DeviceNet: Arkitektur, meldingsformat, feilkoder, funksjon og applikasjoner

DeviceNet-protokollen ble først utviklet av Allen-Bradley som nå eies av merket Rockwell Automation. Det ble besluttet å gjøre det til et åpent nettverk ved å markedsføre denne protokollen globalt med tredjepartsleverandører. Nå administreres denne protokollen av ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) tillater tredjepartsleverandører og utvikler standarder for å bruke nettverksprotokoll . DeviceNet er ganske enkelt lagt på toppen av Controller Area Network (CAN) teknologi som ble utviklet av Bosch. Selskap. Teknologien som brukes av denne teknologien er fra ControlNet som også er utviklet av Allen Bradley. Så dette er historien til Devicenet. Så denne artikkelen diskuterer en oversikt over en Devicenet-protokoll – jobbe med applikasjoner.

Hva er DeviceNet Protocol?

DeviceNet-protokollen er en type nettverksprotokoll som brukes innen automasjonsindustrien ved å koble sammen kontrollenheter for utveksling av data som PLS-er , industrielle kontrollere, sensor s, aktuatorer og automasjonssystemer fra forskjellige leverandører. Denne protokollen bruker ganske enkelt den vanlige industrielle protokollen over et CAN-medielag (Controller Area Network) og beskriver et applikasjonslag for å dekke ulike enhetsprofiler. Hovedapplikasjonene til Devicenet-protokollen inkluderer hovedsakelig sikkerhetsenheter, utveksling av data og store I/O-kontrollnettverk.

Funksjoner

De funksjoner til Devicenet Inkluder følgende.

• DeviceNet-protokollen støtter ganske enkelt opptil 64 noder inkludert det 2048 høyeste antallet enheter.
• Nettverkstopologien som brukes i denne protokollen er en busslinje eller trunk gjennom dropkabler for tilkobling av enhetene.
• En termineringsmotstand på 121 ohm brukes på alle sider av hovedlinjen.
• Den bruker broer, repeatere annonsegatewayer og rutere.
• Den støtter forskjellige moduser som master-slave, peer-to-peer og multi-master for å overføre data innenfor nettverket.
• Den bærer både signalet og strømmen på en lignende kabel.
• Disse protokollene kan også kobles til eller fjernes fra strømnettet.
• DeviceNet-protokollen støtter ganske enkelt 8A på bussen på grunn av at systemet ikke er sikkert i seg selv.& høy effekthåndtering.

Devicenet arkitektur

DeviceNet er en kommunikasjonskobling som brukes til å koble industrielle enheter som induktive sensorer, grensebrytere, fotoelektriske, trykknapper, indikatorlys, strekkodelesere, motorkontrollere og operatørgrensesnitt til et nettverk ved å unngå komplisert og kostbar kabling. Så direkte tilkobling gir bedre kommunikasjon mellom enheter. Ved kablede I/O-grensesnitt er en analyse av enhetsnivået ikke mulig.

DeviceNet-protokollen støtter ganske enkelt en topologi som trunk-line eller drop-line, slik at noder enkelt kan kobles til hovedlinjen eller korte grener direkte. Hvert DeviceNet-nettverk lar dem koble til opptil 64 noder uansett hvor en node brukes av master-'skanneren' og node 63 er satt til side som standardnoden med 62 noder tilgjengelige for enhetene. Men de fleste industrielle kontrollere tillater tilkobling til flere DeviceNet-nettverk der no. av noder som er sammenkoblet kan utvides.

Devicenet nettverksprotokollarkitektur er vist nedenfor. Dette nettverket følger ganske enkelt OSI-modellen som bruker 7 lag fra fysisk til applikasjonslag. Dette nettverket er basert på CIP (Common Industrial Protocol) som bruker de tre høyere lagene av CIP fra begynnelsen, mens de fire siste lagene har blitt modifisert til bruken av DeviceNet.

