DeviceNet: Arhitektura, Format poruke, Kodovi grešaka, Rad i njegove aplikacije

DeviceNet protokol prvo je razvio Allen-Bradley koji je sada u vlasništvu brenda Rockwell Automation. Odlučeno je da to bude otvorena mreža promicanjem ovog protokola na globalnoj razini s dobavljačima trećih strana. Sada ovim protokolom upravlja tvrtka ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) koja dopušta dobavljačima trećih strana i razvija standarde za korištenje mrežni protokol . DeviceNet se jednostavno postavlja na vrh Područna mreža kontrolera (CAN) tehnologiju koju je razvio Bosch. Društvo. Tehnologija usvojena ovom tehnologijom je iz ControlNeta koji je također razvio Allen Bradley. Dakle, ovo je povijest Deviceneta. Dakle, ovaj članak govori o pregledu a Devicenet protokol – rad s aplikacijama.

Što je DeviceNet protokol?

DeviceNet protokol je jedna vrsta mrežnog protokola koji se koristi u industriji automatizacije međusobnim povezivanjem kontrolnih uređaja za razmjenu podataka kao što su PLC-ovi , industrijski kontroleri, senzor s, aktuatori i sustavi automatizacije različitih dobavljača. Ovaj protokol jednostavno koristi uobičajeni industrijski protokol preko medijskog sloja CAN (Controller Area Network) i opisuje aplikacijski sloj za pokrivanje različitih profila uređaja. Glavne primjene Devicenet protokola uglavnom uključuju sigurnosne uređaje, razmjenu podataka i velike I/O kontrolne mreže.

Značajke

The značajke Deviceneta uključuju sljedeće.

• DeviceNet protokol jednostavno podržava do 64 čvora uključujući 2048 najveći broj uređaja.
• Mrežna topologija koja se koristi u ovom protokolu je linija sabirnice ili magistralni kabel za povezivanje uređaja.
• Završni otpor vrijednosti od 121 ohma koristi se na bilo kojoj strani glavne linije.
• Koristi mostove, repetitore, ad gatewaye i usmjerivače.
• Podržava različite načine rada kao što su master-slave, peer-to-peer & multi-master za prijenos podataka unutar mreže.
• Prenosi i signal i napajanje preko sličnog kabela.
• Ovi protokoli se također mogu spojiti ili ukloniti iz mreže u napajanju.
• Protokol DeviceNet jednostavno podržava 8A na sabirnici zbog toga što sustav nije intrinzički siguran.& rukovanje velikom snagom.

Devicenet arhitektura

DeviceNet je komunikacijska veza koja se koristi za povezivanje industrijskih uređaja kao što su induktivni senzori, granični prekidači, fotoelektrični uređaji, tipke, svjetlosni indikatori, čitači barkodova, kontroleri motora i operaterska sučelja na mrežu izbjegavajući složeno i skupo ožičenje. Dakle, izravna povezanost omogućuje bolju komunikaciju između uređaja. U slučaju žičanih I/O sučelja analiza razine uređaja nije moguća.

DeviceNet protokol jednostavno podržava topologiju kao što je trunk-line ili drop-line tako da se čvorovi mogu jednostavno spojiti na glavnu liniju ili kratke grane izravno. Svaka DeviceNet mreža dopušta im povezivanje do 64 čvora gdje god se čvor koristi od strane glavnog 'skenera' i čvor 63 je izdvojen kao zadani čvor od 62 čvora dostupna uređajima. No, većina industrijskih kontrolera omogućuje povezivanje s nekoliko DeviceNet mreža pomoću kojih br. čvorova koji su međusobno povezani može se proširiti.

Arhitektura Devicenet mrežnog protokola prikazana je u nastavku. Ova mreža jednostavno slijedi OSI model koji koristi 7 slojeva od fizičkog do aplikacijskog sloja. Ova se mreža temelji na CIP-u (Common Industrial Protocol) koji od početka koristi tri viša sloja CIP-a, dok su zadnja četiri sloja modificirana za primjenu DeviceNeta.

