DeviceNet: Architektura, formát zpráv, chybové kódy, práce a její aplikace

Protokol DeviceNet byl nejprve vyvinut společností Allen-Bradley, nyní vlastněnou značkou Rockwell Automation. Bylo rozhodnuto vytvořit z ní otevřenou síť tím, že bude tento protokol globálně propagován u dodavatelů třetích stran. Nyní je tento protokol spravován společností ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association), která umožňuje dodavatelům třetích stran a vyvíjí standardy používat síťový protokol . DeviceNet je jednoduše navrstven na horní straně Controller Area Network (CAN) technologie vyvinutá společností Bosch. Společnost. Technologie přijatá touto technologií pochází ze sítě ControlNet, kterou rovněž vyvinul Allen Bradley. Tak toto je historie Devicenetu. Tento článek tedy pojednává o přehledu a Protokol Devicenet – práce s aplikacemi.

Co je protokol DeviceNet?

Protokol DeviceNet je jeden typ síťového protokolu, který se používá v oblasti automatizačního průmyslu propojováním řídicích zařízení pro výměnu dat, např. PLC , průmyslové regulátory, senzor s, pohony a automatizační systémy od různých prodejců. Tento protokol jednoduše používá normální průmyslový protokol přes mediální vrstvu CAN (Controller Area Network) a popisuje aplikační vrstvu pro pokrytí různých profilů zařízení. Mezi hlavní aplikace protokolu Devicenet patří především bezpečnostní zařízení, výměna dat a velké sítě pro řízení I/O.

Funkce

The funkce Devicenet zahrnout následující.

• Protokol DeviceNet jednoduše podporuje až 64 uzlů včetně 2048 nejvyššího počtu zařízení.
• Síťová topologie používaná v tomto protokolu je sběrnicová linka nebo dálkový spoj propojovacími kabely pro připojení zařízení.
• Zakončovací odpor o hodnotě 121 ohmů je použit na kterékoli straně hlavního vedení.
• Používá mosty, opakovače, brány a směrovače.
• Podporuje různé režimy, jako je master-slave, peer-to-peer a multi-master pro přenos dat v rámci sítě.
• Přenáší jak signál, tak napájení na podobném kabelu.
• Tyto protokoly lze také připojit nebo odebrat ze sítě při napájení.
• Protokol DeviceNet jednoduše podporuje 8A na sběrnici, protože systém není vnitřně zabezpečený. & vysoký výkon.

Architektura Devicenet

DeviceNet je komunikační linka používaná k připojení průmyslových zařízení, jako jsou indukční snímače, koncové spínače, fotoelektrika, tlačítka, kontrolky, čtečky čárových kódů, ovladače motorů a operátorská rozhraní, k síti tím, že se vyhnete složité a nákladné elektroinstalaci. Přímé připojení tedy poskytuje lepší komunikaci mezi zařízeními. V případě kabelových I/O rozhraní není analýza úrovně zařízení možná.

Protokol DeviceNet jednoduše podporuje topologii, jako je trunk-line nebo drop-line, takže uzly lze snadno připojit přímo k hlavní lince nebo krátkým větvím. Každá síť DeviceNet jim umožňuje připojit až 64 uzlů bez ohledu na to, kde je uzel využíván hlavním „skenerem“ a uzel 63 je vyčleněn jako výchozí uzel 62 uzly dostupnými pro zařízení. Většina průmyslových řídicích jednotek však umožňuje připojení k několika sítím DeviceNet, pomocí kterých je ne. uzlů, které jsou propojeny, lze rozšířit.

Architektura síťového protokolu Devicenet je uvedena níže. Tato síť jednoduše následuje model OSI, který používá 7 vrstev od fyzické po aplikační vrstvu. Tato síť je založena na CIP (Common Industrial Protocol), který od počátku využívá tři vyšší vrstvy CIP, přičemž poslední čtyři vrstvy byly upraveny pro aplikaci DeviceNet.