DeviceNets 'fysiske lag' inkluderer hovedsakelig en kombinasjon av noder, kabler, kraner og termineringsmotstander innenfor en trunkline-dropline-topologi.

For datalinklaget bruker denne nettverksprotokollen CAN-standarden (Controller Area Network) som ganske enkelt håndterer alle meldingene mellom enheter og kontrollere.

Nettverks- og transportlagene til denne protokollen vil etablere en tilkobling av enheten gjennom tilkoblings-IDer hovedsakelig for nodene som inkluderer en MAC-ID for en enhet og en meldings-ID.

Noden adresserer et gyldig område for DeviceNet som varierer fra 0 til 63 som gir totalt 64 mulige tilkoblinger. Her er hovedfordelen med tilkoblings-IDen at den lar DeviceNet gjenkjenne dupliserte adresser ved å sjekke MAC-IDen og signalisere til operatøren at den må fikses.

DeviceNet-nettverket reduserer ikke bare lednings- og vedlikeholdskostnadene ettersom det trenger mindre ledninger, men tillater også DeviceNet nettverkskompatible enheter fra forskjellige produsenter. Denne nettverksprotokollen er basert på Controller Area Network eller CAN som er kjent som kommunikasjonsprotokoll. Den ble hovedsakelig utviklet for maksimal fleksibilitet mellom feltenheter og interoperabilitet mellom ulike produsenter.

Dette nettverket er organisert som et enhetsbussnettverk hvis egenskaper er kommunikasjon på bytenivå og høy hastighet som inneholder analog utstyrskommunikasjon og høy diagnostisk kraft gjennom nettverksenhetene. Et DeviceNet-nettverk inkluderer opptil 64 enheter inkludert en enkelt enhet på hver nodeadresse som begynner fra 0 – 63.

Det er to standard-type kabler som brukes i dette nettverket tykke og tynne. Tykk kabel brukes til stamlinjen, mens den tynne kabelen brukes til dropline. Den høyeste kabellengden avhenger hovedsakelig av overføringshastigheten. Disse kablene inkluderer normalt fire farger av kabler som svart, rød, blå og hvit. Den svarte kabelen er for en 0V strømforsyning, den røde kabelen er for en +24 V strømforsyning, den blå fargekabelen er for et CAN lavt signal og den hvite kabelen er for et CAN High signal.

Hvordan fungerer Devicenet?

DeviceNet fungerer ved å bruke CAN (Controller Area Network) for sitt datalinklag og lignende nettverksteknologi brukes i biler for kommunikasjonsformål mellom smarte enheter. DeviceNet støtter ganske enkelt opptil 64 noder på bare DeviceNet-nettverket. Dette nettverket kan inkludere en enkelt Master og opptil 63 slaver. Så DeviceNet støtter Master/Slave og peer-to-peer-kommunikasjon ved å bruke I/O samt eksplisitte meldinger for overvåking, kontroll og konfigurasjon. Denne nettverksprotokollen brukes i automasjonsindustrien for datautveksling ved kommunikasjon med kontrollenheter. Den bruker Common Industrial Protocol eller CIP over et CAN-medielag for å definere et applikasjonslag for å dekke en rekke enhetsprofiler.

Følgende diagram viser hvordan meldingene utveksles mellom enheter innenfor enhetsnettet.

I Devicenet, før inngangs-/utdatakommunikasjon skjer mellom enhetene, bør Master-enheten først koble til slaveenheter med tilkobling av eksplisitt melding for å beskrive tilkoblingsobjektet.

I forbindelsen ovenfor gir vi ganske enkelt en enkelt tilkobling for eksplisitte meldinger og fire I/O-tilkoblinger.

Så denne protokollen avhenger hovedsakelig av tilkoblingsmetodekonseptet der Master-enheten skal kobles til slaveenheten avhengig av I/O-data og informasjonsutvekslingskommandoen. For å sette opp en hovedkontrollenhet er det bare 4 hovedtrinn involvert, og hver trinnfunksjon er forklart nedenfor.

