DeviceNet: arhitektuur, sõnumivorming, veakoodid, töö ja selle rakendused

DeviceNeti protokolli töötas algul välja Allen-Bradley, mis nüüd kuulub kaubamärgile Rockwell Automation. Otsustati muuta see avatud võrguks, reklaamides seda protokolli ülemaailmselt kolmandate osapoolte tarnijatega. Nüüd haldab seda protokolli ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) võimaldab kolmandatest osapooltest tarnijatel kasutada ja arendab standardeid võrguprotokoll . DeviceNet on lihtsalt kihiline peal Controller Area Network (CAN) tehnoloogia, mille töötas välja Bosch. Ettevõte. Selle tehnoloogia poolt kasutusele võetud tehnoloogia pärineb ControlNetist, mille on samuti välja töötanud Allen Bradley. Nii et see on Deviceneti ajalugu. Seega käsitleb see artikkel ülevaadet a Deviceneti protokoll – rakendustega töötamine.

Mis on DeviceNet Protocol?

DeviceNet-protokoll on üht tüüpi võrguprotokollid, mida kasutatakse automaatikatööstuses juhtseadmete ühendamisel andmete vahetamiseks, näiteks PLC-d , tööstuslikud kontrollerid, andur s, täiturmehhanismid ja automaatikasüsteemid erinevatelt tarnijatelt. See protokoll kasutab lihtsalt CAN-i (Controller Area Network) meediumikihi kaudu tavalist tööstuslikku protokolli ja kirjeldab erinevate seadmeprofiilide katmiseks rakenduskihti. Deviceneti protokolli peamised rakendused hõlmavad peamiselt turvaseadmeid, andmevahetust ja suuri I/O juhtimisvõrke.

Funktsioonid

The Deviceneti funktsioonid sisaldama järgmist.

• DeviceNeti protokoll toetab lihtsalt kuni 64 sõlme, sealhulgas 2048 suurimat arvu seadmeid.
• Selles protokollis kasutatav võrgutopoloogia on seadmete ühendamiseks mõeldud siiniliin või magistraalkaablid.
• Magistraalliini mis tahes poolel kasutatakse 121 oomi väärtusega lõpptakistust.
• See kasutab sildu, repiitereid, reklaamiväravaid ja ruutereid.
• See toetab võrgusiseseks andmete edastamiseks erinevaid režiime, nagu ülem-alluv, peer-to-peer ja multi-master.
• See kannab nii signaali kui ka toidet sarnase kaabli kaudu.
• Neid protokolle saab ka toitevõrguga ühendada või sellest eemaldada.
• DeviceNeti protokoll lihtsalt toetab siinil 8A, kuna süsteem ei ole olemuselt turvaline. ja suure võimsusega käsitsemine.

Deviceneti arhitektuur

DeviceNet on sidelink, mida kasutatakse tööstuslike seadmete, nagu induktiivsed andurid, piirlülitid, fotoelektrilised, surunupud, indikaatortuled, vöötkoodilugejad, mootorikontrollerid ja operaatoriliidesed, ühendamiseks võrku, vältides keerulisi ja kulukaid juhtmeid. Seega tagab otseühendus parema suhtluse seadmete vahel. Juhtmega I/O liideste puhul ei ole seadme taseme analüüs võimalik.

DeviceNet-protokoll toetab lihtsalt topoloogiat, näiteks magistraalliini või tilkliini, nii et sõlmede saab hõlpsasti ühendada põhiliini või lühikeste harudega otse. Iga DeviceNeti võrk võimaldab neil ühendada kuni 64 sõlme kõikjal, kus sõlme kasutab põhiskanner, ja sõlm 63 on vaikesõlmena kõrvale jäetud 62 seadme jaoks juurdepääsetava sõlme poolt. Kuid enamik tööstuskontrollereid võimaldab ühendada mitme DeviceNeti võrguga, mille kaudu nr. omavahel ühendatud sõlmede arvu saab laiendada.

Deviceneti võrguprotokolli arhitektuur on näidatud allpool. See võrk järgib lihtsalt OSI mudelit, mis kasutab 7 kihti füüsilisest rakenduskihini. See võrk põhineb CIP-l (Common Industrial Protocol), mis kasutab algusest peale kolme kõrgemat CIP-i kihti, samas kui viimased neli kihti on muudetud DeviceNeti rakenduseks.

