DeviceNet: Архитектура, формат на съобщението, кодове за грешки, работа и нейните приложения

Протоколът DeviceNet първоначално е разработен от Allen-Bradley, сега собственост на марката Rockwell Automation. Беше решено да се превърне в отворена мрежа чрез популяризиране на този протокол в световен мащаб с доставчици на трети страни. Сега този протокол се управлява от ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) позволява на доставчици на трети страни и разработва стандарти за използване на мрежов протокол . DeviceNet просто се наслоява върху Мрежа на контролера (CAN) технология, разработена от Bosch. Търговско дружество. Технологията, възприета от тази технология, е от ControlNet, която също е разработена от Алън Брадли. Така че това е историята на Devicenet. Така че тази статия обсъжда преглед на a Devicenet протокол – работа с приложения.

Какво е DeviceNet протокол?

Протоколът DeviceNet е един вид мрежов протокол, който се използва в областта на индустрията за автоматизация чрез взаимно свързване на контролни устройства за обмен на данни като PLC , индустриални контролери, сензор s, задвижващи механизми и системи за автоматизация от различни доставчици. Този протокол просто използва нормалния индустриален протокол през CAN (Controller Area Network) медиен слой и описва приложен слой за покриване на различни профили на устройства. Основните приложения на протокола Devicenet включват главно устройства за безопасност, обмен на данни и големи I/O контролни мрежи.

Характеристика

The функции на Devicenet включват следното.

• Протоколът DeviceNet просто поддържа до 64 възела, включително 2048 най-голям брой устройства.
• Топологията на мрежата, използвана в този протокол, е шинна линия или магистрална линия чрез падащи кабели за свързване на устройствата.
• Крайно съпротивление от 121 ома се използва от всяка страна на магистралната линия.
• Той използва мостове, ретранслатори, рекламни шлюзове и рутери.
• Той поддържа различни режими като master-slave, peer-to-peer & multi-master за предаване на данни в мрежата.
• Той пренася както сигнала, така и захранването по подобен кабел.
• Тези протоколи също могат да бъдат свързани или премахнати от захранващата мрежа.
• Протоколът DeviceNet просто поддържа 8A в шината, тъй като системата не е защитена по същество. & работа с висока мощност.

Архитектура на Devicenet

DeviceNet е комуникационна връзка, използвана за свързване на индустриални устройства като индуктивни сензори, крайни превключватели, фотоелектрически, бутони, светлинни индикатори, четци на баркодове, моторни контролери и операторски интерфейси към мрежа чрез избягване на сложно и скъпо окабеляване. Така че директната свързаност осигурява по-добра комуникация между устройствата. В случай на кабелни I/O интерфейси не е възможен анализ на ниво устройство.

Протоколът DeviceNet просто поддържа топология като магистрална линия или падаща линия, така че възлите могат лесно да бъдат свързани директно към главната линия или къси разклонения. Всяка DeviceNet мрежа им позволява да свържат до 64 възела, където и да се използва възел от главния „скенер“ и възел 63 е отделен като възел по подразбиране от 62 възела, достъпни за устройствата. Но повечето индустриални контролери позволяват свързване с няколко DeviceNet мрежи, чрез които не. от възли, които са взаимно свързани, могат да бъдат разширени.

Архитектурата на мрежовия протокол на Devicenet е показана по-долу. Тази мрежа просто следва OSI модела, който използва 7 слоя от физически до приложен слой. Тази мрежа е базирана на CIP (Common Industrial Protocol), който използва трите по-високи слоя на CIP от самото начало, докато последните четири слоя са модифицирани за приложението на DeviceNet.

„Физическият слой“ на DeviceNet включва главно комбинация от възли, кабели, кранове и крайни резистори в рамките на топология между магистрални и капка.

За слоя на връзката за данни този мрежов протокол използва стандарта CAN (Controller Area Network), който просто обработва всички съобщения между устройства и контролери.

Мрежовите и транспортните слоеве на този протокол ще установят връзка от устройството чрез идентификатори на връзка главно за възлите, които включват MAC идентификатор на устройство и идентификатор на съобщение.

Възелът адресира валиден диапазон за DeviceNet, който варира от 0 до 63, което осигурява общо 64 възможни връзки. Тук основното предимство на ID на връзката е, че позволява на DeviceNet да разпознава дублиращи се адреси, като проверява MAC ID и сигнализира на оператора, че трябва да бъде коригиран.

