DeviceNet: architectuur, berichtindeling, foutcodes, werking en toepassingen

Het DeviceNet-protocol werd in eerste instantie ontwikkeld door Allen-Bradley, nu eigendom van het merk Rockwell Automation. Er werd besloten om er een open netwerk van te maken door dit protocol wereldwijd te promoten bij externe leveranciers. Dit protocol wordt nu beheerd door ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) en stelt externe leveranciers in staat en ontwikkelt standaarden om de netwerkprotocol . DeviceNet is eenvoudig gelaagd bovenop de Controller Area Network (CAN) technologie die door Bosch is ontwikkeld. Bedrijf. De technologie die door deze technologie wordt gebruikt, is van ControlNet, dat ook is ontwikkeld door Allen Bradley. Dit is dus de geschiedenis van Devicenet. Dus dit artikel bespreekt een overzicht van a Devicenet-protocol – werken met applicaties.

Wat is het DeviceNet-protocol?

DeviceNet-protocol is een type netwerkprotocol dat wordt gebruikt in de automatiseringsindustrie door besturingsapparaten met elkaar te verbinden voor het uitwisselen van gegevens zoals: PLC's , industriële regelaars, sensor s, actuatoren & automatiseringssystemen van verschillende leveranciers. Dit protocol gebruikt gewoon het normale industriële protocol via een CAN-medialaag (Controller Area Network) en beschrijft een applicatielaag om verschillende apparaatprofielen te dekken. De belangrijkste toepassingen van het Devicenet-protocol zijn voornamelijk veiligheidsapparatuur, gegevensuitwisseling en grote I/O-besturingsnetwerken.

Functies

De kenmerken van Devicenet omvatten het volgende.

• Het DeviceNet-protocol ondersteunt eenvoudig maximaal 64 nodes, inclusief het 2048 hoogste aantal apparaten.
• De netwerktopologie die in dit protocol wordt gebruikt, is een buslijn of trunk door middel van drop-kabels voor het aansluiten van de apparaten.
• Aan elke kant van de hoofdlijn wordt een afsluitweerstand met een waarde van 121 ohm gebruikt.
• Het maakt gebruik van bruggen, repeaters en gateways voor advertenties en routers.
• Het ondersteunt verschillende modi zoals master-slave, peer-to-peer en multi-master om gegevens binnen het netwerk te verzenden.
• Het draagt ​​zowel het signaal als de stroom over een vergelijkbare kabel.
• Deze protocollen kunnen ook onder stroom worden aangesloten of verwijderd van het netwerk.
• Het DeviceNet-protocol ondersteunt eenvoudig 8A op de bus omdat het systeem intrinsiek niet veilig is.

Devicenet-architectuur

DeviceNet is een communicatieverbinding die wordt gebruikt om industriële apparaten zoals inductieve sensoren, eindschakelaars, foto-elektrische apparaten, drukknoppen, indicatielampjes, barcodelezers, motorcontrollers en operatorinterfaces aan te sluiten op een netwerk door complexe en dure bedrading te vermijden. Directe connectiviteit zorgt dus voor betere communicatie tussen apparaten. Bij bedrade I/O-interfaces is een analyse van het apparaatniveau niet mogelijk.

Het DeviceNet-protocol ondersteunt eenvoudig een topologie zoals trunk-line of drop-line, zodat knooppunten eenvoudig kunnen worden aangesloten op de hoofdlijn of korte vertakkingen. Elk DeviceNet-netwerk stelt hen in staat om maximaal 64 knooppunten aan te sluiten waar een knooppunt wordt gebruikt door de master-'scanner' en knooppunt 63 wordt apart gezet als het standaardknooppunt door 62 knooppunten die toegankelijk zijn voor de apparaten. Maar met de meeste industriële controllers kan verbinding worden gemaakt met verschillende DeviceNet-netwerken waarbij de nr. knooppunten die met elkaar verbonden zijn, kunnen worden uitgebreid.

De architectuur van het Devicenet-netwerkprotocol wordt hieronder weergegeven. Dit netwerk volgt eenvoudig het OSI-model dat 7 lagen gebruikt, van fysieke tot applicatielagen. Dit netwerk is gebaseerd op het CIP (Common Industrial Protocol) dat vanaf het begin gebruik maakt van de drie hogere lagen van CIP, terwijl de laatste vier lagen zijn aangepast aan de toepassing van DeviceNet.

