa 7 vrstiev od fyzickej po aplikačnú vrstvu. Táto sieť je založená na CIP (Common Industrial Protocol), ktorý od začiatku využíva tri vyššie vrstvy CIP, pričom posledné štyri vrstvy boli upravené na aplikáciu DeviceNet.

„Fyzická vrstva“ DeviceNet zahŕňa hlavne kombináciu uzlov, káblov, odbočiek a ukončovacích odporov v rámci topológie trunkline-dropline.

Pre vrstvu dátového spojenia tento sieťový protokol využíva štandard CAN (Controller Area Network), ktorý jednoducho spracováva všetky správy medzi zariadeniami a ovládačmi.

Sieťové a transportné vrstvy tohto protokolu vytvoria spojenie zariadením prostredníctvom ID pripojení hlavne pre uzly, ktoré zahŕňajú MAC ID zariadenia a ID správy.

Uzol adresuje platný rozsah pre DeviceNet, ktorý sa pohybuje od 0 do 63, čo poskytuje celkovo 64 možných pripojení. Hlavnou výhodou ID pripojenia je to, že umožňuje DeviceNet rozpoznať duplicitné adresy kontrolou MAC ID a signalizovaním operátorovi, že vyžaduje opravu.

Sieť DeviceNet nielen znižuje náklady na kabeláž a údržbu, pretože vyžaduje menej káblov, ale umožňuje aj zariadeniam od rôznych výrobcov kompatibilným so sieťou DeviceNet. Tento sieťový protokol je založený na Controller Area Network alebo CAN, ktorý je známy ako komunikačný protokol. Bol vyvinutý hlavne pre maximálnu flexibilitu medzi zariadeniami v teréne a interoperabilitu medzi rôznymi výrobcami.

Táto sieť je organizovaná ako sieť zberníc zariadení, ktorej charakteristikami sú komunikácia na úrovni bajtov a vysoká rýchlosť, ktorá obsahuje analógovú komunikáciu zariadení a vysoký diagnostický výkon prostredníctvom sieťových zariadení. Sieť DeviceNet zahŕňa až 64 zariadení vrátane jedného zariadenia na každej adrese uzla, ktorá začína od 0 do 63.

V tejto sieti sa používajú dva štandardné káble hrubé a tenké. Hrubý kábel sa používa pre hlavné vedenie, zatiaľ čo tenký kábel sa používa pre káblové vedenie. Najvyššia dĺžka kábla závisí najmä od rýchlosti prenosu. Tieto káble zvyčajne obsahujú štyri farby káblov, ako je čierna, červená, modrá a biela. Čierny kábel je pre napájanie 0 V, červený kábel je pre napájanie +24 V, modrý kábel je pre signál CAN low a kábel bielej farby je pre signál CAN High.

Ako funguje Devicenet?

DeviceNet funguje pomocou CAN (Controller Area Network) pre svoju vrstvu dátového spojenia a podobnú sieťovú technológiu používa v automobilových vozidlách na účely komunikácie medzi inteligentnými zariadeniami. DeviceNet jednoducho podporuje až 64 uzlov iba v sieti DeviceNet. Táto sieť môže zahŕňať jedného Master a až 63 podriadených. DeviceNet teda podporuje Master/Slave a peer-to-peer komunikáciu pomocou I/O, ako aj explicitných správ na monitorovanie, riadenie a konfiguráciu. Tento sieťový protokol sa využíva v automatizačnom priemysle na výmenu dát prostredníctvom komunikácie s riadiacimi zariadeniami. Používa spoločný priemyselný protokol alebo CIP cez vrstvu médií CAN na definovanie aplikačnej vrstvy na pokrytie rôznych profilov zariadení.

Nasledujúci diagram ukazuje, ako sa správy vymieňajú medzi zariadeniami v sieti zariadení.

V sieti zariadení, predtým, ako medzi zariadeniami dôjde k vstupnej/výstupnej dátovej komunikácii, by sa hlavné zariadenie malo najprv pripojiť k podriadeným zariadeniam s pripojením explicitnej správy na popis objektu pripojenia.

Vo vyššie uvedenom pripojení jednoducho poskytujeme jedno pripojenie pre explicitné správy a štyri I/O pripojenia.

