DeviceNet: arhitektura, oblika sporočila, kode napak, delovanje in njegove aplikacije

Protokol DeviceNet je najprej razvil Allen-Bradley, ki je zdaj v lasti znamke Rockwell Automation. Odločeno je bilo, da postane odprto omrežje z globalno promocijo tega protokola s ponudniki tretjih oseb. Zdaj ta protokol upravlja podjetje ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), ki omogoča ponudnikom tretjih oseb in razvija standarde za uporabo omrežni protokol . DeviceNet je preprosto nameščen na vrhu Območno omrežje krmilnika (CAN) tehnologijo, ki jo je razvil Bosch. Podjetje. Tehnologija, sprejeta s to tehnologijo, je iz ControlNet, ki jo je prav tako razvil Allen Bradley. To je torej zgodovina Deviceneta. Ta članek torej obravnava pregled a Devicenet protokol – delo z aplikacijami.

Kaj je protokol DeviceNet?

Protokol DeviceNet je ena vrsta omrežnega protokola, ki se uporablja v industriji avtomatizacije z medsebojnim povezovanjem krmilnih naprav za izmenjavo podatkov, kot je PLC-ji , industrijski krmilniki, senzor s, aktuatorji in sistemi za avtomatizacijo različnih prodajalcev. Ta protokol preprosto uporablja običajen industrijski protokol prek medijske plasti CAN (Controller Area Network) in opisuje aplikacijsko plast za pokrivanje različnih profilov naprav. Glavne aplikacije protokola Devicenet vključujejo predvsem varnostne naprave, izmenjavo podatkov in velika omrežja za nadzor V/I.

Lastnosti

The funkcije Deviceneta vključujejo naslednje.

• Protokol DeviceNet preprosto podpira do 64 vozlišč, vključno z 2048 največjim številom naprav.
• Omrežna topologija, ki se uporablja v tem protokolu, je linija vodila ali vodila skozi spustne kable za povezovanje naprav.
• Zaključni upor z vrednostjo 121 ohmov se uporablja na kateri koli strani glavnega voda.
• Uporablja mostove, ponavljalnike oglasnih prehodov in usmerjevalnike.
• Podpira različne načine, kot so master-slave, peer-to-peer in multi-master za prenos podatkov znotraj omrežja.
• Prenaša signal in napajanje po podobnem kablu.
• Te protokole je mogoče tudi povezati ali odstraniti iz omrežja v napajanju.
• Protokol DeviceNet preprosto podpira 8 A na vodilu, ker sistem sam po sebi ni varen. & upravljanje z visoko močjo.

Arhitektura Devicenet

DeviceNet je komunikacijska povezava, ki se uporablja za povezovanje industrijskih naprav, kot so induktivni senzorji, končna stikala, fotoelektrika, tipke, indikatorske lučke, čitalniki črtnih kod, krmilniki motorjev in operaterski vmesniki v omrežje z izogibanjem zapletenemu in dragemu ožičenju. Tako neposredna povezljivost omogoča boljšo komunikacijo med napravami. V primeru žičnih V/I vmesnikov analiza ravni naprave ni mogoča.

Protokol DeviceNet preprosto podpira topologijo, kot sta trunk-line ali drop-line, tako da je mogoče vozlišča preprosto neposredno povezati z glavno linijo ali kratkimi vejami. Vsako omrežje DeviceNet jim omogoča povezavo do 64 vozlišč, kjer koli vozlišče uporablja glavni »skener« in vozlišče 63 je določeno kot privzeto vozlišče z 62 vozlišči, ki so dostopna napravam. Toda večina industrijskih krmilnikov omogoča povezovanje z več omrežji DeviceNet, s katerimi št. vozlišč, ki so med seboj povezana, je mogoče razširiti.

Arhitektura omrežnega protokola Devicenet je prikazana spodaj. To omrežje preprosto sledi modelu OSI, ki uporablja 7 plasti od fizične do aplikacijske plasti. To omrežje temelji na CIP (Common Industrial Protocol), ki od začetka uporablja tri višje plasti CIP, medtem ko so bile zadnje štiri plasti spremenjene za uporabo DeviceNet.