DeviceNet мрежата не само намалява разходите за окабеляване и поддръжка, тъй като се нуждае от по-малко окабеляване, но също така позволява DeviceNet мрежово-съвместими устройства от различни производители. Този мрежов протокол се основава на мрежата на контролера или CAN, която е известна като комуникационен протокол. Той е разработен основно за максимална гъвкавост между полеви устройства и оперативна съвместимост между различни производители.

Тази мрежа е организирана като мрежа от шини на устройства, чиито характеристики са комуникация на ниво байт и висока скорост, която съдържа комуникация на аналогово оборудване и висока диагностична мощност през мрежовите устройства. Мрежата DeviceNet включва до 64 устройства, включително едно устройство на всеки адрес на възел, който започва от 0 – 63.

В тази мрежа се използват два кабела от стандартен тип, дебел и тънък. Дебелият кабел се използва за магистралната линия, докато тънкият кабел се използва за падащата линия. Най-голямата дължина на кабела зависи главно от скоростта на предаване. Тези кабели обикновено включват четири цвята кабели като черен, червен, син и бял. Черният кабел е за захранване от 0 V, червеният кабел е за захранване от +24 V, кабелът със син цвят е за нисък CAN сигнал, а белият кабел е за CAN висок сигнал.

Как работи Devicenet?

DeviceNet работи с помощта на CAN (мрежа на контролера) тъй като неговият слой за връзка за данни и подобна мрежова технология се използват в автомобилните превозни средства за комуникационни цели между смарт устройства. DeviceNet просто поддържа до 64 възела само в мрежата DeviceNet. Тази мрежа може да включва един главен и до 63 подчинени устройства. Така че DeviceNet поддържа комуникация Master/Slave & peer-to-peer чрез използване на I/O, както и изрични съобщения за наблюдение, контрол и конфигурация. Този мрежов протокол се използва в индустрията за автоматизация за обмен на данни чрез комуникация с контролни устройства. Той използва Common Industrial Protocol или CIP през CAN медиен слой, за да дефинира приложен слой за покриване на различни профили на устройства.

Следващата диаграма показва как се обменят съобщенията между устройствата в мрежата на устройството.

В Devicenet, преди да се осъществи комуникация на входно/изходни данни между устройствата,  главното устройство трябва първо да се свърже с подчинени устройства с връзката на изрично съобщение за описание на обекта за връзка.

В горната връзка ние просто предоставяме една връзка за изрични съобщения и четири I/O връзки.

Така че този протокол зависи основно от концепцията за метода на свързване, където главното устройство трябва да се свърже с подчиненото устройство в зависимост от I/O данни и команда за обмен на информация. За да настроите главно устройство за управление, има само 4 основни стъпки, като функцията на всяка стъпка е обяснена по-долу.

Добавете устройство към мрежата

Тук трябва да предоставим MAC ID на подчиненото устройство, което да включим в мрежата.

Конфигуриране на връзката

За подчинено устройство можете да проверите типа I/O връзка и дължината на I/O данните.

Установете връзка

След като връзката е направена, потребителите могат да започнат да комуникират чрез подчинени устройства.

Достъп до I/O данни

След като комуникацията се извърши от подчинени устройства, I/O данните могат да бъдат достъпни чрез еквивалентна функция за четене или запис.

След като изричната връзка е направена, тогава лентата на връзката се използва за обмен на широка информация, използвайки един възел към другите възли. След това потребителите могат да направят I/O връзки в рамките на следващата стъпка. Когато се правят I/O връзки, тогава I/O данните могат просто да се обменят между устройства в мрежата DeviceNet въз основа на търсенето на главното устройство. И така, главното устройство има достъп до I/O данните на подчиненото устройство с една от четирите техники за I/O свързване. За възстановяване и предаване на I/O данни на подчинено устройство, библиотеката е не само лесна за използване, но също така предоставя много главни функции на DeviceNet.

Формат на съобщение на Devicenet

Протоколът DeviceNet просто използва типичен, оригинален CAN, особено за неговия слой за връзка с данни. Така че това е сравнително най-малкото натоварване, необходимо от CAN на слоя за връзка с данни, така че DeviceNet да стане много ефективен при обработка на съобщения. Чрез протокола Devicenet се използва най-малката честотна лента на мрежата за пакетиране, както и за предаване на CIP съобщения, а също така е необходимо най-малко натоварване на процесора чрез устройство за предаване на такива съобщения.

Въпреки това, спецификацията на CAN дефинира различни типове формати на съобщения като данни, дистанционно, претоварване и грешка. Протоколът DeviceNet използва основно само рамката с данни. Така че форматът на съобщението за CAN рамка с данни е даден по-долу.

В горния кадър с данни, след като бъде предадено начало на кадр-бит, всички приемници през CAN мрежа ще се координират с прехода към доминантното състояние от рецесивното.