DeviceNeti 'füüsiline kiht' sisaldab peamiselt sõlmede, kaablite, kraanide ja otstakistite kombinatsiooni magistraalliini-languse topoloogias.

Andmesidekihi jaoks kasutab see võrguprotokoll CAN (Controller Area Network) standardit, mis lihtsalt haldab kõiki seadmete ja kontrollerite vahelisi sõnumeid.

Selle protokolli võrgu- ja transpordikihid loovad seadme ühenduse ID-de kaudu peamiselt sõlmedele, mis sisaldavad seadme MAC ID-d ja sõnumi ID-d.

Sõlm käsitleb DeviceNeti kehtivat vahemikku 0–63, mis pakub kokku 64 võimalikku ühendust. Siin on ühenduse ID peamine eelis see, et see võimaldab DeviceNetil tuvastada korduvaid aadresse, kontrollides MAC ID-d ja andes operaatorile signaali, et see vajab parandamist.

DeviceNeti võrk mitte ainult ei vähenda juhtmestiku ja hoolduskulusid, kuna vajab vähem juhtmeid, vaid võimaldab kasutada ka erinevate tootjate DeviceNeti võrguga ühilduvaid seadmeid. See võrguprotokoll põhineb Controller Area Networkil ehk CAN-il, mida tuntakse sideprotokollina. See töötati välja peamiselt selleks, et tagada maksimaalne paindlikkus väliseadmete vahel ja koostalitlusvõime erinevate tootjate vahel.

See võrk on korraldatud nagu seadmesiinide võrk, mille omadused on baittasemel side ja suur kiirus, mis sisaldab analoogseadmete sidet ja suurt diagnostikavõimsust võrguseadmete kaudu. DeviceNeti võrk sisaldab kuni 64 seadet, sealhulgas ühte seadet igal sõlmeaadressil, mis algab 0–63.

Selles võrgus kasutatakse kahte standardtüüpi paksust ja õhukest kaablit. Magistraalliini jaoks kasutatakse paksu kaablit, väljalaskeliini jaoks aga õhukest kaablit. Suurim kaabli pikkus sõltub peamiselt edastuskiirusest. Need kaablid sisaldavad tavaliselt nelja värvi kaableid, nagu must, punane, sinine ja valge. Must kaabel on 0V toiteallika jaoks, punane kaabel on +24 V toiteallika jaoks, sinine kaabel on CAN madala signaali jaoks ja valge värvi kaabel on CAN High signaali jaoks.

Kuidas Devicenet töötab?

DeviceNet töötab kasutades CAN (Controller Area Network) selle andmesidekihi jaoks ja sarnast võrgutehnoloogiat kasutatakse autosõidukites nutiseadmete vaheliseks suhtluseks. DeviceNet toetab lihtsalt kuni 64 sõlme ainult DeviceNeti võrgus. See võrk võib sisaldada ühte Masterit ja kuni 63 alamseadet. Seega toetab DeviceNet ülem-/alluv- ja peer-to-peer-suhtlust, kasutades I/O-d, aga ka selgesõnalisi sõnumeid jälgimiseks, juhtimiseks ja konfigureerimiseks. Seda võrguprotokolli kasutatakse automaatikatööstuses andmevahetuseks juhtseadmetega suhtlemise kaudu. See kasutab CAN-meediumikihi kaudu ühist tööstusprotokolli või CIP-i, et määratleda rakenduskiht mitmesuguste seadmeprofiilide katmiseks.

Järgmine diagramm näitab, kuidas sõnumeid seadmevõrgus seadmete vahel vahetatakse.

Devicenetis peaks enne sisend-/väljundandmeside toimumist seadmete vahel ülemseade esmalt ühenduma alamseadmetega, ühendades ühenduse objekti kirjeldava selgesõnalise sõnumi.

Ülaltoodud ühenduse puhul pakume selgesõnaliste sõnumite jaoks ühe ühenduse ja nelja I/O-ühenduse.

Seega sõltub see protokoll peamiselt ühendusmeetodi kontseptsioonist, kus põhiseade peaks ühenduma alamseadmega, sõltuvalt I/O andmete ja teabe vahetamise käsust. Põhijuhtseadme seadistamiseks on vaja lihtsalt 4 peamist sammu ja iga sammu funktsiooni selgitatakse allpool.

