DeviceNet: architektúra, üzenetformátum, hibakódok, működés és alkalmazásai

A DeviceNet protokollt először az Allen-Bradley fejlesztette ki, amely jelenleg a Rockwell Automation márka tulajdonában van. Úgy döntöttek, hogy nyílt hálózattá teszik ezt a protokollt globálisan, harmadik fél gyártókkal történő népszerűsítésével. Most ezt a protokollt az ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) kezeli, amely lehetővé teszi a külső szállítók számára, és szabványokat fejleszt a hálózati protokoll . A DeviceNet egyszerűen a tetejére van rétegezve Controller Area Network (CAN) technológia, amelyet a Bosch fejlesztett ki. Vállalat. Az e technológia által alkalmazott technológia a ControlNettől származik, amelyet szintén Allen Bradley fejlesztett ki. Ez tehát a Devicenet története. Tehát ez a cikk egy áttekintést tárgyal a Devicenet protokoll – alkalmazásokkal való munka.

Mi az a DeviceNet Protocol?

A DeviceNet protokoll a hálózati protokollok egyik típusa, amelyet az automatizálási iparban használnak vezérlőeszközök összekapcsolásával adatcserére, mint pl. PLC-k , ipari vezérlők, érzékelő s, aktuátorok és automatizálási rendszerek különböző gyártóktól. Ez a protokoll egyszerűen a normál ipari protokollt használja egy CAN (Controller Area Network) médiarétegen keresztül, és leír egy alkalmazási réteget a különböző eszközprofilok lefedésére. A Devicenet protokoll fő alkalmazásai elsősorban biztonsági eszközök, adatcsere és nagy I/O vezérlőhálózatok.

Jellemzők

Az a Devicenet szolgáltatásai a következőket tartalmazzák.

• A DeviceNet protokoll egyszerűen legfeljebb 64 csomópontot támogat, beleértve a 2048 legtöbb eszközt.
• Az ebben a protokollban használt hálózati topológia egy buszvonal vagy trönk átmenő kábelek az eszközök csatlakoztatására.
• A fővonal bármely oldalán 121 ohmos értékű lezáró ellenállást használnak.
• Hidakat, átjátszókat, hirdetési átjárókat és útválasztókat használ.
• Támogatja a különböző módokat, mint például a master-slave, a peer-to-peer és a multi-master az adatok hálózaton belüli továbbításához.
• A jelet és a tápellátást is hasonló kábelen viszi.
• Ezeket a protokollokat áram alatt is lehet csatlakoztatni vagy eltávolítani a hálózatról.
• A DeviceNet protokoll egyszerűen támogatja a 8A-t a buszon, mivel a rendszer belsőleg nem biztonságos. és nagy teljesítményű kezelés.

Devicenet architektúra

A DeviceNet egy kommunikációs kapcsolat, amellyel ipari eszközöket, például induktív érzékelőket, végálláskapcsolókat, fotoelektromos eszközöket, nyomógombokat, jelzőlámpákat, vonalkód-leolvasókat, motorvezérlőket és kezelőfelületeket csatlakoztatnak a hálózathoz, elkerülve a bonyolult és költséges vezetékezést. Tehát a közvetlen kapcsolat jobb kommunikációt biztosít az eszközök között. Vezetékes I/O interfészek esetén az eszközszint elemzése nem lehetséges.

A DeviceNet protokoll egyszerűen támogatja az olyan topológiát, mint a fővonal vagy a drop-line, így a csomópontok könnyen csatlakoztathatók a fővonalhoz vagy közvetlenül a rövid ágakhoz. Minden DeviceNet hálózat lehetővé teszi számukra, hogy akár 64 csomópontot is csatlakozzanak, ahol egy csomópontot a fő „szkenner” használ, és a 63-as csomópontot alapértelmezett csomópontként 62 csomópont teszi félre, amelyek elérhetők az eszközök számára. A legtöbb ipari vezérlő azonban lehetővé teszi több DeviceNet hálózathoz való csatlakozást, amelyen keresztül a sz. Az egymással összekapcsolt csomópontok bővíthetők.

A Devicenet hálózati protokoll architektúrája alább látható. Ez a hálózat egyszerűen követi az OSI-modellt, amely 7 réteget használ a fizikaitól az alkalmazási rétegig. Ez a hálózat a CIP-n (Common Industrial Protocol) alapul, amely a kezdetektől a CIP három magasabb rétegét használja, míg az utolsó négy réteget a DeviceNet alkalmazására módosították.