Идентификаторът, и битът RTR (заявка за отдалечено предаване) в рамката формират полето за арбитраж, което просто се използва за подпомагане на приоритета на достъпа до медиите. След като дадено устройство предава, то също така проверява всеки бит, който предава наведнъж, и получава всеки предаван бит, за да удостовери предаваните данни и да позволи директно откриване на синхронизирано предаване.

Контролното поле на CAN включва главно 6 бита, където съдържанието на двата бита е фиксирано, а останалите 4 бита се използват главно за поле за дължина, за да се уточни дължината на предстоящото поле за данни от 0 до 8 байта.
Рамката с данни на CAN е последвана от полето CRC (Cyclic Redundancy Check) за идентифициране на грешки в рамката и различни ограничители за форматиране на рамка.

Чрез използване на различни видове откриване на грешки, както и техники за ограничаване на грешки като CRC и автоматични повторни опити, дефектен възел може да бъде избегнат да смущава n/w. МОЖЕ да осигури изключително надеждна проверка на грешки, както и капацитет за ограничаване на грешки.

Инструменти

Различните инструменти, използвани за анализиране на протокола DeviceNet, включват общи инструменти за мрежова конфигурация като SyCon на Synergetic, NetSolver на Cutler-Hammer, RSNetworX на Allen-Bradley, DeviceNet Detective & CAN трафик монитори или анализатори като CAN Explorer на Peak & Vector's Canalyzer.

Обработка на грешки в Devicenet протокол

Обработката на грешки е процедурата за реагиране и възстановяване от условията на грешка в рамките на програмата. Тъй като нивото на връзката за данни се управлява от CAN, обработката на грешки, свързани с откриването на дефектен възел и изключването на дефектния възел, е според мрежовия протокол CAN. Но грешките в мрежата на устройството възникват главно поради някои причини, като например когато модулът на DeviceNet не е свързан правилно или модулът на дисплея може да има проблеми. За да се преодолеят тези проблеми, трябва да се следва следната процедура.

• Свържете устройството DeviceNet правилно.
• Отделете кабела на DeviceNet.
• За всеки дисплей трябва да се измери захранването.
• Напрежението трябва да се регулира в диапазона на номиналното напрежение.
• Включете захранването и проверете дали светодиодът на устройството DeviceNet свети.
• Ако светодиодът на модула DeviceNet е включен, уверете се, че детайлът на светодиода за грешка и коригирайте проблема съответно.
• Ако нито един светодиод на Devicenet не е включен, тогава светлината може да е дефектна. Така че трябва да проверите дали някои щифтове на конектора са счупени или огънати.
• Свържете DeviceNet към връзката чрез внимание.

Devicenet срещу ControlNet

Разликите между Devicenet и ControlNet са изброени по-долу.

Devicenet срещу Modbus

Разликите между Devicenet и Modbus са изброени по-долу.

Кодове за грешки на Devicenet

Кодовете за грешки на DeviceNet от под 63 номера и над 63 номера са изброени по-долу. Тук < 63 номера са известни като номера на възли, докато > 63 числа са известни като кодове за грешка или кодове за състояние. Повечето кодове за грешки се отнасят за едно или повече устройства. Така че това се показва чрез последователно мигане на кода, както и на номера на възела. Ако трябва да се покажат няколко кода и номера на възли, дисплеят преминава през тях в рамките на реда на номера на възли.

В следващия списък кодовете с цветове просто описват значенията

• Зеленият цветен код ще показва нормални или необичайни условия, причинени от действието на потребителя.
• Синият цветен код показва грешки или необичайни условия.
• Червеният цветен код показва сериозни грешки и вероятно се нуждае от скенер за смяна.

Тук по-долу е посочен код за грешка на Devicenet с необходимото действие.