Legg til enhet i nettverket

Her må vi oppgi MAC-IDen til slaveenheten som skal inkluderes i nettverket.

Konfigurer tilkobling

For en slaveenhet kan du bekrefte typen I/O-tilkobling og lengden på I/O-data.

Etablere tilkobling

Når tilkoblingen er opprettet, kan brukere begynne å kommunisere gjennom slaveenheter.

Få tilgang til I/O-data

Når kommunikasjonen er utført av slaveenheter, kan I/O-dataene nås gjennom en tilsvarende lese- eller skrivefunksjon.

Når den eksplisitte forbindelsen er opprettet, blir forbindelsesbanen brukt for å utveksle bred informasjon ved å bruke en node til de andre nodene. Etter det kan brukere gjøre I/O-tilkoblingene i neste trinn. Når I/O-tilkoblinger opprettes, kan I/O-data enkelt utveksles mellom enheter innenfor DeviceNet-nettverket basert på masterenhetens behov. Så masterenheten får tilgang til slaveenhetens I/O-data med en av de fire I/O-tilkoblingsteknikkene. For å gjenopprette og overføre I/O-dataene til slaven, er biblioteket ikke bare enkelt å bruke, men har også mange masterfunksjoner til DeviceNet.

Devicenet meldingsformat

DeviceNet-protokollen bruker ganske enkelt typisk, original CAN, spesielt for Data Link-laget. Så dette er den ganske minste overhead som er nødvendig for CAN på Data Link-laget, slik at DeviceNet vil bli veldig effektivt mens du håndterer meldinger. Over Devicenet-protokollen brukes minst nettverksbåndbredde for pakking samt overføring av CIP-meldinger, og minst prosessoroverhead er nødvendig gjennom en enhet for å overføre slike meldinger.

Selv om spesifikasjonen til CAN definerer forskjellige typer meldingsformater som data, fjernkontroll, overbelastning og feil. DeviceNet-protokollen bruker hovedsakelig bare datarammen. Så meldingsformatet for CAN-dataramme er gitt nedenfor.

I datarammen ovenfor, så snart en start av rammebit er overført, vil alle mottakerne over et CAN-nettverk koordinere med overgangen til den dominerende tilstanden fra den recessive.

Både identifikatoren og RTR-biten (Remote Transmission Request) i rammen danner voldgiftsfeltet som ganske enkelt brukes til å hjelpe medietilgangsprioritet. Når en enhet sender, sjekker den også hver bit den sender på en gang og mottar hver overførte bit for å autentisere de overførte dataene og for å tillate direkte deteksjon av synkronisert overføring.

CAN-kontrollfeltet inkluderer hovedsakelig 6-biter hvor innholdet av to biter er fast og de resterende 4-bitene brukes hovedsakelig for et lengdefelt for å spesifisere den kommende datafeltlengden fra 0 til 8 byte.
Datarammen til CAN etterfølges av CRC-feltet (Cyclic Redundancy Check) for å identifisere rammefeil og forskjellige rammeformateringsavgrensere.

Ved å bruke forskjellige typer feildeteksjon så vel som feilbegrensningsteknikker som CRC og automatiske gjenforsøk, kan en defekt node unngås fra å forstyrre n/w. KAN gi ekstremt robust feilkontroll samt feilbegrensningskapasitet.

Verktøy

De forskjellige verktøyene som brukes til å analysere DeviceNet-protokollen inkluderer vanlige nettverkskonfigurasjonsverktøy som Synergetics SyCon, Cutler-Hammers NetSolver, Allen-Bradleys RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN trafikkmonitorer eller analysatorer som Peaks CAN Explorer & Vectors Canalyzer.

Feilhåndtering i Devicenet Protocol

Feilhåndtering er prosedyren for å reagere på og gjenopprette feilforholdene i programmet. Siden datalinklaget håndteres av CAN, er feilhåndteringen knyttet til deteksjon av feil node og avslutning av den defekte noden i henhold til CAN-nettverksprotokollen. Men feilene i Device Net oppstår hovedsakelig på grunn av noen årsaker som når enheten til DeviceNet ikke er riktig tilkoblet eller enheten til en skjerm kan ha problemer. For å overvinne disse problemene, må følgende prosedyre følges.