„Fyzická vrstva“ DeviceNet zahrnuje hlavně kombinaci uzlů, kabelů, odboček a ukončovacích odporů v rámci topologie trunkline-dropline.

Pro vrstvu datového spojení využívá tento síťový protokol standard CAN (Controller Area Network), který jednoduše zpracovává všechny zprávy mezi zařízeními a ovladači.

Síťové a transportní vrstvy tohoto protokolu vytvoří spojení se zařízením prostřednictvím ID připojení, zejména pro uzly, které obsahují MAC ID zařízení a ID zprávy.

Uzel adresuje platný rozsah pro DeviceNet, který se pohybuje od 0 do 63, což poskytuje celkem 64 možných připojení. Zde je hlavní výhodou ID připojení to, že umožňuje DeviceNet rozpoznat duplicitní adresy kontrolou MAC ID a signalizací operátorovi, že vyžaduje opravu.

Síť DeviceNet nejen snižuje náklady na kabeláž a údržbu, protože vyžaduje méně kabelů, ale také umožňuje zařízení kompatibilní se sítí DeviceNet od různých výrobců. Tento síťový protokol je založen na Controller Area Network nebo CAN, který je známý jako komunikační protokol. Byl vyvinut hlavně pro maximální flexibilitu mezi provozními zařízeními a interoperabilitu mezi různými výrobci.

Tato síť je organizována jako síť sběrnic zařízení, jejíž charakteristiky jsou komunikace na úrovni bajtů a vysoká rychlost, která obsahuje analogovou komunikaci zařízení a vysoký diagnostický výkon prostřednictvím síťových zařízení. Síť DeviceNet zahrnuje až 64 zařízení včetně jednoho zařízení na každé adrese uzlu, která začíná od 0 do 63.

V této síti se používají dva standardní kabely tlustý a tenký. Silný kabel se používá pro hlavní vedení, zatímco tenký kabel se používá pro přípojné vedení. Nejvyšší délka kabelu závisí především na rychlosti přenosu. Tyto kabely obvykle obsahují čtyři barvy kabelů, jako je černá, červená, modrá a bílá. Černý kabel je pro napájení 0 V, červený kabel je pro napájení +24 V, modrý kabel je pro signál CAN low a bílý kabel je pro signál CAN High.

Jak funguje Devicenet?

DeviceNet funguje pomocí CAN (Controller Area Network) pro svou vrstvu datového spojení a podobnou síťovou technologii se používá v automobilových vozidlech pro účely komunikace mezi chytrými zařízeními. DeviceNet jednoduše podporuje až 64 uzlů pouze v síti DeviceNet. Tato síť může zahrnovat jednoho Master a až 63 podřízených. DeviceNet tedy podporuje Master/Slave a peer-to-peer komunikaci pomocí I/O a také explicitních zpráv pro monitorování, řízení a konfiguraci. Tento síťový protokol se používá v automatizačním průmyslu pro výměnu dat prostřednictvím komunikace s řídicími zařízeními. Používá Common Industrial Protocol nebo CIP přes vrstvu médií CAN k definování aplikační vrstvy pro pokrytí různých profilů zařízení.

Následující diagram ukazuje, jak jsou zprávy vyměňovány mezi zařízeními v síti zařízení.

V síti Devicenet by se před vstupem/výstupem datové komunikace mezi zařízeními mělo nejprve připojit hlavní zařízení k podřízeným zařízením připojením explicitní zprávy popisující objekt připojení.

Ve výše uvedeném připojení jednoduše poskytujeme jediné připojení pro explicitní zprávy a čtyři I/O připojení.

Tento protokol tedy závisí hlavně na konceptu způsobu připojení, kdy by se hlavní zařízení mělo připojit k podřízenému zařízení v závislosti na příkazu I/O dat a výměně informací. Chcete-li nastavit hlavní ovládací zařízení, stačí provést 4 hlavní kroky a každá funkce kroku je vysvětlena níže.

Přidat zařízení do sítě

Zde musíme poskytnout MAC ID podřízeného zařízení, které má být zahrnuto do sítě.