'Fizična plast' DeviceNeta v glavnem vključuje kombinacijo vozlišč, kablov, pip in zaključnih uporov znotraj topologije glavnega in odvodnega voda.

Za sloj podatkovne povezave ta omrežni protokol uporablja standard CAN (Controller Area Network), ki preprosto obravnava vsa sporočila med napravami in krmilniki.

Omrežne in transportne plasti tega protokola bodo vzpostavile povezavo z napravo prek ID-jev povezav, predvsem za vozlišča, ki vključujejo ID MAC naprave in ID sporočila.

Vozlišče naslavlja veljaven obseg za DeviceNet, ki sega od 0 do 63, kar zagotavlja skupno 64 možnih povezav. Tu je glavna prednost ID-ja povezave ta, da omogoča DeviceNetu, da prepozna podvojene naslove s preverjanjem ID-ja MAC in operaterju sporoči, da ga je treba popraviti.

Omrežje DeviceNet ne le zmanjša stroške ožičenja in vzdrževanja, saj potrebuje manj ožičenja, temveč omogoča tudi naprave različnih proizvajalcev, ki so združljive z omrežjem DeviceNet. Ta omrežni protokol temelji na omrežju krmilnikov ali CAN, ki je znano kot komunikacijski protokol. Razvit je bil predvsem za največjo prilagodljivost med terenskimi napravami in interoperabilnost med različnimi proizvajalci.

To omrežje je organizirano kot omrežje vodila naprav, katerega značilnosti so komunikacija na ravni bajtov in visoka hitrost, ki vsebuje komunikacijo analogne opreme in visoko diagnostično moč prek omrežnih naprav. Omrežje DeviceNet vključuje do 64 naprav, vključno z eno napravo na vsakem naslovu vozlišča, ki se začne od 0 do 63.

V tem omrežju se uporabljata dva standardna kabla, debel in tanek. Debel kabel se uporablja za glavni vod, medtem ko se tanek kabel uporablja za spustni vod. Največja dolžina kabla je odvisna predvsem od hitrosti prenosa. Ti kabli običajno vključujejo štiri barve kablov, kot so črna, rdeča, modra in bela. Črni kabel je za napajalnik 0 V, rdeči kabel je za napajalnik +24 V, kabel modre barve je za nizek signal CAN in kabel bele barve je za signal CAN High.

Kako deluje Devicenet?

DeviceNet deluje z uporabo CAN (Controller Area Network) saj se njegova plast podatkovne povezave in podobna omrežna tehnologija uporabljajo v avtomobilskih vozilih za komunikacijske namene med pametnimi napravami. DeviceNet preprosto podpira do 64 vozlišč samo v omrežju DeviceNet. To omrežje lahko vključuje enega glavnega in do 63 podrejenih. Torej DeviceNet podpira komunikacijo Master/Slave & peer-to-peer z uporabo I/O kot tudi eksplicitnega sporočanja za spremljanje, nadzor in konfiguracijo. Ta omrežni protokol se uporablja v industriji avtomatizacije za izmenjavo podatkov s komunikacijo s krmilnimi napravami. Uporablja Common Industrial Protocol ali CIP prek medijske plasti CAN za definiranje aplikacijske plasti za pokrivanje različnih profilov naprav.

Naslednji diagram prikazuje, kako se sporočila izmenjujejo med napravami v omrežju naprave.

V Devicenetu, preden pride do vhodno/izhodne podatkovne komunikacije med napravami, se mora glavna naprava najprej povezati s podrejenimi napravami s povezavo eksplicitnega sporočila za opis objekta povezave.

V zgornji povezavi preprosto zagotovimo eno samo povezavo za eksplicitna sporočila in štiri V/I povezave.

Ta protokol je torej v glavnem odvisen od koncepta metode povezave, kjer naj se glavna naprava poveže s pomožno napravo, odvisno od ukaza V/I podatkov in izmenjave informacij. Za nastavitev glavne krmilne naprave so vključeni preprosto 4 glavni koraki in vsaka funkcija koraka je razložena spodaj.

Dodajanje naprave v omrežje

Tukaj moramo zagotoviti MAC ID podrejene naprave, ki jo bomo vključili v omrežje.