De 'fysieke laag' van DeviceNet omvat voornamelijk een combinatie van knooppunten, kabels, aftakkingen en afsluitweerstanden binnen een trunkline-dropline-topologie.

Voor de datalinklaag maakt dit netwerkprotocol gebruik van de CAN-standaard (Controller Area Network) die eenvoudig alle berichten tussen apparaten en controllers afhandelt.

De netwerk- en transportlagen van dit protocol zullen een verbinding tot stand brengen door het apparaat via verbindings-ID's, voornamelijk voor de knooppunten die een MAC-ID van een apparaat en een bericht-ID bevatten.

Het knooppunt adresseert een geldig bereik voor DeviceNet dat varieert van 0 tot 63, wat in totaal 64 mogelijke verbindingen biedt. Hier is het belangrijkste voordeel van de verbindings-ID dat DeviceNet dubbele adressen kan herkennen door de MAC-ID te controleren en aan de operator te signaleren dat deze moet worden gerepareerd.

Het DeviceNet-netwerk verlaagt niet alleen de bedradings- en onderhoudskosten omdat er minder bedrading nodig is, maar maakt ook DeviceNet-netwerkcompatibele apparaten van verschillende fabrikanten mogelijk. Dit netwerkprotocol is gebaseerd op het Controller Area Network of CAN dat bekend staat als communicatieprotocol. Het is voornamelijk ontwikkeld voor maximale flexibiliteit tussen veldapparatuur en interoperabiliteit tussen verschillende fabrikanten.

Dit netwerk is georganiseerd als een apparaatbusnetwerk waarvan de kenmerken communicatie op byteniveau en hoge snelheid zijn, dat analoge apparatuurcommunicatie en een hoog diagnostisch vermogen via de netwerkapparaten bevat. Een DeviceNet-netwerk omvat maximaal 64 apparaten, inclusief een enkel apparaat op elk knooppuntadres dat begint van 0 – 63.

Er zijn twee standaard type kabels die in dit netwerk dik en dun worden gebruikt. Dikke kabel wordt gebruikt voor de trunklijn, terwijl de dunne kabel wordt gebruikt voor de dropline. De hoogste kabellengte hangt vooral af van de transmissiesnelheid. Deze kabels bevatten normaal gesproken vier kleuren kabels, zoals zwart, rood, blauw en wit. De zwarte kabel is voor een 0V voeding, de rode kabel is voor een +24 V voeding, de blauwe kabel is voor een CAN low signaal en de witte kabel is voor een CAN High signaal.

Hoe werkt Devicenet?

DeviceNet werkt door gebruik te maken van CAN (Controller Area Network) voor zijn datalinklaag en soortgelijke netwerktechnologie wordt gebruikt in auto's voor communicatiedoeleinden tussen slimme apparaten. DeviceNet ondersteunt eenvoudig maximaal 64 nodes op alleen het DeviceNet-netwerk. Dit netwerk kan een enkele master en maximaal 63 slaves bevatten. DeviceNet ondersteunt dus master/slave- en peer-to-peer-communicatie door gebruik te maken van I/O en expliciete berichtenuitwisseling voor monitoring, besturing en configuratie. Dit netwerkprotocol wordt in de automatiseringsindustrie gebruikt voor gegevensuitwisseling door communicatie met besturingsapparaten. Het gebruikt het Common Industrial Protocol of CIP over een CAN-medialaag om een ​​applicatielaag te definiëren voor het afdekken van een verscheidenheid aan apparaatprofielen.

Het volgende diagram laat zien hoe de berichten worden uitgewisseld tussen apparaten binnen het apparaatnet.

Voordat er in Devicenet invoer/uitvoer-gegevenscommunicatie plaatsvindt tussen de apparaten, moet het hoofdapparaat eerst verbinding maken met slave-apparaten met de verbinding van een expliciet bericht om het verbindingsobject te beschrijven.

In de bovenstaande verbinding bieden we eenvoudig een enkele verbinding voor expliciete berichten en vier I/O-verbindingen.

Dit protocol hangt dus voornamelijk af van het concept van de verbindingsmethode waar het master-apparaat verbinding moet maken met het slave-apparaat, afhankelijk van de opdracht I/O-gegevens en informatie-uitwisseling. Om een ​​hoofdbesturingsapparaat in te stellen, zijn er slechts 4 hoofdstappen nodig en elke stapfunctie wordt hieronder uitgelegd.

