DeviceNet: Arkitektur, meddelelsesformat, fejlkoder, funktion og dets applikationer

DeviceNet-protokollen blev først udviklet af Allen-Bradley, nu ejet af mærket Rockwell Automation. Det blev besluttet at gøre det til et åbent netværk ved at promovere denne protokol globalt med tredjepartsleverandører. Nu administreres denne protokol af ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) tillader tredjepartsleverandører og udvikler standarder til at bruge netværksprotokol . DeviceNet er simpelthen lagt oven på Controller Area Network (CAN) teknologi, som er udviklet af Bosch. Selskab. Teknologien, der anvendes af denne teknologi, er fra ControlNet, som også er udviklet af Allen Bradley. Så dette er historien om Devicenet. Så denne artikel diskuterer en oversigt over en Devicenet protokol – arbejde med applikationer.

Hvad er DeviceNet Protocol?

DeviceNet-protokol er en type netværksprotokol, der bruges inden for automationsindustrien ved at sammenkoble kontrolenheder til udveksling af data som f.eks. PLC'er , industrielle controllere, sensor s, aktuatorer & automationssystemer fra forskellige leverandører. Denne protokol bruger simpelthen den normale industrielle protokol over et CAN (Controller Area Network) medielag og beskriver et applikationslag til at dække forskellige enhedsprofiler. De vigtigste anvendelser af Devicenet-protokollen omfatter hovedsageligt sikkerhedsanordninger, udveksling af data og store I/O-kontrolnetværk.

Funktioner

Det funktioner i Devicenet omfatte følgende.

• DeviceNet-protokollen understøtter simpelthen op til 64 noder inklusive det 2048 højeste antal enheder.
• Netværkstopologien, der bruges i denne protokol, er en buslinje eller trunk gennem dropkabler til tilslutning af enhederne.
• En termineringsmodstand på 121 ohm bruges på enhver side af hovedlinjen.
• Den bruger broer, repeatere ad gateways og routere.
• Det understøtter forskellige tilstande som master-slave, peer-to-peer og multi-master til at overføre data inden for netværket.
• Det bærer både signalet og strømmen på et lignende kabel.
• Disse protokoller kan også tilsluttes eller fjernes fra strømnettet.
• DeviceNet-protokollen understøtter simpelthen 8A på bussen, da systemet ikke er sikkert i sig selv.& høj effekthåndtering.

Devicenet arkitektur

DeviceNet er en kommunikationsforbindelse, der bruges til at forbinde industrielle enheder som induktive sensorer, grænseafbrydere, fotoelektriske, trykknapper, indikatorlys, stregkodelæsere, motorcontrollere og operatørgrænseflader til et netværk ved at undgå komplekse og dyre ledninger. Så direkte forbindelse giver bedre kommunikation mellem enheder. I tilfælde af kablede I/O-grænseflader er en analyse af enhedsniveauet ikke mulig.

DeviceNet-protokollen understøtter simpelthen en topologi som trunk-line eller drop-line, så noder nemt kan forbindes til hovedlinjen eller korte grene direkte. Hvert DeviceNet-netværk giver dem mulighed for at forbinde op til 64 noder, uanset hvor en node bruges af master-'scanneren', og node 63 er sat til side som standardknudepunktet af 62 noder, der er tilgængelige for enhederne. Men de fleste industrielle controllere tillader tilslutning til flere DeviceNet-netværk, hvorved nr. af knudepunkter, der er indbyrdes forbundne, kan udvides.

Devicenet netværksprotokolarkitektur er vist nedenfor. Dette netværk følger simpelthen OSI-modellen, der bruger 7 lag fra fysiske til applikationslag. Dette netværk er baseret på CIP (Common Industrial Protocol), som udnytter de tre højere lag af CIP fra begyndelsen, mens de sidste fire lag er blevet ændret til anvendelsen af ​​DeviceNet.

DeviceNets 'fysiske lag' omfatter hovedsageligt en kombination af noder, kabler, udtag og termineringsmodstande inden for en trunkline-dropline-topologi.

Til datalinklaget bruger denne netværksprotokol CAN-standarden (Controller Area Network), der simpelthen håndterer alle meddelelser mellem enheder og controllere.

Netværks- og transportlagene i denne protokol etablerer en forbindelse af enheden gennem forbindelses-id'er, hovedsageligt for de noder, som inkluderer en enheds MAC-id og et meddelelses-id.

Noden adresserer et gyldigt område for DeviceNet, der går fra 0 til 63, hvilket giver i alt 64 mulige forbindelser. Her er den største fordel ved forbindelses-id'et, at det giver DeviceNet mulighed for at genkende duplikerede adresser ved at kontrollere MAC-id'et og signalere til operatøren, at det skal rettes.