Tento protokol teda závisí hlavne od koncepcie spôsobu pripojenia, kde by sa malo hlavné zariadenie spojiť s podriadeným zariadením v závislosti od príkazu I/O dát a výmeny informácií. Na nastavenie hlavného ovládacieho zariadenia sú potrebné 4 hlavné kroky a každá funkcia krokov je vysvetlená nižšie.

Pridať zariadenie do siete

Tu musíme poskytnúť MAC ID podriadeného zariadenia, ktoré sa má zahrnúť do siete.

Konfigurovať pripojenie

V prípade podriadeného zariadenia môžete overiť typ I/O pripojenia a dĺžku I/O údajov.

Nadviazať spojenie

Po vytvorení pripojenia môžu používatelia začať komunikovať prostredníctvom podriadených zariadení.

Prístup k I/O údajom

Akonáhle je komunikácia vykonaná podriadenými zariadeniami, k I/O dátam je možné pristupovať prostredníctvom ekvivalentnej funkcie čítania alebo zápisu.

Po vytvorení explicitného spojenia sa spojovacia dráha využíva na výmenu rozsiahlych informácií pomocou jedného uzla do ostatných uzlov. Potom môžu používatelia vytvoriť I/O pripojenia v rámci ďalšieho kroku. Po vytvorení I/O pripojení je možné jednoducho vymieňať I/O dáta medzi zariadeniami v rámci siete DeviceNet na základe požiadavky hlavného zariadenia. Hlavné zariadenie teda pristupuje k I/O dátam podriadeného zariadenia pomocou jednej zo štyroch techník I/O pripojenia. Na obnovenie a prenos I/O dát podriadeného zariadenia sa knižnica nielen jednoducho používa, ale poskytuje aj mnoho funkcií Master siete DeviceNet.

Formát správy Devicenet

Protokol DeviceNet jednoducho používa typický, originálny CAN, najmä pre jeho vrstvu Data Link. Ide teda o pomerne najmenšiu réžiu, ktorú potrebuje CAN na vrstve dátového spojenia, takže DeviceNet sa stane veľmi efektívnym pri spracovávaní správ. Cez protokol Devicenet sa na balenie, ako aj prenos správ CIP využíva najmenšia šírka pásma siete a na prenos takýchto správ je potrebná najmenšia réžia procesora cez zariadenie.

Napriek tomu špecifikácia CAN definuje rôzne typy formátov správ, ako sú dátové, vzdialené, preťaženie a chyby. Protokol DeviceNet využíva hlavne dátový rámec. Takže formát správy pre dátový rámec CAN je uvedený nižšie.

Vo vyššie uvedenom dátovom rámci, akonáhle sa prenesie začiatok rámcového bitu, potom sa všetky prijímače cez sieť CAN skoordinujú s prechodom do dominantného stavu z recesívneho.

Identifier a bit RTR (Remote Transmission Request) v rámci tvoria arbitrážne pole, ktoré sa jednoducho používa na pomoc priorite prístupu k médiu. Akonáhle zariadenie vysiela, potom tiež kontroluje každý bit, ktorý vysiela, a prijíma každý prenášaný bit, aby sa overili prenášané údaje a umožnila sa priama detekcia synchronizovaného prenosu.

Riadiace pole CAN obsahuje hlavne 6 bitov, pričom obsah dvoch bitov je pevný a zvyšné 4 bity sa využívajú hlavne pre pole dĺžky na špecifikovanie budúcej dĺžky dátového poľa od 0 do 8 bajtov.
Za dátovým rámcom CAN nasleduje pole CRC (Cyclic Redundancy Check) na identifikáciu chýb rámca a rôznych oddeľovačov formátovania rámca.

Použitím rôznych druhov detekcie chýb, ako aj techník na zadržiavanie chýb, ako je CRC a automatické opakovania, sa dá chybnému uzlu vyhnúť, aby rušil n/w. CAN poskytuje mimoriadne robustnú kontrolu chýb, ako aj kapacitu na zadržiavanie chýb.

Nástroje

Rôzne nástroje používané na analýzu protokolu DeviceNet zahŕňajú bežné nástroje na konfiguráciu siete, ako je SyCon od spoločnosti Synnergetic, NetSolver od Cutler-Hammer, RSNetworX od Allen-Bradley, DeviceNet Detective & CAN traffic monitory alebo analyzátory ako Peak's CAN Explorer & Vector's Canalyzer.