Apparaat aan netwerk toevoegen

Hier moeten we de MAC-ID van het slave-apparaat opgeven om in het netwerk op te nemen.

Verbinding configureren

Voor een slave-apparaat kunt u het type I/O-verbinding en de lengte van I/O-gegevens verifiëren.

Verbinding tot stand brengen

Zodra de verbinding tot stand is gebracht, kunnen gebruikers beginnen te communiceren via slave-apparaten.

Toegang tot I/O-gegevens

Zodra de communicatie is uitgevoerd door slave-apparaten, kunnen de I/O-gegevens worden benaderd via een gelijkwaardige lees- of schrijffunctie.

Zodra de expliciete verbinding is gemaakt, wordt de verbindingsstrook gebruikt voor het uitwisselen van brede informatie met behulp van één knooppunt naar de andere knooppunten. Daarna kunnen gebruikers de I/O-verbindingen maken in de volgende stap. Wanneer I/O-verbindingen worden gemaakt, kunnen I/O-gegevens eenvoudig worden uitgewisseld tussen apparaten binnen het DeviceNet-netwerk op basis van de vraag van het masterapparaat. Het master-apparaat heeft dus toegang tot de I/O-gegevens van het slave-apparaat met een van de vier I/O-verbindingstechnieken. Om de I/O-gegevens van de slave te herstellen en te verzenden, is de bibliotheek niet alleen eenvoudig te gebruiken, maar biedt ze ook veel masterfuncties van DeviceNet.

Devicenet-berichtindeling

Het DeviceNet-protocol gebruikt gewoon typische, originele CAN, vooral voor de Data Link-laag. Dit is dus de vrij minste overhead die CAN nodig heeft op de Data Link-laag, zodat DeviceNet zeer efficiënt wordt bij het verwerken van berichten. Via het Devicenet-protocol wordt de minste netwerkbandbreedte gebruikt voor het verpakken en verzenden van CIP-berichten en er is ook de minste processoroverhead nodig via een apparaat om dergelijke berichten te verzenden.

Hoewel de specificatie van CAN verschillende soorten berichtformaten definieert, zoals data, remote, overload & error. Het DeviceNet-protocol gebruikt voornamelijk alleen het dataframe. Dus het berichtformaat voor CAN-dataframe wordt hieronder gegeven.

In het bovenstaande dataframe, zodra een begin van frame-bit is verzonden, zullen alle ontvangers via een CAN-netwerk coördineren met de overgang naar de dominante toestand van de recessieve.

Zowel de Identifier als de RTR-bit (Remote Transmission Request) in het frame vormen het arbitrageveld dat eenvoudig wordt gebruikt om de mediatoegangsprioriteit te helpen. Zodra een apparaat verzendt, controleert het ook elk bit dat het in één keer verzendt en ontvangt het elk verzonden bit om de verzonden gegevens te verifiëren en directe detectie van gesynchroniseerde verzending mogelijk te maken.

Het CAN-besturingsveld omvat voornamelijk 6-bits waarbij de inhoud van de twee bits vast is en de resterende 4-bits voornamelijk worden gebruikt voor een lengteveld om de toekomstige lengte van het gegevensveld van 0 tot 8 bytes te specificeren.
Het dataframe van CAN wordt gevolgd door het CRC-veld (Cyclic Redundancy Check) om framefouten en verschillende scheidingstekens voor frameopmaak te identificeren.

Door verschillende soorten foutdetectie te gebruiken, evenals technieken voor foutbeperking, zoals CRC en automatische nieuwe pogingen, kan worden voorkomen dat een defect knooppunt de n/w verstoort. CAN biedt extreem robuuste foutcontrole en foutbeperkingscapaciteit.

Hulpmiddelen

De verschillende tools die worden gebruikt om het DeviceNet-protocol te analyseren, omvatten algemene netwerkconfiguratietools zoals Synergetic's SyCon, Cutler-Hammer's NetSolver, Allen-Bradley's RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN-verkeersmonitors of analysatoren zoals Peak's CAN Explorer & Vector's Canalyser.