DeviceNet-ov 'fizički sloj' uglavnom uključuje kombinaciju čvorova, kabela, slavina i završnih otpornika unutar magistralne-odvodne topologije.

Za sloj podatkovne veze, ovaj mrežni protokol koristi standard CAN (Controller Area Network) koji jednostavno obrađuje sve poruke između uređaja i kontrolera.

Mrežni i transportni slojevi ovog protokola uspostavit će vezu putem uređaja putem ID-ova veze uglavnom za čvorove koji uključuju MAC ID uređaja i ID poruke.

Čvor adresira važeći raspon za DeviceNet koji se kreće od 0 do 63 što daje ukupno 64 moguće veze. Ovdje je glavna prednost ID-a veze ta što omogućuje DeviceNet-u da prepozna duplicirane adrese provjerom MAC ID-a i signalizirajući operateru da to treba popraviti.

DeviceNet mreža ne samo da smanjuje troškove ožičenja i održavanja budući da zahtijeva manje ožičenja, već također dopušta DeviceNet uređaje koji su kompatibilni s mrežom različitih proizvođača. Ovaj mrežni protokol temelji se na Controller Area Network ili CAN koji je poznat kao komunikacijski protokol. Uglavnom je razvijen za maksimalnu fleksibilnost između terenskih uređaja i interoperabilnost između različitih proizvođača.

Ova mreža je organizirana kao mreža sabirnice uređaja čije su karakteristike komunikacija na razini bajta i velika brzina koja sadrži komunikaciju analogne opreme i veliku dijagnostičku snagu kroz mrežne uređaje. DeviceNet mreža uključuje do 64 uređaja uključujući jedan uređaj na svakoj adresi čvora koja počinje od 0 – 63.

Postoje dva standardna tipa kabela koji se koriste u ovoj mreži, debeli i tanki. Debeli kabel se koristi za glavni vod, dok se tanki kabel koristi za odvodni vod. Najveća duljina kabela uglavnom ovisi o brzini prijenosa. Ovi kabeli obično uključuju četiri boje kabela poput crne, crvene, plave i bijele. Crni kabel je za napajanje od 0 V, crveni kabel je za +24 V napajanje, kabel plave boje je za CAN low signal, a kabel bijele boje je za CAN High signal.

Kako radi Devicenet?

DeviceNet radi pomoću CAN (Controller Area Network) jer se njegov sloj podatkovne veze i slična mrežna tehnologija koriste unutar automobilskih vozila za komunikacijske svrhe između pametnih uređaja. DeviceNet jednostavno podržava do 64 čvora samo na DeviceNet mreži. Ova mreža može uključivati ​​jednog glavnog i do 63 podređena. Dakle, DeviceNet podržava Master/Slave & peer-to-peer komunikaciju koristeći I/O kao i eksplicitne poruke za nadzor, kontrolu i konfiguraciju. Ovaj mrežni protokol koristi se u industriji automatizacije za razmjenu podataka putem komunikacije s kontrolnim uređajima. Koristi Common Industrial Protocol ili CIP preko CAN medijskog sloja za definiranje aplikacijskog sloja za pokrivanje raznih profila uređaja.

Sljedeći dijagram prikazuje kako se poruke razmjenjuju između uređaja unutar mreže uređaja.

U Devicenetu, prije nego što se dogodi ulazno/izlazna podatkovna komunikacija između uređaja,  Master uređaj bi se prvo trebao povezati s podređenim uređajima s vezom eksplicitne poruke za opis objekta veze.

U gornjoj vezi jednostavno nudimo jednu vezu za eksplicitne poruke i četiri I/O veze.

Dakle, ovaj protokol uglavnom ovisi o konceptu metode povezivanja gdje bi se glavni uređaj trebao povezati s podređenim uređajem, ovisno o I/O podacima i naredbi za razmjenu informacija. Za postavljanje glavnog upravljačkog uređaja potrebna su samo 4 glavna koraka, a funkcija svakog koraka objašnjena je u nastavku.

Dodaj uređaj u mrežu

Ovdje moramo dati MAC ID podređenog uređaja za uključivanje u mrežu.

Konfigurirajte vezu

Za pomoćni uređaj možete provjeriti vrstu I/O veze i duljinu I/O podataka.