Spracovanie chýb v protokole Devicenet

Spracovanie chýb je postup reakcie a zotavenia sa z chybových stavov v rámci programu. Keďže dátovú linkovú vrstvu spravuje CAN, spracovanie chýb súvisiacich s detekciou chybného uzla a vypnutím chybného uzla je podľa sieťového protokolu CAN. K chybám v sieti zariadení však dochádza najmä z niektorých dôvodov, napríklad keď jednotka DeviceNet nie je správne pripojená alebo môže mať problém s jednotkou displeja. Na prekonanie týchto problémov je potrebné dodržať nasledujúci postup.

• Správne pripojte jednotku DeviceNet.
• Oddeľte kábel siete DeviceNet.
• Pre každú zobrazovaciu jednotku je potrebné merať napájanie.
• Napätie je potrebné upraviť v rozsahu menovitého napätia.
• Zapnite napájanie a overte, či sa LED na jednotke DeviceNet rozsvieti.
• Ak svieti LED na jednotke DeviceNet, skontrolujte podrobnosti o chybe LED a podľa toho opravte problém.
• Ak nie sú zapnuté žiadne LED na Devicenet, svetlo môže byť chybné. Preto je potrebné overiť, či nie sú niektoré kolíky konektora zlomené alebo ohnuté.
• Pozorne pripojte DeviceNet k pripojeniu.

Devicenet vs ControlNet

Rozdiel medzi Devicenet a ControlNet je uvedený nižšie.

Devicenet vs Modbus

Rozdiel medzi Devicenet a Modbus je uvedený nižšie.

Chybové kódy siete Devicenet

Chybové kódy DeviceNet od 63 do 63 čísiel sú uvedené nižšie. Tu je < 63 čísel známych ako čísla uzlov, zatiaľ čo > 63 čísel je známych ako chybové kódy alebo stavové kódy. Väčšina chybových kódov sa vzťahuje na jedno alebo viac zariadení. Takže to je zobrazené striedavo blikaním kódu, ako aj čísla uzla. Ak sa musí zobraziť niekoľko kódov a čísel uzlov, zobrazenie sa bude striedať v rámci poradia čísel uzlov.

V nasledujúcom zozname kódy s farbami jednoducho opisujú významy

• Zelený farebný kód zobrazuje normálne alebo abnormálne stavy, ktoré sú spôsobené činnosťou používateľa.
• Modrý farebný kód zobrazuje chyby alebo abnormálne stavy.
• Červený farebný kód ukazuje vážne chyby a pravdepodobne potrebuje náhradný skener.

Nižšie je uvedený chybový kód Devicenet s požadovanou akciou.

Kód od 00 do 63 (zelená farba): Na displeji sa zobrazí adresa skenera.
Kód 70 (modrá farba): Upravte adresu kanála skenera, inak je v konflikte adresa zariadenia.
Kód 71 (modrá farba): Zoznam skenov potrebuje prekonfigurovať a odstrániť všetky nelegálne údaje.
Kód 72 (modrá farba): Zariadenie potrebuje skontrolovať a overiť pripojenia.
Kód 73 (modrá farba): Potvrďte, že presné zariadenie sa nachádza na tomto čísle uzla a uistite sa, že sa zariadenie zhoduje s elektronickým kľúčom usporiadaným v zozname skenov.
Kód 74 (modrá farba): Overte konfiguráciu pre neprijateľnú dátovú a sieťovú prevádzku.
Kód 75 (zelená farba): Vytvorte a stiahnite zoznam skenovania.
Kód 76 (zelená farba): Vytvorte a stiahnite zoznam skenovania.
Kód 77 (modrá farba): Naskenujte zoznam alebo prekonfigurujte zariadenie na správnu veľkosť vysielaných a prijímaných dát.
Kód 78 (modrá farba): Zahrňte alebo odstráňte zariadenie zo siete.
Kód 79 (modrá farba): Skontrolujte, či je skener pripojený k vhodnej sieti aspoň jedným ďalším uzlom.
Kód 80 (zelená farba): Nájdite bit RUN v registri príkazov skenera a uveďte PLC do režimu RUN.
Kód 81 (zelená farba): Overte program PLC, ako aj príkazové registre skenera.
Kód 82 (modrá farba): Skontrolujte konfiguráciu zariadenia.
Kód 83 (modrá farba): Skontrolujte položku zoznamu skenovania a overte konfiguráciu zariadenia
Kód 84 (zelená farba): Inicializácia komunikácie v rámci zoznamu skenov podľa zariadení
Kód 85 (modrá farba): Usporiadajte zariadenie pre menšiu veľkosť údajov.
Kód 86 (modrá farba): Zabezpečte stav a konfiguráciu zariadenia.
Kód 87 (modrá farba): Overte pripojenie primárneho skenera a konfiguráciu.
Kód 88 (modrá farba): Skontrolujte pripojenia skenera.
Kód 89 (modrá farba): Skontrolujte usporiadanie/deaktivujte ADR pre toto zariadenie.
Kód 90 (zelená farba): Uistite sa, že program PLC a register príkazov skenera
Kód 91 (modrá farba): Skontrolujte, či systém neobsahuje zlyhané zariadenia
Kód 92 (modrá farba): Skontrolujte, či prepojovací kábel poskytuje sieťové napájanie smerom k portu skenera DeviceNet.
Kód 95 (zelená farba): Neodstraňujte skener, keď prebieha aktualizácia FLASH.
Kód 97 (zelená farba): Overte rebríkový program a príkazový register skenera.
Kód 98 a 99 (červená farba): Vymeňte alebo opravte svoj modul.
Kód E2, E4 & E5 (červená farba): Vymeňte alebo vráťte modul.
Kód E9 (zelená farba): Overte register príkazov a výkon cyklu na SDN, aby sa obnovili.
Skener je modul, ktorý má displej, zatiaľ čo Zariadenie je nejaký iný uzol v sieti, zvyčajne podriadené zariadenie v zozname skenovania skenera. Toto môže byť ďalšia osobnosť skenera v podriadenom režime.