Lisage seade võrku

Siin peame andma võrku kaasatava alamseadme MAC ID.

Ühenduse seadistamine

Alamseadme puhul saate kontrollida I/O ühenduse tüüpi ja I/O andmete pikkust.

Looge ühendus

Kui ühendus on loodud, saavad kasutajad alustada suhtlemist alamseadmete kaudu.

Juurdepääs I/O andmetele

Kui alamseadmed on side loonud, pääseb I/O andmetele juurde samaväärse lugemis- või kirjutamisfunktsiooni kaudu.

Kui selge ühendus on loodud, kasutatakse ühendusrada laia teabe vahetamiseks, kasutades ühte sõlme teiste sõlmedega. Pärast seda saavad kasutajad luua I/O-ühendusi järgmise sammu jooksul. Kui sisend- ja väljundühendused on loodud, saab sisend- ja väljundandmeid lihtsalt DeviceNeti võrgus seadmete vahel vahetada, lähtudes põhiseadme nõudlusest. Seega pääseb ülemseade ligi alluva seadme sisend-/väljundandmetele ühe neljast I/O-ühenduse tehnikast. Alamseadme I/O andmete taastamiseks ja edastamiseks pole teeki mitte ainult lihtne kasutada, vaid see pakub ka paljusid DeviceNeti põhifunktsioone.

Deviceneti sõnumivorming

DeviceNeti protokoll kasutab lihtsalt tüüpilist originaalset CAN-i, eriti selle andmelingikihi jaoks. Nii et see on CAN-i jaoks andmesidekihis suhteliselt väikseim kulu, et DeviceNet muutuks sõnumite käsitlemisel väga tõhusaks. Deviceneti protokolli kaudu kasutatakse CIP-teadete pakkimiseks ja edastamiseks minimaalset võrgu ribalaiust ning selliste sõnumite edastamiseks on seadme kaudu vaja ka kõige vähem protsessori üldkulusid.

Kuigi CAN-i spetsifikatsioon määratleb erinevat tüüpi sõnumivormingud, nagu andme-, kaug-, ülekoormus- ja tõrkevormingud. DeviceNeti protokoll kasutab peamiselt ainult andmeraami. Seega on CAN-andmeraami sõnumivorming toodud allpool.

Ülaltoodud andmekaadris, kui kaadribiti algus on edastatud, koordineerivad kõik CAN-võrgu vastuvõtjad üleminekuga retsessiivsest domineerivasse olekusse.

Nii identifikaatori kui ka RTR (Remote Transmission Request) bitt kaadris moodustavad arbitraaživälja, mida kasutatakse lihtsalt meediumi prioriteedile juurdepääsu hõlbustamiseks. Kui seade edastab, kontrollib see ka iga edastatavat bitti korraga ja võtab vastu iga edastatud biti, et autentida edastatud andmeid ja võimaldada sünkroniseeritud edastuse otsest tuvastamist.

CAN-juhtimisväli sisaldab peamiselt 6-bitist, mille kahe biti sisu on fikseeritud ja ülejäänud 4-bitist kasutatakse peamiselt pikkusevälja jaoks, et määrata tulevane andmevälja pikkus vahemikus 0 kuni 8 baiti.
CAN-i andmeraamile järgneb CRC (Cyclic Redundancy Check) väli, et tuvastada kaadri vigu ja erinevaid kaadri vormingu eraldajaid.

Erinevat tüüpi vigade tuvastamise ja rikete piiramise tehnikate, näiteks CRC ja automaatsete korduskatsete kasutamisega saab vältida vigase sõlme häirimist n/w. CAN pakub äärmiselt tugevat veakontrolli ja rikkepiiramise võimet.

Tööriistad

DeviceNeti protokolli analüüsimiseks kasutatavad erinevad tööriistad hõlmavad tavalisi võrgukonfiguratsiooni tööriistu, nagu Synergeticu SyCon, Cutler-Hammeri NetSolver, Allen-Bradley RSNetworX, DeviceNet Detective ja CAN liiklusmonitorid või analüsaatorid, nagu Peaki CAN Explorer ja Vectori kanalisaator.