Uspostavite vezu

Nakon što se uspostavi veza, korisnici mogu započeti komunikaciju putem podređenih uređaja.

Pristup I/O podacima

Nakon što se komunikacija obavi preko pomoćnih uređaja, I/O podacima se može pristupiti putem ekvivalentne funkcije čitanja ili pisanja.

Nakon što se uspostavi eksplicitna veza, tada se traka veze koristi za razmjenu širokih informacija pomoću jednog čvora s drugim čvorovima. Nakon toga korisnici mogu uspostaviti I/O veze unutar sljedećeg koraka. Kada se naprave I/O veze, tada se I/O podaci mogu jednostavno razmjenjivati ​​između uređaja unutar DeviceNet mreže na temelju zahtjeva glavnog uređaja. Dakle, glavni uređaj pristupa I/O podacima podređenog uređaja pomoću jedne od četiri I/O tehnike povezivanja. Za oporavak & prijenos I/O podataka podređenog uređaja, knjižnica nije samo jednostavna za korištenje, već također pruža mnoge glavne funkcije DeviceNeta.

Devicenet format poruke

DeviceNet protokol jednostavno koristi tipični, originalni CAN, posebno za svoj sloj podatkovne veze. Dakle, ovo je relativno najmanji dodatni teret potreban za CAN na sloju podatkovne veze tako da će DeviceNet postati vrlo učinkovit pri rukovanju porukama. Preko protokola Devicenet, najmanja propusnost mreže koristi se za pakiranje, kao i za prijenos CIP poruka, a također je potrebno najmanje opterećenje procesora preko uređaja za prijenos takvih poruka.

Iako specifikacija CAN-a definira različite vrste formata poruka kao što su podaci, daljinski, preopterećenje i pogreške. DeviceNet protokol uglavnom koristi samo podatkovni okvir. Stoga je format poruke za CAN podatkovni okvir dan u nastavku.

U gornjem podatkovnom okviru, nakon što se odašilje početak okvira-bita, tada će svi prijamnici preko CAN mreže koordinirati prijelaz u dominantno stanje iz recesivnog.

I Identifikator i RTR (Zahtjev za daljinski prijenos) bit u okviru čine arbitražno polje koje se jednostavno koristi za pomoć prioritetu pristupa medijima. Nakon što uređaj odašilje, također provjerava svaki bit koji odašilje odjednom i prima svaki odaslani bit kako bi potvrdio autentičnost odaslanih podataka i omogućio izravno otkrivanje sinkroniziranog prijenosa.

Kontrolno polje CAN-a uglavnom uključuje 6-bitova gdje je sadržaj dva bita fiksan, a preostala 4-bita se uglavnom koriste za polje duljine za određivanje duljine budućeg podatkovnog polja od 0 do 8 bajtova.
Nakon podatkovnog okvira CAN-a slijedi polje CRC (Cyclic Redundancy Check) za prepoznavanje pogrešaka okvira i raznih graničnika formatiranja okvira.

Korištenjem različitih vrsta otkrivanja pogrešaka kao i tehnika ograničavanja greške kao što su CRC i automatski ponovni pokušaji, može se izbjeći da neispravan čvor ometa n/w. MOŽE pružiti ekstremno robusnu provjeru pogrešaka kao i sposobnost zadržavanja grešaka.

Alati

Različiti alati koji se koriste za analizu DeviceNet protokola uključuju uobičajene alate za konfiguraciju mreže kao što su Synergetic's SyCon, Cutler-Hammer's NetSolver, Allen-Bradley's RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN monitori prometa ili analizatori kao što su Peak's CAN Explorer & Vector's Canalyzer.

Rukovanje pogreškama u Devicenet protokolu

Rješavanje pogrešaka je postupak reagiranja i oporavka od stanja pogreške unutar programa. Budući da slojem podatkovne veze upravlja CAN, rukovanje pogreškama koje se odnose na otkrivanje neispravnog čvora i gašenje neispravnog čvora je prema CAN mrežnom protokolu. No, pogreške u mreži uređaja uglavnom se javljaju zbog nekih razloga, primjerice kada jedinica DeviceNet-a nije pravilno spojena ili kada jedinica zaslona može imati problema. Za prevladavanje ovih problema potrebno je slijediti sljedeći postupak.