DeviceNet-netværk reducerer ikke kun lednings- og vedligeholdelsesomkostninger, da det kræver færre ledninger, men tillader også DeviceNet-netværkskompatible enheder fra forskellige producenter. Denne netværksprotokol er baseret på Controller Area Network eller CAN, som er kendt som kommunikationsprotokol. Det blev hovedsageligt udviklet til maksimal fleksibilitet mellem feltenheder og interoperabilitet mellem forskellige producenter.

Dette netværk er organiseret som et enhedsbusnetværk, hvis karakteristika er kommunikation på byteniveau og høj hastighed, der indeholder analog udstyrskommunikation og høj diagnostisk effekt gennem netværksenhederne. Et DeviceNet-netværk omfatter op til 64 enheder inklusive en enkelt enhed på hver nodeadresse, der begynder fra 0 – 63.

Der er to standard-type kabler bruges i dette netværk tykke og tynde. Tykt kabel bruges til stamlinjen, mens det tynde kabel bruges til dropline. Den højeste kabellængde afhænger hovedsageligt af transmissionshastigheden. Disse kabler inkluderer normalt fire farver kabler som sort, rød, blå og hvid. Det sorte kabel er til en 0V strømforsyning, det røde kabel er til en +24 V strømforsyning, det blå farvekabel er til et CAN lavt signal og det hvide farvekabel er til et CAN High signal.

Hvordan virker Devicenet?

DeviceNet fungerer ved at bruge CAN (Controller Area Network) for dets datalinklag og lignende netværksteknologi bruges i biler til kommunikationsformål mellem smarte enheder. DeviceNet understøtter simpelthen op til 64 noder på kun DeviceNet-netværket. Dette netværk kan omfatte en enkelt master og op til 63 slaver. Så DeviceNet understøtter Master/Slave & peer-to-peer kommunikation ved at bruge I/O samt eksplicit meddelelse til overvågning, styring og konfiguration. Denne netværksprotokol bruges i automationsindustrien til dataudveksling ved kommunikation med styreenheder. Den bruger Common Industrial Protocol eller CIP over et CAN-medielag til at definere et applikationslag til at dække en række enhedsprofiler.

Det følgende diagram viser, hvordan beskederne udveksles mellem enheder inden for enhedsnettet.

I Devicenet, før input/output-datakommunikation sker mellem enhederne, skal masterenheden først oprette forbindelse til slaveenheder med forbindelsen af ​​en eksplicit meddelelse for at beskrive forbindelsesobjektet.

I ovenstående forbindelse giver vi blot en enkelt forbindelse til eksplicitte beskeder & fire I/O-forbindelser.

Så denne protokol afhænger hovedsageligt af forbindelsesmetodekonceptet, hvor Master-enheden skal forbindes med slaveenheden afhængigt af I/O-data- og udvekslingsinformationskommandoen. For at konfigurere en masterkontrolenhed er der blot 4 store trin involveret, og hver trinfunktion er forklaret nedenfor.

Føj enhed til netværket

Her skal vi angive MAC ID'et for slaveenheden, der skal inkluderes i netværket.

Konfigurer forbindelse

For en slaveenhed kan du verificere typen af ​​I/O-forbindelse og længden af ​​I/O-data.

Opret forbindelse

Når forbindelsen er oprettet, kan brugerne begynde at kommunikere gennem slaveenheder.

Få adgang til I/O-data

Når kommunikationen er udført af slaveenheder, kan I/O-data tilgås via en tilsvarende læse- eller skrivefunktion.

Når først den eksplicitte forbindelse er lavet, bliver forbindelsesbanen brugt til at udveksle bred information ved brug af en knude til de andre knudepunkter. Derefter kan brugerne oprette I/O-forbindelserne inden for det næste trin. Når der oprettes I/O-forbindelser, kan I/O-data ganske enkelt udveksles mellem enheder inden for DeviceNet-netværket baseret på masterenhedens behov. Så masterenheden får adgang til slaveenhedens I/O-data med en af ​​de fire I/O-forbindelsesteknikker. For at gendanne og transmittere slavens I/O-data er biblioteket ikke kun nemt at bruge, men har også mange Master-funktioner i DeviceNet.

Devicenet-meddelelsesformat

DeviceNet-protokollen bruger ganske enkelt typisk, original CAN, især til dets Data Link-lag. Så dette er den temmelig mindste overhead, der er nødvendig af CAN på Data Link-laget, så DeviceNet bliver meget effektivt, mens meddelelser håndteres. Over Devicenet-protokollen bruges den mindste netværksbåndbredde til pakning samt transmission af CIP-meddelelser, og også mindst processoroverhead er nødvendigt gennem en enhed for at transmittere sådanne beskeder.

Selvom specifikationen af ​​CAN definerer forskellige typer meddelelsesformater som data, fjernbetjening, overbelastning og fejl. DeviceNet-protokollen bruger hovedsageligt kun datarammen. Så beskedformatet for CAN-dataramme er givet nedenfor.