Konfigurace připojení

U podřízeného zařízení můžete ověřit typ I/O připojení a délku I/O dat.

Navázat spojení

Po navázání spojení mohou uživatelé začít komunikovat prostřednictvím podřízených zařízení.

Přístup k I/O datům

Jakmile je komunikace provedena podřízenými zařízeními, lze k I/O datům přistupovat pomocí ekvivalentní funkce čtení nebo zápisu.

Jakmile je vytvořeno explicitní spojení, je spojovací pruh využit pro výměnu širokých informací pomocí jednoho uzlu k ostatním uzlům. Poté mohou uživatelé vytvořit I/O připojení v dalším kroku. Po vytvoření I/O připojení lze I/O data jednoduše vyměňovat mezi zařízeními v síti DeviceNet na základě požadavku hlavního zařízení. Hlavní zařízení tedy přistupuje k I/O datům podřízeného zařízení pomocí jedné ze čtyř technik připojení I/O. Pro obnovu a přenos I/O dat podřízeného zařízení se knihovna nejen snadno používá, ale také poskytuje mnoho hlavních funkcí DeviceNet.

Formát zprávy Devicenet

Protokol DeviceNet jednoduše používá typický, původní CAN, zejména pro jeho vrstvu Data Link. Jedná se tedy o poměrně nejmenší režii, kterou CAN vyžaduje na vrstvě Data Link, takže DeviceNet bude velmi efektivní při zpracování zpráv. Přes protokol Devicenet se pro balení a přenos zpráv CIP využívá nejmenší šířka pásma sítě a také je pro přenos takových zpráv potřebná nejmenší režie procesoru přes zařízení.

Přestože specifikace CAN definuje různé typy formátů zpráv, jako jsou datové, vzdálené, přetížené a chybové. Protokol DeviceNet využívá především pouze datový rámec. Formát zprávy pro datový rámec CAN je tedy uveden níže.

Ve výše uvedeném datovém rámci, jakmile je vysílán začátek rámcového bitu, pak se všechny přijímače po síti CAN zkoordinují s přechodem do dominantního stavu z recesivního.

Jak Identifier, tak bit RTR (Remote Transmission Request) v rámci tvoří arbitrážní pole, které se jednoduše používá k podpoře priority přístupu k médiím. Jakmile zařízení vysílá, pak také kontroluje každý bit, který vysílá, a přijímá každý přenášený bit, aby ověřila přenášená data a umožnila přímou detekci synchronizovaného přenosu.

Řídicí pole CAN obsahuje hlavně 6 bitů, kde je obsah dvou bitů pevný a zbývající 4 bity se používají hlavně pro pole délky pro specifikaci nadcházející délky datového pole od 0 do 8 bajtů.
Za datovým rámcem CAN následuje pole CRC (Cyclic Redundancy Check) pro identifikaci chyb rámců a různých oddělovačů formátování rámců.

Použitím různých druhů detekce chyb a technik omezování chyb, jako je CRC a automatické opakování, se lze vyhnout tomu, aby vadný uzel rušil n/w. CAN poskytuje extrémně robustní kontrolu chyb a také kapacitu pro zadržení chyb.

Nástroje

Různé nástroje používané k analýze protokolu DeviceNet zahrnují běžné nástroje pro konfiguraci sítě, jako je SyCon od společnosti Synnergetic, NetSolver od Cutler-Hammer, RSNetworX od Allen-Bradley, DeviceNet Detective & CAN traffic monitory nebo analyzátory, jako je Peak's CAN Explorer & Vector's Canalyzer.

Zpracování chyb v protokolu Devicenet

Zpracování chyb je postup reakce a zotavení se z chyb v programu. Vzhledem k tomu, že datalinkovou vrstvu zpracovává CAN, zpracování chyb souvisejících s detekcí vadného uzlu a vypnutím vadného uzlu je podle síťového protokolu CAN. K chybám v síti zařízení však dochází hlavně z některých důvodů, například když jednotka DeviceNet není správně připojena nebo může mít problém s jednotkou displeje. K překonání těchto problémů je třeba dodržet následující postup.