Konfigurirajte povezavo

Za podrejeno napravo lahko preverite vrsto V/I povezave in dolžino V/I podatkov.

Vzpostavite povezavo

Ko je povezava vzpostavljena, lahko uporabniki začnejo komunicirati prek podrejenih naprav.

Dostop do V/I podatkov

Ko je komunikacija opravljena s podrejenimi napravami, je mogoče do V/I podatkov dostopati prek enakovredne funkcije branja ali pisanja.

Ko je eksplicitna povezava vzpostavljena, se povezovalni pas uporabi za izmenjavo širokih informacij z uporabo enega vozlišča z drugimi vozlišči. Po tem lahko uporabniki vzpostavijo V/I povezave v naslednjem koraku. Ko so vzpostavljene V/I povezave, je mogoče V/I podatke preprosto izmenjati med napravami v omrežju DeviceNet glede na zahtevo glavne naprave. Torej glavna naprava dostopa do V/I podatkov podrejene naprave z eno od štirih tehnik povezovanja V/I. Za obnovitev in prenos V/I podatkov podrejene naprave knjižnica ni samo enostavna za uporabo, ampak ponuja tudi številne glavne funkcije DeviceNet.

Format sporočila Devicenet

Protokol DeviceNet preprosto uporablja tipičen originalni CAN, zlasti za svojo plast podatkovne povezave. To je torej dokaj najmanj dodatnih stroškov, potrebnih za CAN na ravni podatkovne povezave, tako da bo DeviceNet postal zelo učinkovit pri obdelavi sporočil. Prek protokola Devicenet se za pakiranje in prenos sporočil CIP uporablja najmanjša pasovna širina omrežja, poleg tega pa je za prenos takih sporočil potrebna najmanjša poraba procesorja prek naprave.

Čeprav specifikacija CAN opredeljuje različne vrste formatov sporočil, kot so podatki, oddaljeni, preobremenitev in napake. Protokol DeviceNet večinoma uporablja samo podatkovni okvir. Tako je spodaj podan format sporočila za podatkovni okvir CAN.

V zgornjem podatkovnem okvirju se bodo vsi sprejemniki v omrežju CAN uskladili s prehodom iz recesivnega v dominantno stanje, ko je enkrat oddan začetek okvirnega bita.

Identifikator in bit RTR (zahteva za oddaljeni prenos) v okvirju tvorita arbitražno polje, ki se preprosto uporablja za pomoč pri prednostnem dostopu do medija. Ko naprava enkrat odda, nato preveri tudi vsak bit, ki ga odda naenkrat, in sprejme vsak oddani bit, da potrdi pristnost poslanih podatkov in omogoči neposredno zaznavanje sinhroniziranega prenosa.

Nadzorno polje CAN v glavnem vključuje 6-bitov, kjer je vsebina dveh bitov fiksna, preostali 4-biti pa se uporabljajo predvsem za polje dolžine za določitev dolžine prihodnjega podatkovnega polja od 0 do 8 bajtov.
Podatkovnemu okvirju CAN sledi polje CRC (Cyclic Redundancy Check) za prepoznavanje napak okvirja in različnih ločilnikov oblikovanja okvirja.

Z uporabo različnih vrst odkrivanja napak in tehnik omejevanja napak, kot sta CRC in samodejni ponovni poskusi, se je mogoče izogniti temu, da okvarjeno vozlišče moti n/w. LAHKO zagotovi izjemno robustno preverjanje napak kot tudi zmogljivost omejitve napak.

Orodja

Različna orodja, ki se uporabljajo za analizo protokola DeviceNet, vključujejo običajna orodja za konfiguracijo omrežja, kot so Synergetic's SyCon, Cutler-Hammer's NetSolver, Allen-Bradley's RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN monitorji prometa ali analizatorji, kot sta Peak's CAN Explorer & Vector's Canalyzer.