• Koble DeviceNet-enheten riktig.
• Skille kabelen til DeviceNet.
• For hver skjermenhet må strømforsyningen måles.
• Spenningen må justeres i området for nominell spenning.
• Slå PÅ strømmen og kontroller om LED-en til DeviceNet-enheten slås PÅ.
• Hvis LED-en til DeviceNet-enheten er slått PÅ, kontroller at LED-feilen er detaljert og korriger problemet deretter.
• Hvis ingen lysdioder på Devicenet er slått PÅ, kan lyset være defekt. Så må verifisere om noen kontaktstifter er ødelagt eller bøyd.
• Koble DeviceNet til tilkoblingen gjennom oppmerksomhet.

Devicenet vs ControlNet

Forskjellen mellom Devicenet og ControlNet er listet opp nedenfor.

Devicenet vs Modbus

Forskjellen mellom Devicenet og Modbus er listet opp nedenfor.

Devicenet feilkoder

DeviceNet-feilkodene fra under 63 numre og over 63 numre er oppført nedenfor. Her er < 63 tall kjent som nodenumre, mens >63 tall er kjent som feilkoder eller statuskoder. De fleste feilkoder gjelder for enkelt eller flere enheter. Så dette vises ved å blinke koden samt nodenummeret vekselvis. Hvis flere koder og nodenummer må vises, går displayet gjennom dem innenfor nodenummerrekkefølge.

I den følgende listen beskriver kodene med farger ganske enkelt betydningene

• Den grønne fargekoden vil vise normale eller unormale forhold som er forårsaket av brukerens handling.
• Den blå fargekoden viser feil eller unormale forhold.
• Den røde fargekoden viser alvorlige feil, og trenger sannsynligvis en erstatningsskanner.

Her er en Devicenet-feilkode med den nødvendige handlingen oppført nedenfor.

Kode fra 00 til 63 (grønn farge): Displayet viser adressen til skanneren.
Kode 70 (blå farge): Endre adressen til skannerkanalen ellers motstridende adresse til enheten.
Kode 71 (blå farge): Skannelisten må rekonfigurere og eliminere eventuelle ulovlige data.
Kode 72 (blå farge): Enheten må sjekke og verifisere tilkoblinger.
Kode 73 (blå farge): Bekreft at den nøyaktige enheten er på dette nodenummeret, og sørg for at enheten er lik den elektroniske nøkkelen som er arrangert i skannelisten.
Kode 74 (blå farge): Bekreft konfigurasjonen for uakseptabel data- og nettverkstrafikk.
Kode 75 (grønn farge): Opprett og last ned skannelisten.
Kode 76 (grønn farge): Opprett og last ned skannelisten.
Kode 77 (blå farge): Skann listen eller konfigurer enheten på nytt for riktige overførings- og mottaksdatastørrelser.
Kode 78 (blå farge): Inkluder eller slett enheten fra nettverket.
Kode 79 (blå farge): Sjekk om skanneren er koblet til et passende nettverk med minst én annen node.
Kode 80 (grønn farge): Finn RUN-biten i skannerkommandoregisteret og sett PLS i RUN-modus.
Kode 81 (grønn farge): Bekreft PLS-programmet samt kommandoregistrene til skanneren.
Kode 82 (blå farge): Kontroller konfigurasjonen av enheten.
Kode 83 (blå farge): Pass på at skannelisteoppføringen og kontroller konfigurasjonen til enheten
Kode 84 (grønn farge): Initialiserer kommunikasjon innenfor skannelisten etter enheter
Kode 85 (blå farge): Ordne enheten for en mindre datastørrelse.
Kode 86 (blå farge): Sørg for enhetsstatus og konfigurasjon.
Kode 87 (blå farge): Bekreft tilkoblingen til den primære skanneren og konfigurasjonen.
Kode 88 (blå farge): Kontroller tilkoblingene til skanneren.
Kode 89 (blå farge): Sjekk arrangement/deaktiver ADR for denne enheten.
Kode 90 (grønn farge): Sørg for at PLS-programmet og kommandoregisteret til skanneren
Kode 91 (blå farge): Bekreft systemet for defekte enheter
Kode 92 (blå farge): Sjekk om kabelen gir nettverksstrøm mot porten på skanneren DeviceNet.
Kode 95 (grønn farge): Ikke fjern skanneren når FLASH-oppdateringen pågår.
Kode 97 (grønn farge): Bekreft stigeprogrammet og kommandoregisteret til skanneren.
Kode 98 og 99 (rød farge): Bytt ut eller vedlikehold modulen din.
Kode E2, E4 og E5 (rød farge): Bytt ut eller returner modul.
Kode E9 (grønn farge): Bekreft kommandoregisteret og syklusen på SDN for å gjenopprette.
Skanneren er modulen som har skjermen, mens enheten er en annen node på nettverket, vanligvis en slaveenhet i skannerens skanneliste. Dette kan være enda en slavemoduspersonlighet til skanneren.