A DeviceNet „fizikai rétege” főként csomópontok, kábelek, leágazások és lezáró ellenállások kombinációját tartalmazza a trönkvonal-dropline topológián belül.

Az adatkapcsolati réteg számára ez a hálózati protokoll a CAN (Controller Area Network) szabványt használja, amely egyszerűen kezeli az eszközök és vezérlők közötti összes üzenetet.

Ennek a protokollnak a hálózati és szállítási rétegei kapcsolatot létesítenek az eszközzel a kapcsolatazonosítókon keresztül, elsősorban a csomópontok számára, amelyek tartalmazzák az eszköz MAC azonosítóját és az üzenetazonosítót.

A csomópont egy érvényes tartományt címez a DeviceNet számára, amely 0 és 63 között van, és összesen 64 lehetséges kapcsolatot biztosít. Itt a kapcsolatazonosító fő előnye, hogy lehetővé teszi a DeviceNet számára, hogy felismerje a duplikált címeket azáltal, hogy ellenőrzi a MAC-azonosítót, és jelzi a kezelőnek, hogy javítani kell.

A DeviceNet hálózat nemcsak csökkenti a vezetékezési és karbantartási költségeket, mivel kevesebb vezetékezést igényel, hanem lehetővé teszi a DeviceNet hálózattal kompatibilis eszközök használatát különböző gyártóktól. Ez a hálózati protokoll a Controller Area Network vagy CAN-on alapul, amely kommunikációs protokollként ismert. Főleg a terepi eszközök közötti maximális rugalmasság és a különböző gyártók közötti interoperabilitás érdekében fejlesztették ki.

Ez a hálózat egy eszközbusz-hálózatként van felszerelve, amelynek jellemzői a bájtszintű kommunikáció és a nagy sebesség, amely analóg berendezések kommunikációját és nagy diagnosztikai teljesítményt tartalmaz a hálózati eszközökön keresztül. A DeviceNet hálózat legfeljebb 64 eszközt tartalmaz, köztük egyetlen eszközt minden csomópontcímen, amely 0 és 63 között kezdődik.

Ebben a hálózatban két szabványos kábelt használnak vastag és vékony. Vastag kábelt használnak a fővonalhoz, míg a vékony kábelt a cseppvezetékhez. A legnagyobb kábelhossz elsősorban az átvitel sebességétől függ. Ezek a kábelek általában négy színű kábelt tartalmaznak, például fekete, piros, kék és fehér. A fekete kábel 0 V-os tápegységhez, a piros kábel +24 V-os tápegységhez, a kék színű kábel CAN alacsony jelhez, a fehér színű kábel CAN High jelhez való.

Hogyan működik a Devicenet?

A DeviceNet a használatával működik CAN (Controller Area Network) adatkapcsolati rétegéhez és hasonló hálózati technológiát használnak az autóipari járművekben az okoseszközök közötti kommunikációs célokra. A DeviceNet egyszerűen legfeljebb 64 csomópontot támogat csak a DeviceNet hálózaton. Ez a hálózat egyetlen mestert és legfeljebb 63 szolgát tartalmazhat. Tehát a DeviceNet támogatja a Master/Slave és a peer-to-peer kommunikációt I/O használatával, valamint az explicit üzenetküldést a figyeléshez, vezérléshez és konfiguráláshoz. Ezt a hálózati protokollt az automatizálási iparban használják adatcserére vezérlőeszközökkel való kommunikációval. A Common Industrial Protocolt vagy a CIP-t használja CAN médiarétegen keresztül, hogy meghatározzon egy alkalmazási réteget a különféle eszközprofilok lefedésére.

A következő ábra azt mutatja be, hogyan történik az üzenetek cseréje az eszközök között az eszközhálózaton belül.

A Devicenetben, mielőtt a bemeneti/kimeneti adatkommunikáció megtörténne az eszközök között, a mester eszköznek először kapcsolódnia kell a szolga eszközökhöz a csatlakozási objektumot leíró kifejezett üzenettel.

A fenti összefüggésben egyszerűen egyetlen kapcsolatot biztosítunk az explicit üzenetekhez és négy I/O kapcsolatot.

Tehát ez a protokoll főként a csatlakozási módszer koncepciójától függ, ahol a mester eszköznek kapcsolódnia kell a szolga eszközhöz az I/O adatok és információcsere parancstól függően. A fő vezérlőeszköz beállításához mindössze 4 fő lépés szükséges, és az alábbiakban minden lépésfunkciót ismertetünk.