Obravnava napak v protokolu Devicenet

Obravnava napak je postopek odzivanja in okrevanja po pogojih napake v programu. Ker plast podatkovne povezave upravlja CAN, je obravnavanje napak, povezanih z odkrivanjem okvarjenega vozlišča in zaustavitvijo okvarjenega vozlišča, v skladu z omrežnim protokolom CAN. Vendar se napake v omrežju naprave večinoma pojavljajo zaradi nekaterih razlogov, na primer, ko enota DeviceNet ni pravilno povezana ali če ima enota zaslona težave. Za premagovanje teh težav je treba upoštevati naslednji postopek.

• Pravilno priključite enoto DeviceNet.
• Ločite kabel DeviceNet.
• Za vsako zaslonsko enoto je treba izmeriti napajalnik.
• Napetost je treba prilagoditi v območju nazivne napetosti.
• VKLOPITE napajanje in preverite, ali LED dioda enote DeviceNet sveti.
• Če LED dioda enote DeviceNet sveti, preverite podrobnosti o napaki LED in ustrezno odpravite težavo.
• Če nobena dioda LED na Devicenetu ni vključena, je lučka morda okvarjena. Zato morate preveriti, ali so kateri koli priključki zlomljeni ali upognjeni.
• Povežite DeviceNet s povezavo prek pozornosti.

Devicenet proti ControlNet

Razlike med Devicenet in ControlNet so navedene spodaj.

Devicenet proti Modbusu

Razlike med Devicenet in Modbus so navedene spodaj.

Kode napak Devicenet

Spodaj so navedene kode napak DeviceNet od številk pod 63 in nad številke 63. Tukaj je < 63 številk znanih kot številke vozlišč, medtem ko je >63 številk znanih kot kode napak ali statusne kode. Večina kod napak velja za eno ali več naprav. To je torej prikazano tako, da izmenično utripata koda in številka vozlišča. Če je treba prikazati več kod in številk vozlišč, se prikaz med njimi premika v vrstnem redu številk vozlišč.

Na naslednjem seznamu kode z barvami preprosto opisujejo pomene

• Zelena barvna koda bo prikazovala normalne ali nenormalne razmere, ki jih povzroči dejanje uporabnika.
• Modra barvna koda prikazuje napake ali neobičajne pogoje.
• Rdeča barvna koda kaže resne napake in verjetno potrebuje nadomestni skener.

Spodaj je navedena koda napake Devicenet z zahtevanim dejanjem.

Koda od 00 do 63 (zelena barva): Zaslon prikazuje naslov optičnega bralnika.
Koda 70 (modra barva): Spremenite naslov kanala optičnega bralnika, ki je sicer v nasprotju z naslovom naprave.
Koda 71 (modra barva): Seznam skeniranja mora znova konfigurirati in odstraniti vse nezakonite podatke.
Koda 72 (modra barva): Naprava mora preveriti in preveriti povezave.
Koda 73 (modra barva): potrdite, da je točna naprava na tej številki vozlišča, in zagotovite, da je naprava enaka elektronskemu ključu, kot je urejen na seznamu skeniranja.
Koda 74 (modra barva): Preverite konfiguracijo za nesprejemljiv podatkovni in omrežni promet.
Koda 75 (zelena barva): ustvarite in prenesite seznam skeniranja.
Koda 76 (zelena barva): ustvarite in prenesite seznam skeniranja.
Koda 77 (modra barva): skenirajte seznam ali ponovno konfigurirajte napravo za ustrezne velikosti podatkov za prenos in sprejem.
Koda 78 (Modra barva): Vključite ali izbrišite napravo iz omrežja.
Koda 79 (modra barva): Preverite, ali je skener povezan z ustreznim omrežjem prek vsaj enega drugega vozlišča.
Koda 80 (zelena barva): poiščite bit RUN v registru ukazov optičnega bralnika in postavite PLC v način RUN.
Koda 81 (zelena barva): Preverite program PLC in ukazne registre skenerja.
Koda 82 (modra barva): Preverite konfiguracijo naprave.
Koda 83 (modra barva): Preverite vnos na seznamu skeniranja in preverite konfiguracijo naprave
Koda 84 (zelena barva): Inicializacija komunikacije znotraj seznama skeniranja po napravah
Koda 85 (modra barva): Uredite napravo za manjšo velikost podatkov.
Koda 86 (modra barva): Zagotovite stanje in konfiguracijo naprave.
Koda 87 (modra barva): Preverite povezavo primarnega optičnega bralnika in konfiguracijo.
Koda 88 (modra barva): Preverite povezave skenerja.
Koda 89 (modra barva): Preverite ureditev/onemogočite ADR za to napravo.
Koda 90 (zelena barva): Preverite, ali sta PLC program in ukazni register optičnega bralnika
Koda 91 (modra barva): Preverite sistem za okvarjene naprave
Koda 92 (modra barva): Preverite, ali spustni kabel zagotavlja omrežno napajanje proti vratom optičnega bralnika DeviceNet.
Koda 95 (zelena barva): Ne odstranjujte optičnega bralnika, ko poteka posodobitev FLASH.
Koda 97 (zelena barva): Preverite lestvični program in register ukazov optičnega bralnika.
Koda 98 in 99 (rdeča barva): Zamenjajte ali popravite svoj modul.
Koda E2, E4 in E5 (rdeča barva): zamenjajte ali vrnite modul.
Koda E9 (zelena barva): Preverite register ukazov in moč cikla na SDN za obnovitev.
Optični bralnik je modul, ki ima zaslon, medtem ko je naprava neko drugo vozlišče v omrežju, običajno podrejena naprava na seznamu skeniranja optičnega bralnika. To je lahko še ena osebnost optičnega bralnika v podrejenem načinu.