Výhody siete Devicenet

Medzi výhody protokolu DeviceNet patria nasledujúce.

• Tieto protokoly sú dostupné za nižšiu cenu, majú vysokú spoľahlivosť a sú široko akceptované, šírka pásma siete sa využíva veľmi efektívne a dostupná energia v sieti.
• Tie sú schopné zbierať veľké množstvo dát bez toho, aby sa výrazne zvýšili náklady projektu.
• Inštalácia trvá menej času.
• Nie je to nákladné v porovnaní s normálnym vedením z bodu do bodu.
• Zariadenia DeviceNet niekedy poskytujú viac ovládacích funkcií v porovnaní s normálnymi alebo prepínanými zariadeniami.
• Väčšina zariadení Devicenet poskytuje veľmi užitočné diagnostické údaje, ktoré môžu systémom veľmi zjednodušiť odstraňovanie problémov a znížiť prestoje.
• Tento protokol je možné použiť s akýmkoľvek PC alebo PLC alebo riadiacimi systémami.

Nevýhody protokolu DeviceNet zahŕňajú nasledujúce.

• Tieto protokoly majú maximálnu dĺžku kábla.
• Majú obmedzenú veľkosť správy a obmedzenú šírku pásma.
• 90 až 95 % všetkých problémov v sieti DeviceNet sa vyskytuje najmä v dôsledku problému s kabelážou.
• Menší počet zariadení pre každý uzol
• Obmedzená veľkosť správy.
• Vzdialenosť káblov je výrazne kratšia.

Aplikácie protokolu DeviceNet

The Aplikácie protokolu DeviceNet zahŕňajú nasledujúce.

• Protokol DeviceNet poskytuje spojenie medzi rôznymi priemyselnými zariadeniami, ako sú akčné členy, automatizačné systémy , senzory, ale aj komplikované zariadenia bez potreby zásahu
• I/O bloky alebo moduly.
• Protokol DeviceNet sa používa v aplikáciách priemyselnej automatizácie.
• Sieťový protokol DeviceNet sa používa v automatizačnom priemysle na prepojenie riadiacich zariadení na výmenu údajov.
• Na riadenie motora sa používa protokol DeviceNet.
• Tento protokol je použiteľný v blízkosti jednoduchých koncových spínačov a tlačidiel na ovládanie rozdeľovačov,
• Používa sa v zložitých aplikáciách pohonov AC a DC.

Teda toto je prehľad siete DeviceNet čo je multi-drop, digitálna sieť Fieldbus, ktorá sa používa na pripojenie niekoľkých zariadení od rôznych výrobcov, ako sú PLC, priemyselné ovládače, senzory, akčné členy a automatizačné systémy tým, že používateľom poskytuje cenovo výhodnú sieť na správu a distribúciu jednoduchých zariadení pomocou architektúra. Tu je otázka pre vás, čo je protokol?