I ovenstående dataramme, når først en start af rammebit er transmitteret, vil alle modtagere over et CAN-netværk koordinere med overgangen til den dominerende tilstand fra den recessive.

Både identifikatoren og RTR-bitten (Remote Transmission Request) i rammen danner voldgiftsfeltet, som simpelthen bruges til at hjælpe medieadgangsprioriteten. Når en enhed sender, så kontrollerer den også hver bit, den sender på én gang, og modtager hver transmitteret bit for at autentificere de transmitterede data og for at tillade direkte detektering af synkroniseret transmission.

CAN-kontrolfeltet omfatter hovedsageligt 6-bits, hvor indholdet af to bits er fast, og de resterende 4-bits bruges hovedsageligt til et længdefelt til at specificere den kommende datafeltlængde fra 0 til 8 bytes.
CAN's dataramme efterfølges af feltet CRC (Cyclic Redundancy Check) for at identificere rammefejl og forskellige rammeformateringsafgrænsere.

Ved at bruge forskellige former for fejldetektion samt fejlbegrænsningsteknikker som CRC og automatiske genforsøg, kan en defekt node undgås i at forstyrre n/w. KAN give ekstremt robust fejlkontrol samt fejlbegrænsningskapacitet.

Værktøjer

De forskellige værktøjer, der bruges til at analysere DeviceNet-protokollen, inkluderer almindelige netværkskonfigurationsværktøjer som Synergetics SyCon, Cutler-Hammers NetSolver, Allen-Bradleys RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN trafikmonitorer eller analysatorer som Peak's CAN Explorer & Vectors Canalyzer.

Fejlhåndtering i Devicenet Protocol

Fejlhåndtering er proceduren for at reagere på og komme sig efter fejlbetingelserne i programmet. Da datalinklaget håndteres af CAN, er fejlhåndteringen relateret til detektering af defekt knude og nedlukning af den defekte knude i henhold til CAN-netværksprotokollen. Men fejlene i enhedsnettet opstår hovedsageligt på grund af nogle årsager som når enheden i DeviceNet ikke er tilsluttet korrekt, eller enheden på en skærm kan have problemer. For at overvinde disse problemer skal følgende procedure følges.

• Tilslut DeviceNet-enheden korrekt.
• Adskil DeviceNet-kablet.
• For hver displayenhed skal strømforsyningen måle.
• Spændingen skal justeres i området for nominel spænding.
• Tænd for strømmen og kontroller, om LED'en på DeviceNet-enheden tænder.
• Hvis LED'en på DeviceNet-enheden er tændt, skal du sørge for, at LED-fejlen er detaljeret og rette problemet i overensstemmelse hermed.
• Hvis ingen lysdioder på Devicenet er tændt, kan lyset være defekt. Så skal du kontrollere, om nogen stikben er knækket eller bøjet.
• Forbind DeviceNet til forbindelsen gennem opmærksomhed.

Devicenet vs ControlNet

Forskellen mellem Devicenet og ControlNet er angivet nedenfor.

Devicenet vs Modbus

Forskellen mellem Devicenet og Modbus er angivet nedenfor.

Devicenet fejlkoder

DeviceNet-fejlkoderne fra under 63 numre og over 63 numre er angivet nedenfor. Her er < 63 numre kendt som nodenumre, mens >63 numre er kendt som fejlkoder eller statuskoder. De fleste fejlkoder gælder for enkelte eller flere enheder. Så dette vises ved at blinke koden samt nodenummeret skiftevis. Hvis der skal vises flere koder og nodenumre, skifter displayet gennem dem i nodenummerrækkefølgen.

I den følgende liste beskriver koderne med farver blot betydningerne

• Den grønne farvekode vil vise normale eller unormale forhold, som er forårsaget af brugerens handling.
• Den blå farvekode viser fejl eller unormale forhold.
• Den røde farvekode viser alvorlige fejl og har sandsynligvis brug for en erstatningsscanner.

Her er en Devicenet-fejlkode med den nødvendige handling angivet nedenfor.