Eszköz hozzáadása a hálózathoz

Itt meg kell adnunk a szolga eszköz MAC azonosítóját a hálózatba való felvételhez.

Csatlakozás konfigurálása

Slave eszközök esetén ellenőrizheti az I/O kapcsolat típusát és az I/O adatok hosszát.

Kapcsolat létrehozása

A kapcsolat létrejötte után a felhasználók megkezdhetik a kommunikációt a slave eszközökön keresztül.

Hozzáférés az I/O adatokhoz

Ha a kommunikációt a slave eszközök végzik, az I/O adatok egyenértékű olvasási vagy írási funkción keresztül érhetők el.

Az explicit kapcsolat létrehozása után a kapcsolati sávot széles körű információcserére használják az egyik csomóponton keresztül a többi csomóponthoz. Ezt követően a felhasználók a következő lépésben létrehozhatják az I/O kapcsolatokat. Az I/O kapcsolatok létrejöttekor az I/O adatok egyszerűen cserélhetők az eszközök között a DeviceNet hálózaton belül, a mester eszköz igényei alapján. Tehát a mester eszköz a szolga eszköz I/O adataihoz a négy I/O csatlakozási technika egyikével fér hozzá. A slave I/O adatainak helyreállításához és továbbításához a könyvtár nemcsak egyszerűen használható, hanem a DeviceNet számos Master funkcióját is biztosítja.

Devicenet üzenetformátum

A DeviceNet protokoll egyszerűen tipikus, eredeti CAN-t használ, különösen az adatkapcsolati réteghez. Tehát ez a minimális többletköltség, amelyre a CAN-nak szüksége van az adatkapcsolati rétegben, hogy a DeviceNet nagyon hatékony legyen az üzenetek kezelése során. A Devicenet protokollon keresztül a legkisebb hálózati sávszélességet használják fel a CIP-üzenetek csomagolására és továbbítására, valamint a legkevesebb processzorráfordítás szükséges egy eszközön keresztül az ilyen üzenetek továbbításához.

Annak ellenére, hogy a CAN specifikációja különböző típusú üzenetformátumokat határoz meg, mint például adat, távoli, túlterhelés és hiba. A DeviceNet protokoll többnyire csak az adatkeretet használja. Tehát a CAN adatkeret üzenetformátuma alább látható.

A fenti adatkeretben, ha egy keret-bit indítása megtörténik, akkor a CAN hálózaton keresztül az összes vevő koordinálja a recesszívből a domináns állapotba való átmenetet.

Mind az Identifier, mind az RTR (Remote Transmission Request) bit a keretben alkotja az arbitrációs mezőt, amelyet egyszerűen a média hozzáférési prioritásainak elősegítésére használnak. Ha egy eszköz küld, akkor minden általa továbbított bitet egyszerre ellenőrzi, és minden továbbított bitet fogad, hogy hitelesítse a továbbított adatokat, és lehetővé tegye a szinkronizált átvitel közvetlen észlelését.

A CAN vezérlőmező főleg 6 bitet tartalmaz, ahol a két bites tartalom rögzített, a fennmaradó 4 bitet pedig főként egy hosszmezőként használják, hogy meghatározzák az adatmező hosszát 0 és 8 bájt között.
A CAN adatkeretét a CRC (Cyclic Redundancy Check) mező követi a kerethibák és a különböző keretformázási határolók azonosítására.

Különféle hibaészlelés, valamint hibabehatárolási technikák, például CRC és automatikus újrapróbálkozások használatával elkerülhető, hogy egy hibás csomópont megzavarja az n/w-t. A CAN rendkívül robusztus hibaellenőrzést és hibabehatárolási kapacitást biztosít.

Eszközök

A DeviceNet protokoll elemzéséhez használt különféle eszközök közé tartoznak az olyan általános hálózati konfigurációs eszközök, mint a Synergetic SyCon, Cutler-Hammer NetSolver, Allen-Bradley RSNetworX, DeviceNet Detective és CAN forgalomfigyelők vagy elemzők, mint például a Peak CAN Explorer és Vector Canalyzer.