• Připojte správně jednotku DeviceNet.
• Oddělte kabel DeviceNet.
• U každé zobrazovací jednotky je třeba měřit napájení.
• Napětí je třeba upravit v rozsahu jmenovitého napětí.
• Zapněte napájení a ověřte, zda se LED na jednotce DeviceNet rozsvítí.
• Pokud se LED na jednotce DeviceNet rozsvítí, zkontrolujte podrobnosti o chybě LED a podle toho problém opravte.
• Pokud nesvítí žádná LED na Devicenet, může být světlo vadné. Je tedy potřeba ověřit, zda nejsou některé kolíky konektoru zlomené nebo ohnuté.
• Připojte DeviceNet k připojení prostřednictvím pozornosti.

Devicenet vs ControlNet

Rozdíly mezi Devicenet a ControlNet jsou uvedeny níže.

Devicenet vs Modbus

Rozdíly mezi Devicenet a Modbus jsou uvedeny níže.

Chybové kódy sítě Devicenet

Níže jsou uvedeny chybové kódy DeviceNet z čísel pod 63 a nad 63 čísel. Zde < 63 čísel je známo jako čísla uzlů, zatímco > 63 čísel je známo jako chybové kódy nebo stavové kódy. Většina chybových kódů se vztahuje na jedno nebo více zařízení. To se zobrazí střídavým blikáním kódu a čísla uzlu. Pokud musí být zobrazeno několik kódů a čísel uzlů, budou se cyklicky zobrazovat v rámci pořadí čísel uzlů.

V následujícím seznamu kódy s barvami jednoduše popisují významy

• Zelený barevný kód zobrazuje normální nebo abnormální podmínky, které jsou způsobeny činností uživatele.
• Modrý barevný kód ukazuje chyby nebo abnormální stavy.
• Červený barevný kód ukazuje závažné chyby a pravděpodobně potřebuje náhradní skener.

Zde je níže uveden chybový kód Devicenet s požadovanou akcí.

Kód od 00 do 63 (zelená barva): Na displeji se zobrazí adresa skeneru.
Kód 70 (modrá barva): Upravte adresu kanálu skeneru, jinak konfliktní adresa zařízení.
Kód 71 (modrá barva): Seznam skenování potřebuje překonfigurovat a odstranit všechna nelegální data.
Kód 72 (modrá barva): Zařízení potřebuje zkontrolovat a ověřit připojení.
Kód 73 (modrá barva): Potvrďte, že přesné zařízení je na tomto čísle uzlu a ujistěte se, že se zařízení rovná elektronickému klíči, jak je uspořádán v seznamu skenování.
Kód 74 (modrá barva): Ověřte konfiguraci, zda neobsahuje nepřijatelná data a síťový provoz.
Kód 75 (zelená barva): Vytvořte a stáhněte seznam skenů.
Kód 76 (zelená barva): Vytvořte a stáhněte seznam skenů.
Kód 77 (modrá barva): Seznam skenování nebo Překonfigurujte zařízení pro správnou velikost dat pro vysílání a příjem.
Kód 78 (modrá barva): Zahrnout nebo odstranit zařízení ze sítě.
Kód 79 (modrá barva): Zkontrolujte, zda je skener připojen k vhodné síti alespoň jedním dalším uzlem.
Kód 80 (zelená barva): Najděte bit RUN v registru příkazů skeneru a uveďte PLC do režimu RUN.
Kód 81 (zelená barva): Ověřte program PLC a také příkazové registry skeneru.
Kód 82 (modrá barva): Zkontrolujte konfiguraci zařízení.
Kód 83 (modrá barva): Zkontrolujte položku seznamu skenování a ověřte konfiguraci zařízení
Kód 84 (zelená barva): Inicializace komunikace v rámci seznamu skenování podle zařízení
Kód 85 (modrá barva): Uspořádejte zařízení pro menší velikost dat.
Kód 86 (modrá barva): Zajistěte stav a konfiguraci zařízení.
Kód 87 (modrá barva): Ověřte připojení primárního skeneru a konfigurace.
Kód 88 (modrá barva): Zkontrolujte připojení skeneru.
Kód 89 (modrá barva): Zkontrolujte uspořádání/deaktivujte ADR pro toto zařízení.
Kód 90 (zelená barva): Ujistěte se, že program PLC a registr příkazů skeneru
Kód 91 (modrá barva): Ověřte, zda systém neobsahuje vadná zařízení
Kód 92 (modrá barva): Zkontrolujte, zda propojovací kabel poskytuje síťové napájení směrem k portu skeneru DeviceNet.
Kód 95 (zelená barva): Neodstraňujte skener, když probíhá aktualizace FLASH.
Kód 97 (zelená barva): Ověřte žebříkový program a příkazový registr skeneru.
Kód 98 & 99 (červená barva): Vyměňte nebo opravte svůj modul.
Kód E2, E4 & E5 (červená barva): Vyměňte nebo vraťte modul.
Kód E9 (zelená barva): Pro obnovení ověřte registr příkazů a výkon cyklu na SDN.
Skener je modul, který má displej, zatímco Zařízení je nějaký jiný uzel v síti, obvykle podřízené zařízení v seznamu skenů skeneru. To může být další osobnost skeneru v podřízeném režimu.