Foutafhandeling in Devicenet-protocol

Foutafhandeling is de procedure om te reageren op en te herstellen van de foutcondities binnen het programma. Aangezien de datalinklaag wordt afgehandeld door CAN, is de foutafhandeling met betrekking tot de detectie van een defect knooppunt en het afsluiten van het defecte knooppunt volgens het CAN-netwerkprotocol. Maar de fouten in het apparaatnet treden voornamelijk op vanwege een aantal redenen, zoals wanneer de eenheid van DeviceNet niet correct is aangesloten of de eenheid van een beeldscherm problemen kan hebben. Om deze problemen op te lossen, moet de volgende procedure worden gevolgd.

• Sluit de DeviceNet-eenheid correct aan.
• Scheid de kabel van DeviceNet.
• Voor elke display unit moet de voeding gemeten worden.
• De spanning moet worden aangepast in het bereik van de nominale spanning.
• Schakel de stroom in en controleer of de LED van de DeviceNet-eenheid AAN gaat.
• Als de LED van de DeviceNet-eenheid AAN is, controleer dan of de LED-foutdetails zijn en corrigeer het probleem dienovereenkomstig.
• Als er geen LED's op Devicenet zijn ingeschakeld, is het licht mogelijk defect. Controleer dus of er connectorpinnen gebroken of verbogen zijn.
• Verbind het DeviceNet met de aansluiting via attention.

Devicenet versus ControlNet

De verschillen tussen Devicenet en ControlNet staan ​​hieronder vermeld.

Devicenet versus Modbus

Het verschil tussen Devicenet en Modbus wordt hieronder vermeld.

Devicenet-foutcodes

De DeviceNet-foutcodes van onder 63 nummers en boven 63 nummers worden hieronder vermeld. Hier staan ​​<63 nummers bekend als knooppuntnummers, terwijl >63 nummers bekend staan ​​als foutcodes of statuscodes. De meeste foutcodes zijn van toepassing op één of meer apparaten. Dit wordt dus getoond door afwisselend de code en het knooppuntnummer te laten knipperen. Als er meerdere codes en knooppuntnummers moeten worden weergegeven, bladert het display er doorheen binnen de volgorde van het knooppuntnummer.

In de volgende lijst beschrijven de codes met kleuren eenvoudig de betekenissen:

• De groene kleurcode toont normale of abnormale omstandigheden die worden veroorzaakt door de actie van de gebruiker.
• De blauwe kleurcode geeft fouten of abnormale omstandigheden aan.
• De rode kleurcode vertoont ernstige fouten en heeft waarschijnlijk een vervangende scanner nodig.

Hier wordt hieronder een Devicenet-foutcode met de vereiste actie weergegeven.

Code van 00 tot 63 (Groene kleur): Het display toont het adres van de scanner.
Code 70 (blauwe kleur): wijzig het adres van het scannerkanaal, anders conflicterend adres van het apparaat.
Code 71 (blauwe kleur): de scanlijst moet alle illegale gegevens opnieuw configureren en verwijderen.
Code 72 (blauwe kleur): het apparaat moet verbindingen controleren en verifiëren.
Code 73 (blauwe kleur): Bevestig dat het exacte apparaat op dit knooppuntnummer staat en zorg ervoor dat het apparaat gelijk is aan de elektronische sleutel zoals gerangschikt in de scanlijst.
Code 74 (blauwe kleur): Controleer de configuratie op onacceptabel data- en netwerkverkeer.
Code 75 (Groene kleur): Maak en download de scanlijst.
Code 76 (Groene kleur): Maak en download de scanlijst.
Code 77 (blauwe kleur): scanlijst of configureer het apparaat opnieuw voor de juiste gegevensgroottes voor verzenden en ontvangen.
Code 78 (blauwe kleur): het apparaat opnemen in of verwijderen uit het netwerk.
Code 79 (Blauwe kleur): Controleer of de scanner door minimaal één ander knooppunt is aangesloten op een geschikt netwerk.
Code 80 (Groene kleur): Zoek de RUN-bit in het scanneropdrachtregister en zet PLC in de RUN-modus.
Code 81 (Groene kleur): Controleer het PLC-programma en de commandoregisters van de scanner.
Code 82 (blauwe kleur): Controleer de configuratie van het apparaat.
Code 83 (blauwe kleur): zorg ervoor dat de scanlijst is ingevoerd en verifieer de configuratie van het apparaat
Code 84 (Groene kleur): Initialisatie van communicatie binnen de scanlijst door apparaten
Code 85 (blauwe kleur): rangschik het apparaat voor een kleinere gegevensgrootte.
Code 86 (blauwe kleur): Zorg voor apparaatstatus en configuratie.
Code 87 (blauwe kleur): Controleer de aansluiting van de primaire scanner en configuratie.
Code 88 (blauwe kleur): Controleer de aansluitingen van de scanner.
Code 89 (blauwe kleur): Controleer de regeling/deactiveer ADR voor dit apparaat.
Code 90 (Groene kleur): Zorg ervoor dat het PLC-programma en het commandoregister van de scanner
Code 91 (blauwe kleur): controleer het systeem op defecte apparaten
Code 92 (blauwe kleur): Controleer of de drop-kabel netwerkvoeding levert aan de poort van scanner DeviceNet.
Code 95 (Groene kleur): Verwijder de scanner niet wanneer de FLASH-update bezig is.
Code 97 (Groene kleur): Controleer het ladderprogramma & commandoregister van de scanner.
Code 98 & 99 (rode kleur): Vervang of onderhoud uw module.
Code E2, E4 & E5 (rode kleur): module vervangen of retourneren.
Code E9 (Groene kleur): Controleer het commandoregister en de kracht van de cyclus op SDN om te herstellen.
De scanner is de module die het display heeft, terwijl het apparaat een ander knooppunt op het netwerk is, normaal gesproken een slave-apparaat in de scanlijst van de scanner. Dit kan nog een persoonlijkheid in de slave-modus van de scanner zijn.