Vigade käsitlemine Deviceneti protokollis

Vigade käsitlemine on protseduur, mille abil reageeritakse programmis esinevatele tõrketingimustele ja taastub nendest. Kuna andmelingikihti haldab CAN, on vigase sõlme tuvastamise ja vigase sõlme väljalülitamisega seotud vigade käsitlemine CAN-võrguprotokolli kohane. Kuid vead seadmevõrgus tekivad peamiselt mõnel põhjusel, näiteks kui DeviceNeti seade pole korralikult ühendatud või kuvari seadmel võib olla probleeme. Nendest probleemidest ülesaamiseks tuleb järgida järgmist protseduuri.

• Ühendage DeviceNeti seade korralikult.
• Eraldage DeviceNeti kaabel.
• Iga kuvari toiteallikas peab mõõtma.
• Pinge tuleb reguleerida nimipinge vahemikus.
• Lülitage toide SISSE ja kontrollige, kas DeviceNeti seadme LED-tuli lülitub sisse.
• Kui DeviceNeti seadme LED-tuli on SISSE lülitatud, kontrollige LED-i vea üksikasju ja parandage viga vastavalt.
• Kui Deviceneti ükski LED-tuli pole sisse lülitatud, võib tuli olla defektne. Seetõttu peate kontrollima, kas pistiku tihvtid on katki või painutatud.
• Ühendage DeviceNet ühendusega tähelepanu kaudu.

Devicenet vs ControlNet

Erinevused Deviceneti ja ControlNeti vahel on loetletud allpool.

Devicenet vs Modbus

Erinevused Deviceneti ja Modbusi vahel on loetletud allpool.

Seadmevõrgu veakoodid

Allpool on loetletud DeviceNeti veakoodid alla 63 numbri ja üle 63 numbri. Siin nimetatakse < 63 numbrit sõlme numbriteks, samas kui > 63 numbrit nimetatakse veakoodideks või olekukoodideks. Enamik veakoode kehtivad ühele või mitmele seadmele. Nii et seda näidatakse nii koodi kui ka sõlme numbri vaheldumisi vilkumisega. Kui kuvada on vaja mitut koodi ja sõlme numbrit, siis kuvatakse need läbi sõlme numbrite järjekorras.

Järgmises loendis kirjeldavad värvidega koodid lihtsalt tähendusi

• Roheline värvikood näitab tavalisi või ebanormaalseid tingimusi, mis on põhjustatud kasutaja tegevusest.
• Sinine värvikood näitab vigu või ebatavalisi tingimusi.
• Punane värvikood näitab tõsiseid vigu ja vajab tõenäoliselt asendusskannerit.

Siin on allpool loetletud Deviceneti veakood koos nõutava toiminguga.

Kood vahemikus 00 kuni 63 (roheline värv): Ekraanil kuvatakse skanneri aadress.
Kood 70 (sinine värv): muutke skanneri kanali aadressi, mis on muidu vastuolus oleva seadme aadressiga.
Kood 71 (sinine värv): skannimisloend peab ümber konfigureerima ja kõrvaldama kõik ebaseaduslikud andmed.
Kood 72 (sinine värv): seade peab ühendusi kontrollima ja kinnitama.
Kood 73 (sinine värv): veenduge, et täpne seade on sellel sõlmenumbril, ja veenduge, et seade võrdub skannimisloendis oleva elektroonilise võtmega.
Kood 74 (sinine värv): kontrollige konfiguratsiooni vastuvõetamatu andme- ja võrguliikluse suhtes.
Kood 75 (roheline): looge ja laadige alla skannimisloend.
Kood 76 (roheline värv): looge ja laadige alla skannimisloend.
Kood 77 (sinine värv): skannimisloend või konfigureerige seade ümber õigete edastamis- ja vastuvõtuandmete suuruse jaoks.
Kood 78 (sinine värv): kaasake seade võrku või kustutage sellest.
Kood 79 (sinine värv): kontrollige, kas skanner on vähemalt ühe teise sõlme kaudu ühendatud sobivasse võrku.
Kood 80 (roheline värv): leidke skanneri käsuregistrist RUN-bitt ja lülitage PLC režiimi RUN.
Kood 81 (roheline värv): kontrollige nii PLC-programmi kui ka skanneri käsuregistreid.
Kood 82 (sinine värv): kontrollige seadme konfiguratsiooni.
Kood 83 (sinine värv): kontrollige skannimisloendi kirjet ja seadme konfiguratsiooni
Kood 84 (roheline värv): side käivitamine skannimisloendis seadmete kaupa
Kood 85 (sinine värv): seadke seade väiksema andmemahu jaoks.
Kood 86 (sinine värv): veenduge, et seadme olek ja konfiguratsioon.
Kood 87 (sinine värv): kontrollige esmase skanneri ja konfiguratsiooni ühendust.
Kood 88 (sinine värv): kontrollige skanneri ühendusi.
Kood 89 (sinine värv): kontrollige selle seadme paigutust / keelake ADR.
Kood 90 (roheline värv): veenduge, et skanneri PLC programm ja käsuregister on olemas
Kood 91 (sinine värv): kontrollige, kas süsteem on ebaõnnestunud
Kood 92 (sinine värv): kontrollige, kas tilkkaabel annab võrgutoite skanneri DeviceNeti pordi suunas.
Kood 95 (roheline): ärge eemaldage skannerit, kui FLASH-värskendus on pooleli.
Kood 97 (roheline värv): kontrollige skanneri redeliprogrammi ja käsuregistrit.
Kood 98 ja 99 (punane): asendage või hooldage oma moodul.
Kood E2, E4 ja E5 (punane): asendage või tagastage moodul.
Kood E9 (roheline värv): kontrollige taastamiseks käsuregistrit ja SDN-i tsükli võimsust.
Skänner on moodul, millel on ekraan, samas kui seade on mõni muu võrgusõlm, tavaliselt skanneri skannimisloendis alamseade. See võib olla veel üks skanneri orjarežiimi isiksus.