• Pravilno spojite DeviceNet jedinicu.
• Odvojite kabel DeviceNeta.
• Za svaku jedinicu zaslona potrebno je izmjeriti napajanje.
• Napon treba prilagoditi u rasponu nazivnog napona.
• Uključite napajanje i provjerite uključuje li se LED dioda DeviceNet jedinice.
• Ako je LED dioda DeviceNet jedinice uključena, provjerite jesu li LED pojedinosti o pogrešci i ispravite problem u skladu s tim.
• Ako LED diode na Devicenetu nisu uključene, svjetlo je možda neispravno. Stoga morate provjeriti jesu li igle konektora slomljene ili savijene.
• Povežite DeviceNet s vezom putem pažnje.

Devicenet vs ControlNet

Razlike između Deviceneta i ControlNeta navedene su u nastavku.

Devicenet protiv Modbusa

Razlike između Deviceneta i Modbusa navedene su u nastavku.

Devicenet kodovi grešaka

DeviceNet kodovi grešaka ispod 63 broja i iznad 63 broja navedeni su u nastavku. Ovdje su <63 broja poznati kao brojevi čvorova, dok su >63 broja poznati kao kodovi grešaka ili statusni kodovi. Većina kodova pogrešaka odnosi se na jedan ili više uređaja. Dakle, ovo se prikazuje naizmjeničnim bljeskanjem koda i broja čvora. Ako se mora prikazati nekoliko kodova i brojeva čvorova, prikaz se izmjenjuje kroz njih unutar redoslijeda brojeva čvorova.

Na sljedećem popisu, kodovi s bojama jednostavno opisuju značenja

• Kod zelene boje pokazat će normalna ili nenormalna stanja koja su uzrokovana radnjom korisnika.
• Kod plave boje pokazuje pogreške ili nenormalne uvjete.
• Kod crvene boje pokazuje ozbiljne pogreške i vjerojatno je potreban zamjenski skener.

Ovdje je dolje naveden kod pogreške Deviceneta s potrebnom radnjom.

Šifra od 00 do 63 (zelena boja): Zaslon prikazuje adresu skenera.
Kod 70 (plava boja): Izmijenite adresu kanala skenera koja je u protivnom adresa uređaja.
Šifra 71 (plava boja): Popis skeniranja mora ponovno konfigurirati i ukloniti sve nezakonite podatke.
Šifra 72 (plava boja): Uređaj mora provjeriti i potvrditi veze.
Šifra 73 (plava boja): Potvrdite da je točan uređaj na ovom broju čvora i osigurajte da je uređaj jednak elektroničkom ključu koji je raspoređen unutar popisa skeniranja.
Kod 74 (plava boja): Provjerite konfiguraciju za neprihvatljiv podatkovni i mrežni promet.
Kod 75 (zelena boja): Kreirajte i preuzmite popis skeniranja.
Kod 76 (zelena boja): Kreirajte i preuzmite popis skeniranja.
Kod 77 (plava boja): Skenirajte popis ili ponovno konfigurirajte uređaj za odgovarajuće veličine podataka za prijenos i primanje.
Kod 78 (plava boja): Uključite ili izbrišite uređaj iz mreže.
Kod 79 (plava boja): Provjerite je li skener povezan s odgovarajućom mrežom pomoću barem jednog drugog čvora.
Kod 80 (zelena boja): Locirajte RUN bit unutar registra naredbi skenera i stavite PLC u RUN mod.
Kod 81 (zelena boja): Provjerite PLC program kao i registre naredbi skenera.
Kod 82 (plava boja): Provjerite konfiguraciju uređaja.
Kod 83 (plava boja): provjerite unos popisa skeniranja i provjerite konfiguraciju uređaja
Kod 84 (zelena boja): Pokretanje komunikacije unutar popisa skeniranja po uređajima
Kod 85 (plava boja): Uredite uređaj za manju veličinu podataka.
Kod 86 (plava boja): Provjerite status i konfiguraciju uređaja.
Kod 87 (plava boja): Provjerite vezu primarnog skenera i konfiguraciju.
Kod 88 (plava boja): Provjerite spojeve skenera.
Kod 89 (plava boja): Provjerite raspored/onemogućite ADR za ovaj uređaj.
Kod 90 (zelena boja): Provjerite je li PLC program i registar naredbi skenera
Šifra 91 (plava boja): Provjerite ima li u sustavu neispravnih uređaja
Šifra 92 (plava boja): provjerite daje li izlazni kabel mrežno napajanje prema priključku skenera DeviceNet.
Kod 95 (zelena boja): Ne uklanjajte skener dok je FLASH ažuriranje u tijeku.
Kod 97 (zelena boja): Provjerite ljestvičasti program i registar naredbi skenera.
Šifra 98 i 99 (crvena boja): Zamijenite ili servisirajte svoj modul.
Šifra E2, E4 & E5 (crvena boja): Zamijenite ili vratite modul.
Kod E9 (zelena boja): Provjerite registar naredbi i snagu ciklusa na SDN-u za oporavak.
Skener je modul koji ima zaslon dok je uređaj neki drugi čvor na mreži, obično podređeni uređaj unutar popisa skeniranja skenera. Ovo može biti još jedna osobnost skenera u podređenom načinu rada.