Fordeler med Devicenet

Fordelene med DeviceNet-protokollen inkluderer følgende.

• Disse protokollene er tilgjengelige til lavere kostnader, har høy pålitelighet og har utbredt aksept, nettverksbåndbredde brukes veldig effektivt og tilgjengelig strøm på nettverket.
• Disse er i stand til å samle inn store mengder data uten å øke kostnadene for prosjektet vesentlig.
• Det tar kortere tid å installere.
• Ikke dyrt sammenlignet med vanlig punkt-til-punkt ledning.
• Noen ganger gir DeviceNet-enheter flere kontrollfunksjoner sammenlignet med normale eller byttede enheter.
• De fleste av Devicenet-enhetene gir svært nyttige diagnostiske data som kan gjøre systemer for feilsøking veldig enklere og reduserer nedetid.
• Denne protokollen kan brukes med hvilken som helst PC eller PLS eller baserte kontrollsystemer.

Ulempene med DeviceNet-protokollen inkluderer følgende.

• Disse protokollene har maksimal kabellengde.
• De har en begrenset størrelse på meldinger og begrenset båndbredde.
• 90 til 95 % av alle DeviceNet-problemer oppstår hovedsakelig på grunn av et kablingsproblem.
• Mindre antall enheter for hver node
• Den begrensede størrelsen på meldingen.
• Kabelavstanden er betydelig kortere.

DeviceNet Protocol-applikasjoner

De DeviceNet-protokollapplikasjoner Inkluder følgende.

• DeviceNet-protokollen gir forbindelser mellom ulike industrielle enheter som aktuatorer, automatiseringssystemer , sensorer, og også kompliserte enheter uten krav om å gripe inn
• I/O-blokker eller moduler.
• DeviceNet-protokollen brukes i industrielle automasjonsapplikasjoner.
• DeviceNet nettverksprotokollen brukes i automasjonsindustrien for sammenkobling av kontrollenheter for utveksling av data.
• DeviceNet-protokollen brukes til å kontrollere en motor.
• Denne protokollen kan brukes i nærhet, enkle grensebrytere og trykknapper for å kontrollere manifolder,
• Dette brukes i komplekse AC- og DC-drivapplikasjoner.

Dermed er dette en oversikt over DeviceNet som er et multi-drop, digitalt feltbussnettverk som brukes til å koble sammen flere enheter fra flere leverandører som PLSer, industrielle kontrollere, sensorer, aktuatorer og automasjonssystemer ved å tilby et kostnadseffektivt nettverk til brukerne for å administrere og distribuere enkle enheter ved å bruke arkitekturen. Her er et spørsmål til deg, hva er en protokoll?