Výhody Devicenet

Mezi výhody protokolu DeviceNet patří následující.

• Tyto protokoly jsou dostupné za nižší cenu, mají vysokou spolehlivost a široké přijetí, šířka pásma sítě je využívána velmi efektivně a dostupný výkon v síti.
• Ty jsou schopny shromáždit velké množství dat, aniž by výrazně zvýšily náklady projektu.
• Instalace zabere méně času.
• Není to nákladné ve srovnání s normálním dvoubodovým propojením.
• Zařízení DeviceNet někdy poskytují více ovládacích funkcí ve srovnání s normálními nebo přepínanými zařízeními.
• Většina zařízení Devicenet poskytuje velmi užitečná diagnostická data, která mohou systémům velmi usnadnit odstraňování problémů a zkracovat prostoje.
• Tento protokol lze použít s libovolným PC nebo PLC nebo řídicími systémy založenými na tomto protokolu.

Nevýhody protokolu DeviceNet zahrnují následující.

• Tyto protokoly mají maximální délku kabelu.
• Mají omezenou velikost zprávy a omezenou šířku pásma.
• 90 až 95 % všech problémů v síti DeviceNet se vyskytuje hlavně kvůli problému s kabeláží.
• Menší počet zařízení pro každý uzel
• Omezená velikost zprávy.
• Vzdálenost kabelů je výrazně kratší.

Aplikace protokolu DeviceNet

The Aplikace protokolu DeviceNet zahrnout následující.

• Protokol DeviceNet poskytuje spojení mezi různými průmyslovými zařízeními, jako jsou akční členy, automatizační systémy , senzory a také složitá zařízení bez nutnosti zásahu
• I/O bloky nebo moduly.
• Protokol DeviceNet se používá v aplikacích průmyslové automatizace.
• Síťový protokol DeviceNet se používá v automatizačním průmyslu k propojení řídicích zařízení pro výměnu dat.
• Pro řízení motoru se používá protokol DeviceNet.
• Tento protokol je použitelný v blízkosti, jednoduchých koncových spínačích a tlačítkách pro ovládání rozdělovačů,
• To se používá ve složitých aplikacích AC a DC pohonů.

Tedy, toto je přehled sítě DeviceNet což je vícebodová digitální síť Fieldbus, která se používá k připojení několika zařízení od různých výrobců, jako jsou PLC, průmyslové řídicí jednotky, senzory, akční členy a automatizační systémy tím, že uživatelům poskytuje nákladově efektivní síť pro správu a distribuci jednoduchých zařízení pomocí architektura. Zde je pro vás otázka, co je protokol?