Voordelen van Devicenet

De voordelen van het DeviceNet-protocol omvatten de volgende.

• Deze protocollen zijn beschikbaar tegen lagere kosten, hebben een hoge betrouwbaarheid en worden wijdverbreid geaccepteerd, de netwerkbandbreedte wordt zeer efficiënt gebruikt en er is stroom op het netwerk beschikbaar.
• Deze zijn in staat om grote hoeveelheden data te verzamelen zonder de kosten van het project aanzienlijk te verhogen.
• Het installeren kost minder tijd.
• Niet duur in vergelijking met normale point-to-point bedrading.
• Soms bieden DeviceNet-apparaten meer besturingsfuncties in vergelijking met normale of geschakelde apparaten.
• De meeste Devicenet-apparaten bieden zeer nuttige diagnostische gegevens die het oplossen van problemen met systemen heel gemakkelijk kunnen maken en uitvaltijd verminderen.
• Dit protocol kan worden gebruikt met elke pc of PLC of gebaseerde besturingssystemen.

De nadelen van het DeviceNet-protocol zijn de volgende.

• Deze protocollen hebben een maximale kabellengte.
• Ze hebben een beperkte berichtgrootte en beperkte bandbreedte.
• 90 tot 95% van alle DeviceNet-problemen treden voornamelijk op vanwege een bekabelingsprobleem.
• Minder aantal apparaten voor elk knooppunt
• De beperkte omvang van het bericht.
• Kabelafstand is aanzienlijk korter.

DeviceNet Protocol-toepassingen

De DeviceNet-protocoltoepassingen omvatten het volgende.

• Het DeviceNet-protocol biedt verbindingen tussen verschillende industriële apparaten zoals actuatoren, automatiseringssystemen , sensoren en ook gecompliceerde apparaten zonder tussenkomst
• I/O-blokken of -modules.
• Het DeviceNet-protocol wordt gebruikt in industriële automatiseringstoepassingen.
• Het DeviceNet-netwerkprotocol wordt in de automatiseringsindustrie gebruikt voor het onderling verbinden van besturingsapparaten voor het uitwisselen van gegevens.
• Het DeviceNet-protocol wordt gebruikt voor het aansturen van een motor.
• Dit protocol is toepasbaar in nabijheid, eenvoudige eindschakelaars & drukknoppen om verdeelstukken te bedienen,
• Dit wordt gebruikt in complexe AC & DC-aandrijftoepassingen.

Dit is dus een overzicht van DeviceNet dat is een multi-drop, digitaal veldbusnetwerk dat wordt gebruikt om verschillende apparaten van meerdere leveranciers zoals PLC's, industriële controllers, sensoren, actuatoren en automatiseringssystemen aan te sluiten door de gebruikers een kosteneffectief netwerk te bieden voor het beheren en distribueren van eenvoudige apparaten door gebruik te maken van de architectuur. Hier is een vraag voor u, wat is een protocol?