Kode fra 00 til 63 (grøn farve): Displayet viser adressen på scanneren.
Kode 70 (blå farve): Rediger adressen på scannerkanalen ellers modstridende adresse på enheden.
Kode 71 (blå farve): Scanningslisten skal omkonfigureres og fjerne eventuelle ulovlige data.
Kode 72 (blå farve): Enheden skal kontrollere og verificere forbindelser.
Kode 73 (blå farve): Bekræft, at den nøjagtige enhed er på dette nodenummer, og sørg for, at enheden svarer til den elektroniske nøgle som arrangeret på scanningslisten.
Kode 74 (blå farve): Bekræft konfigurationen for uacceptabel data- og netværkstrafik.
Kode 75 (grøn farve): Opret og download scanningslisten.
Kode 76 (grøn farve): Opret og download scanningslisten.
Kode 77 (blå farve): Scan listen eller omkonfigurer enheden til de korrekte transmissions- og modtagelsesdatastørrelser.
Kode 78 (blå farve): Inkluder eller slet enheden fra netværket.
Kode 79 (blå farve): Kontroller, om scanneren er forbundet til et passende netværk med mindst én anden node.
Kode 80 (grøn farve): Find RUN-bitten i scannerkommandoregisteret og sæt PLC i RUN-tilstand.
Kode 81 (grøn farve): Bekræft PLC-programmet samt scannerens kommandoregistre.
Kode 82 (blå farve): Kontroller enhedens konfiguration.
Kode 83 (blå farve): Sørg for, at scanningslisteposten og bekræft enhedens konfiguration
Kode 84 (grøn farve): Initialiserer kommunikation inden for scanningslisten efter enheder
Kode 85 (blå farve): Arranger enheden til en mindre datastørrelse.
Kode 86 (blå farve): Sørg for enhedens status og konfiguration.
Kode 87 (blå farve): Bekræft forbindelsen af ​​den primære scanner og konfiguration.
Kode 88 (blå farve): Kontroller tilslutningerne til scanneren.
Kode 89 (blå farve): Tjek arrangement/deaktiver ADR for denne enhed.
Kode 90 (grøn farve): Sørg for, at scannerens PLC-program og kommandoregister
Kode 91 (blå farve): Bekræft systemet for fejlbehæftede enheder
Kode 92 (blå farve): Kontroller, om dropkablet leverer netværksstrøm mod porten på scanneren DeviceNet.
Kode 95 (grøn farve): Fjern ikke scanneren, når FLASH-opdateringen er i gang.
Kode 97 (grøn farve): Bekræft scannerens stigeprogram og kommandoregister.
Kode 98 & 99 (rød farve): Udskift eller service dit modul.
Kode E2, E4 & E5 (rød farve): Udskift eller returner modul.
Kode E9 (grøn farve): Bekræft kommandoregisteret og tænd for cyklus på SDN for at gendanne.
Scanneren er det modul, der har displayet, mens enheden er en anden knude på netværket, normalt en slaveenhed på scannerens scanningsliste. Dette kan være en mere slave-mode personlighed af scanneren.

Fordele ved Devicenet

DeviceNet-protokollens fordele omfatter følgende.

• Disse protokoller er tilgængelige til mindre omkostninger, har høj pålidelighed og har udbredt accept, netværksbåndbredde bruges meget effektivt og tilgængelig strøm på netværket.
• Disse er i stand til at indsamle store mængder data uden at øge omkostningerne ved projektet væsentligt.
• Det tager kortere tid at installere.
• Ikke dyrt sammenlignet med normale punkt-til-punkt ledninger.
• Nogle gange giver DeviceNet-enheder flere kontrolfunktioner sammenlignet med normale eller skiftede enheder.
• De fleste Devicenet-enheder giver meget nyttige diagnostiske data, der kan gøre systemer til fejlfinding meget nemmere og reducere nedetid.
• Denne protokol kan bruges med enhver PC eller PLC eller baserede styresystemer.

DeviceNet-protokollens ulemper omfatter følgende.

• Disse protokoller har maksimal kabellængde.
• De har en begrænset beskedstørrelse og begrænset båndbredde.
• 90 til 95 % af alle DeviceNet-problemer opstår hovedsageligt på grund af et kabelføringsproblem.
• Mindre antal enheder for hver node
• Beskedens begrænsede størrelse.
• Kabelafstanden er væsentligt kortere.

DeviceNet Protocol Applications

Det DeviceNet protokol applikationer omfatte følgende.

• DeviceNet-protokollen giver forbindelser mellem forskellige industrielle enheder såsom aktuatorer, automationssystemer , sensorer og også komplicerede enheder uden krav om at gribe ind
• I/O-blokke eller moduler.
• DeviceNet-protokollen bruges i industrielle automationsapplikationer.
• DeviceNet-netværksprotokol bruges i automationsindustrien til sammenkobling af kontrolenheder til udveksling af data.
• DeviceNet-protokollen bruges til at styre en motor.
• Denne protokol er anvendelig i nærheden, enkle endestop og trykknapper til at styre manifold,
• Dette bruges i komplekse AC- og DC-drevapplikationer.

Dette er således en oversigt over DeviceNet som er et multi-drop, digitalt Fieldbus-netværk, der bruges til at forbinde flere enheder fra multi-leverandører som PLC'er, industrielle controllere, sensorer, aktuatorer og automationssystemer ved at levere et omkostningseffektivt netværk til brugerne til at administrere og distribuere simple enheder ved at bruge arkitekturen. Her er et spørgsmål til dig, hvad er en protokol?