Prednosti Deviceneta

Prednosti protokola DeviceNet vključujejo naslednje.

• Ti protokoli so na voljo po nižji ceni, imajo visoko zanesljivost in so splošno sprejeti, pasovna širina omrežja se uporablja zelo učinkovito in razpoložljiva moč v omrežju.
• Ti so sposobni zbrati velike količine podatkov, ne da bi bistveno povečali stroške projekta.
• Namestitev traja manj časa.
• Ni drago v primerjavi z običajnim ožičenjem od točke do točke.
• Včasih naprave DeviceNet nudijo več nadzornih funkcij v primerjavi z običajnimi ali preklopnimi napravami.
• Večina naprav Devicenet zagotavlja zelo koristne diagnostične podatke, ki lahko zelo olajšajo odpravljanje težav v sistemih in skrajšajo izpade.
• Ta protokol je mogoče uporabiti s katerim koli osebnim računalnikom ali PLC-jem ali temelječimi nadzornimi sistemi.

Slabosti protokola DeviceNet vključujejo naslednje.

• Ti protokoli imajo največjo dolžino kabla.
• Imajo omejeno velikost sporočila in omejeno pasovno širino.
• Od 90 do 95 % vseh težav z DeviceNet se večinoma pojavi zaradi težave s kabli.
• Manjše število naprav za vsako vozlišče
• Omejena velikost sporočila.
• Razdalja kabla je bistveno krajša.

Aplikacije protokola DeviceNet

The Aplikacije protokola DeviceNet vključujejo naslednje.

• Protokol DeviceNet zagotavlja povezave med različnimi industrijskimi napravami, kot so aktuatorji, sistemi avtomatizacije , senzorji in tudi zapletene naprave brez potrebe po posredovanju
• I/O bloki ali moduli.
• Protokol DeviceNet se uporablja v aplikacijah industrijske avtomatizacije.
• Omrežni protokol DeviceNet se v industriji avtomatizacije uporablja za medsebojno povezovanje krmilnih naprav za izmenjavo podatkov.
• Protokol DeviceNet se uporablja za krmiljenje motorja.
• Ta protokol je uporaben v bližini, preprostih končnih stikalih in gumbih za krmiljenje razdelilnikov,
• To se uporablja v kompleksnih aplikacijah AC & DC pogonov.

Torej, to je pregled DeviceNet ki je multi-drop, digitalno omrežje Fieldbus, ki se uporablja za povezovanje več naprav različnih proizvajalcev, kot so PLC-ji, industrijski krmilniki, senzorji, aktuatorji in sistemi za avtomatizacijo, tako da uporabnikom zagotavlja stroškovno učinkovito omrežje za upravljanje in distribucijo preprostih naprav z uporabo arhitektura. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je protokol?