Deviceneti eelised

DeviceNeti protokolli eelised hõlmavad järgmist.

• Need protokollid on saadaval väiksemate kuludega, suure töökindlusega ja laialdaselt aktsepteeritud, võrgu ribalaiust kasutatakse väga tõhusalt ja võrgus on võimsust.
• Need on võimelised koguma suuri andmemahtusid, suurendamata oluliselt projekti kulusid.
• Paigaldamine võtab vähem aega.
• Ei ole kulukas võrreldes tavalise punkt-punkti juhtmestikuga.
• Mõnikord pakuvad DeviceNeti seadmed tavaliste või kommuteeritud seadmetega võrreldes rohkem juhtimisfunktsioone.
• Enamik Deviceneti seadmeid pakuvad väga kasulikke diagnostikaandmeid, mis muudavad süsteemid tõrkeotsingu väga lihtsamaks ja vähendavad seisakuid.
• Seda protokolli saab kasutada mis tahes arvuti või PLC või juhtimissüsteemidega.

DeviceNeti protokolli puudused hõlmavad järgmist.

• Nendel protokollidel on maksimaalne kaabli pikkus.
• Neil on piiratud sõnumi suurus ja piiratud ribalaius.
• 90–95% kõigist DeviceNeti probleemidest tekivad peamiselt kaabeldusprobleemide tõttu.
• Iga sõlme jaoks vähem seadmeid
• Sõnumi piiratud suurus.
• Kaabli vahemaa on oluliselt lühem.

DeviceNeti protokollirakendused

The DeviceNeti protokollirakendused sisaldama järgmist.

• DeviceNeti protokoll pakub ühendusi erinevate tööstuslike seadmete, nagu täiturmehhanismid, automatiseerimissüsteemid , andurid ja ka keerulised seadmed ilma sekkumiseta
• I/O plokid või moodulid.
• DeviceNeti protokolli kasutatakse tööstusautomaatika rakendustes.
• DeviceNeti võrguprotokolli kasutatakse automaatikatööstuses juhtseadmete ühendamiseks andmete vahetamiseks.
• DeviceNeti protokolli kasutatakse mootori juhtimiseks.
• See protokoll on rakendatav läheduse, lihtsate piirlülitite ja kollektorite juhtimiseks mõeldud surunuppude puhul,
• Seda kasutatakse keerulistes vahelduv- ja alalisvooluajamite rakendustes.

Seega on see ülevaade DeviceNetist mis on multi-drop, digitaalne Fieldbus võrk, mida kasutatakse mitmete seadmete (nt PLC-d, tööstuslikud kontrollerid, andurid, täiturid ja automaatikasüsteemid) ühendamiseks, pakkudes kasutajatele kuluefektiivset võrku lihtsate seadmete haldamiseks ja levitamiseks. arhitektuur. Siin on teile küsimus, mis on protokoll?