Код от 00 до 63 (зелен цвят): Дисплеят показва адреса на скенера.
Код 70 (Син цвят): Промяна на адреса на канала на скенера, в противен случай противоречив адрес на устройството.
Код 71 (Син цвят): Списъкът за сканиране трябва да преконфигурира и елиминира всички незаконни данни.
Код 72 (Син цвят): Устройството трябва да провери и потвърди връзките.
Код 73 (Син цвят): Потвърдете, че точното устройство е на този номер на възел и се уверете, че устройството съответства на електронния ключ, както е подреден в списъка за сканиране.
Код 74 (Син цвят): Проверете конфигурацията за неприемлив трафик на данни и мрежа.
Код 75 (Зелен цвят): Създайте и изтеглете списъка за сканиране.
Код 76 (Зелен цвят): Създайте и изтеглете списъка за сканиране.
Код 77 (Син цвят): Сканирайте списък или преконфигурирайте устройството за правилните размери на данни за предаване и получаване.
Код 78 (Син цвят): Включване или изтриване на устройството от мрежата.
Код 79 (Син цвят): Проверете дали скенерът е свързан към подходяща мрежа от поне един друг възел.
Код 80 (Зелен цвят): Намерете бита RUN в регистъра на командите на скенера и поставете PLC в режим RUN.
Код 81 (Зелен цвят): Проверете PLC програмата, както и командните регистри на скенера.
Код 82 (Син цвят): Проверете конфигурацията на устройството.
Код 83 (Син цвят): Уверете се, че записът в списъка за сканиране и проверете конфигурацията на устройството
Код 84 (Зелен цвят): Инициализиране на комуникацията в рамките на списъка за сканиране по устройства
Код 85 (Син цвят): Подредете устройството за по-малък размер на данните.
Код 86 (Син цвят): Уверете се в състоянието и конфигурацията на устройството.
Код 87 (Син цвят): Проверете връзката на основния скенер и конфигурацията.
Код 88 (Син цвят): Проверете връзките на скенера.
Код 89 (Син цвят): Проверете разположението/забранете ADR за това устройство.
Код 90 (зелен цвят): Уверете се, че PLC програмата и командният регистър на скенера
Код 91 (Син цвят): Проверете системата за повредени устройства
Код 92 (Син цвят): Проверете дали захранващият кабел осигурява мрежово захранване към порта на скенера DeviceNet.
Код 95 (Зелен цвят): Не премахвайте скенера, докато тече FLASH актуализация.
Код 97 (Зелен цвят): Проверете ladder програмата и регистъра на командите на скенера.
Код 98 и 99 (червен цвят): Сменете или обслужете вашия модул.
Код E2, E4 & E5 (червен цвят): Замяна или връщане на модул.
Код E9 (зелен цвят): Проверете регистъра на командите и мощността на цикъла на SDN за възстановяване.
Скенерът е модулът, който има дисплея, докато устройството е друг възел в мрежата, обикновено подчинено устройство в списъка за сканиране на скенера. Това може да бъде още една персоналност на скенера в подчинен режим.

Предимства на Devicenet

Предимствата на протокола DeviceNet включват следното.

• Тези протоколи са достъпни на по-ниска цена, имат висока надеждност и са широко разпространени, честотната лента на мрежата се използва много ефективно и наличната мощност в мрежата.
• Те са в състояние да събират големи количества данни, без да увеличават значително разходите по проекта.
• Отнема по-малко време за инсталиране.
• Не е скъпо в сравнение с нормалното окабеляване от точка до точка.
• Понякога устройствата DeviceNet предоставят повече контролни функции в сравнение с нормалните или комутирани устройства.
• Повечето от устройствата Devicenet предоставят много полезни диагностични данни, които могат да улеснят системното отстраняване на неизправности и да намалят времето за престой.
• Този протокол може да се използва с всеки компютър или PLC или базирани системи за управление.

Недостатъците на протокола DeviceNet включват следното.

• Тези протоколи имат максимална дължина на кабела.
• Те имат ограничен размер на съобщението и ограничена честотна лента.
• 90 до 95% от всички проблеми с DeviceNet възникват главно поради проблем с кабелите.
• По-малък брой устройства за всеки възел
• Ограничен размер на съобщението.
• Разстоянието на кабела е значително по-късо.

Приложения на DeviceNet протокол

The Приложения за протокол DeviceNet включват следното.

• Протоколът DeviceNet осигурява връзки между различни промишлени устройства като актуатори, системи за автоматизация , сензори, както и сложни устройства без изискване за намеса
• I/O блокове или модули.
• Протоколът DeviceNet се използва в приложения за индустриална автоматизация.
• Мрежовият протокол DeviceNet се използва в индустрията за автоматизация за взаимно свързване на контролни устройства за обмен на данни.
• Протоколът DeviceNet се използва за управление на двигател.
• Този протокол е приложим в близост, прости крайни превключватели и бутони за управление на колектори,
• Това се използва в сложни приложения за AC и DC задвижване.

По този начин, това е преглед на DeviceNet която е многокапкова цифрова Fieldbus мрежа, използвана за свързване на няколко устройства от различни доставчици като PLC, промишлени контролери, сензори, задвижващи механизми и системи за автоматизация, като предоставя рентабилна мрежа на потребителите за управление и разпространение на прости устройства чрез използване архитектурата. Ето един въпрос към вас, какво е протокол?