Hibakezelés a Devicenet protokollban

A hibakezelés a programon belüli hibaállapotokra való reagálás és az azokból való helyreállítás folyamata. Mivel az adatkapcsolati réteget a CAN kezeli, a hibás csomópont észlelésével és a hibás csomópont leállításával kapcsolatos hibakezelés a CAN hálózati protokoll szerint történik. A DeviceNet hibái azonban főként bizonyos okok miatt fordulnak elő, például ha a DeviceNet egysége nincs megfelelően csatlakoztatva, vagy a kijelző egysége hibás lehet. A problémák megoldásához a következő eljárást kell követni.

• Csatlakoztassa megfelelően a DeviceNet egységet.
• Válassza le a DeviceNet kábelét.
• Minden kijelzőegységhez mérni kell a tápegységet.
• A feszültséget a névleges feszültség tartományába kell beállítani.
• Kapcsolja BE a tápellátást, és ellenőrizze, hogy a DeviceNet egység LED-je BE világít-e.
• Ha a DeviceNet egység LED-je BE van kapcsolva, győződjön meg arról, hogy a LED hibája részletezett, és ennek megfelelően javítsa ki a hibát.
• Ha a Deviceneten egyetlen LED sem világít, akkor a lámpa hibás lehet. Ezért ellenőriznie kell, hogy a csatlakozó érintkezői eltörtek-e vagy meghajlottak-e.
• Csatlakoztassa a DeviceNetet a kapcsolathoz a figyelem segítségével.

Devicenet vs ControlNet

Az alábbiakban felsoroljuk a Devicenet és a ControlNet közötti különbségeket.

Devicenet vs Modbus

Az alábbiakban felsoroljuk a Devicenet és a Modbus közötti különbségeket.

Devicenet hibakódok

Az alábbiakban felsoroljuk a 63 alatti és a 63 feletti számok DeviceNet hibakódjait. Itt a < 63 számot csomópontszámnak nevezzük, míg a > 63 számot hibakódnak vagy állapotkódnak nevezzük. A legtöbb hibakód egy vagy több eszközre vonatkozik. Tehát ezt a kód és a csomópontszám felváltva villogása mutatja. Ha több kódot és csomópontszámot kell megjeleníteni, akkor a kijelzés a csomópontok számsorrendjében végighalad.

A következő listában a színekkel ellátott kódok egyszerűen leírják a jelentéseket

• A zöld színkód normál vagy abnormális állapotokat jelez, amelyeket a felhasználó tevékenysége okoz.
• A kék színkód hibákat vagy rendellenes állapotokat jelez.
• A piros színkód súlyos hibákat jelez, és valószínűleg cserélni kell a szkennert.

Az alábbiakban egy Devicenet hibakód található a szükséges művelettel.

Kód 00 és 63 között (zöld szín): A kijelzőn a lapolvasó címe látható.
70-es kód (kék szín): Módosítsa a szkenner csatorna címét, amely egyébként ütközik az eszköz címével.
71-es kód (kék szín): A szkennelési listának újra kell konfigurálnia és meg kell szüntetnie az illegális adatokat.
72-es kód (kék szín): Az eszköznek ellenőriznie kell a kapcsolatokat.
73-as kód (kék szín): Győződjön meg arról, hogy a pontos eszköz ezen a csomópontszámon van, és győződjön meg arról, hogy az eszköz megegyezik a szkennelési listán szereplő elektronikus kulccsal.
74-es kód (kék szín): Ellenőrizze a konfigurációt az elfogadhatatlan adat- és hálózati forgalom szempontjából.
75-ös kód (zöld szín): Készítse el és töltse le a szkennelési listát.
76-os kód (zöld szín): Készítse el és töltse le a szkennelési listát.
77-es kód (kék szín): Szkennelési lista vagy Konfigurálja újra az eszközt a megfelelő átviteli és fogadási adatok méretéhez.
78-as kód (kék szín): Az eszköz felvétele vagy törlése a hálózatból.
79-es kód (kék szín): Ellenőrizze, hogy a lapolvasó csatlakozik-e a megfelelő hálózathoz legalább egy másik csomóponton keresztül.
80-as kód (zöld szín): Keresse meg a RUN bitet a szkenner parancsregiszterében, és állítsa a PLC-t RUN módba.
81-es kód (zöld szín): Ellenőrizze a PLC programot és a szkenner parancsregisztereit.
82-es kód (kék szín): Ellenőrizze az eszköz konfigurációját.
83-as kód (kék szín): Győződjön meg arról, hogy a szkennelési lista bejegyzést kapott, és ellenőrizze az eszköz konfigurációját
84-es kód (zöld szín): A szkennelési listán belüli kommunikáció inicializálása eszközökönként
85-ös kód (kék szín): Rendezzük el a készüléket kisebb adatméretre.
86-os kód (kék szín): Az eszköz állapotának és konfigurációjának biztosítása.
87-es kód (kék szín): Ellenőrizze az elsődleges szkenner csatlakoztatását és a konfigurációt.
88-as kód (kék szín): Ellenőrizze a szkenner csatlakozásait.
89-es kód (kék szín): Ellenőrizze az ADR elrendezését/letiltása ennél az eszköznél.
90-es kód (zöld szín): Győződjön meg arról, hogy a szkenner PLC-program- és parancsregisztere
91-es kód (kék szín): Ellenőrizze a rendszert, hogy vannak-e meghibásodott eszközök
92-es kód (kék szín): Ellenőrizze, hogy a cseppkábel biztosít-e hálózati tápellátást a szkenner DeviceNet portja felé.
95-ös kód (zöld szín): Ne távolítsa el a lapolvasót, amikor a FLASH frissítés folyamatban van.
97-es kód (zöld szín): Ellenőrizze a szkenner létraprogramját és parancsregiszterét.
98 és 99 kód (piros szín): Cserélje ki vagy javítsa ki a modult.
E2, E4 és E5 kód (piros szín): Cserélje ki vagy küldje vissza a modult.
E9 kód (zöld szín): Ellenőrizze a parancsregisztert és a ciklus teljesítményét az SDN-n a helyreállításhoz.
A szkenner a kijelzővel rendelkező modul, míg az Eszköz egy másik csomópont a hálózaton, általában egy szolgaeszköz a szkenner szkennerlistáján. Ez lehet a lapolvasó egy újabb rabszolga módú személyisége.