Prednosti Deviceneta

Prednosti DeviceNet protokola uključuju sljedeće.

• Ovi su protokoli dostupni po nižoj cijeni, imaju visoku pouzdanost i široko su prihvaćeni, propusnost mreže koristi se vrlo učinkovito i dostupna snaga na mreži.
• Oni su sposobni prikupiti velike količine podataka bez značajnog povećanja troškova projekta.
• Potrebno je manje vremena za instalaciju.
• Nije skupo u usporedbi s normalnim ožičenjem od točke do točke.
• Ponekad DeviceNet uređaji pružaju više kontrolnih značajki u usporedbi s normalnim ili komutiranim uređajima.
• Većina Devicenet uređaja pruža vrlo korisne dijagnostičke podatke koji mogu olakšati rješavanje problema u sustavima i smanjiti vrijeme prekida rada.
• Ovaj protokol se može koristiti s bilo kojim osobnim računalom ili PLC-om ili baziranim kontrolnim sustavima.

Nedostaci DeviceNet protokola uključuju sljedeće.

• Ovi protokoli imaju maksimalnu duljinu kabela.
• Imaju ograničenu veličinu poruke i ograničenu propusnost.
• 90 do 95% svih problema s DeviceNetom uglavnom se javlja zbog problema s kablovima.
• Manji broj uređaja za svaki čvor
• Ograničena veličina poruke.
• Udaljenost kabela je znatno kraća.

Aplikacije DeviceNet protokola

The Aplikacije DeviceNet protokola uključuju sljedeće.

• Protokol DeviceNet omogućuje veze između različitih industrijskih uređaja poput aktuatora, sustavi automatizacije , senzori, kao i komplicirani uređaji bez potrebe za intervencijom
• I/O blokovi ili moduli.
• DeviceNet protokol koristi se u aplikacijama industrijske automatizacije.
• Mrežni protokol DeviceNet koristi se u industriji automatizacije za međusobno povezivanje kontrolnih uređaja za razmjenu podataka.
• Za upravljanje motorom koristi se DeviceNet protokol.
• Ovaj je protokol primjenjiv u blizini, jednostavnim graničnim prekidačima i tipkama za upravljanje razdjelnicima,
• Ovo se koristi u složenim aplikacijama AC & DC pogona.

Dakle, ovo je pregled DeviceNeta koja je multi-drop, digitalna Fieldbus mreža koja se koristi za povezivanje nekoliko uređaja različitih proizvođača kao što su PLC-ovi, industrijski kontroleri, senzori, aktuatori i sustavi automatizacije pružajući isplativu mrežu korisnicima za upravljanje i distribuciju jednostavnih uređaja korištenjem arhitektura. Evo pitanja za vas, što je protokol?