A Devicenet előnyei

A DeviceNet protokoll előnyei a következők.

• Ezek a protokollok olcsóbban érhetők el, nagy megbízhatósággal és széles körben elfogadottak, a hálózati sávszélességet nagyon hatékonyan használják, és a hálózaton rendelkezésre áll az energia.
• Ezek nagy mennyiségű adat gyűjtésére képesek anélkül, hogy jelentősen megnövelnék a projekt költségeit.
• A telepítés kevesebb időt vesz igénybe.
• Nem költséges a normál pont-pont vezetékezéshez képest.
• Néha a DeviceNet eszközök több vezérlési funkciót biztosítanak, mint a normál vagy kapcsolt eszközök.
• A legtöbb Devicenet eszköz nagyon hasznos diagnosztikai adatokat biztosít, amelyek megkönnyítik a rendszerek hibaelhárítását és csökkentik az állásidőt.
• Ez a protokoll bármilyen PC-vel, PLC-vel vagy alapú vezérlőrendszerrel használható.

A DeviceNet protokoll hátrányai a következők.

• Ezek a protokollok maximális kábelhosszúak.
• Korlátozott üzenetmérettel és korlátozott sávszélességgel rendelkeznek.
• A DeviceNet-problémák 90–95%-a főként kábelezési probléma miatt következik be.
• Kevesebb eszköz minden csomóponthoz
• Az üzenet korlátozott mérete.
• A kábeltávolság lényegesen rövidebb.

DeviceNet protokollalkalmazások

Az DeviceNet protokollalkalmazások a következőket tartalmazzák.

• A DeviceNet protokoll kapcsolatot biztosít különböző ipari eszközök, például működtetők, automatizálási rendszerek , szenzorok és bonyolult eszközök is, beavatkozás nélkül
• I/O blokkok vagy modulok.
• A DeviceNet protokollt ipari automatizálási alkalmazásokban használják.
• A DeviceNet hálózati protokollt az automatizálási iparban használják vezérlőeszközök adatcseréhez való összekapcsolására.
• A DeviceNet protokollt a motor vezérlésére használják.
• Ez a protokoll alkalmazható közelségben, egyszerű végálláskapcsolókban és nyomógombokban az elosztók vezérlésére,
• Ezt összetett AC és DC hajtási alkalmazásokban használják.

Tehát ez az a DeviceNet áttekintése Ez egy multi-drop, digitális Fieldbus hálózat, amelyet több gyártótól származó eszközök, például PLC-k, ipari vezérlők, érzékelők, aktuátorok és automatizálási rendszerek összekapcsolására használnak azáltal, hogy költséghatékony hálózatot biztosítanak a felhasználóknak az egyszerű eszközök kezeléséhez és elosztásához. az építészet. Itt egy kérdés, hogy mi az a protokoll?