DeviceNet: Kiến trúc, Định dạng thông báo, Mã lỗi, Làm việc & Ứng dụng của nó

Giao thức DeviceNet lúc đầu được phát triển bởi Allen-Bradley, nay thuộc sở hữu của thương hiệu Rockwell Automation. Họ đã quyết định biến nó thành một mạng mở bằng cách quảng bá giao thức này trên toàn cầu với các nhà cung cấp bên thứ ba. Giờ đây, giao thức này được quản lý bởi Công ty ODVA (Hiệp hội các nhà cung cấp DeviceNet mở) cho phép các nhà cung cấp bên thứ ba & phát triển các tiêu chuẩn để sử dụng giao thức mạng . DeviceNet chỉ đơn giản là lớp trên đầu trang của Mạng vùng điều khiển (CAN) công nghệ do Bosch phát triển. Công ty. Công nghệ được áp dụng bởi công nghệ này là của ControlNet cũng được phát triển bởi Allen Bradley. Vì vậy, đây là lịch sử của Devicenet. Vì vậy, bài viết này thảo luận tổng quan về một Giao thức Devicenet - làm việc với các ứng dụng.

Giao thức DeviceNet là gì?

Giao thức DeviceNet là một loại giao thức mạng được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa bằng cách kết nối các thiết bị điều khiển để trao đổi dữ liệu như PLC , bộ điều khiển công nghiệp, cảm biến s, thiết bị truyền động và hệ thống tự động hóa từ các nhà cung cấp khác nhau. Giao thức này chỉ đơn giản là sử dụng giao thức công nghiệp bình thường trên lớp phương tiện CAN (Mạng vùng điều khiển) và mô tả một lớp ứng dụng để bao gồm các cấu hình thiết bị khác nhau. Các ứng dụng chính của giao thức Devicenet chủ yếu bao gồm các thiết bị an toàn, trao đổi dữ liệu và mạng điều khiển I / O lớn.

Đặc trưng

Các các tính năng của Devicenet bao gồm những điều sau đây.

• Giao thức DeviceNet chỉ hỗ trợ tối đa 64 nút bao gồm 2048 số lượng thiết bị cao nhất.
• Cấu trúc liên kết mạng được sử dụng trong giao thức này là một đường bus hoặc đường trục thông qua cáp thả để kết nối các thiết bị.
• Điện trở kết cuối giá trị 121 ohms được sử dụng ở bất kỳ phía nào của đường trục.
• Nó sử dụng cầu nối, bộ lặp lại cổng quảng cáo và bộ định tuyến.
• Nó hỗ trợ các chế độ khác nhau như master-slave, peer-to-peer & multi-master để truyền dữ liệu trong mạng.
• Nó mang cả tín hiệu và nguồn trên một cáp tương tự.
• Các giao thức này cũng có thể được kết nối hoặc loại bỏ khỏi mạng có điện.
• Giao thức DeviceNet chỉ hỗ trợ 8A trên bus do bản chất hệ thống không an toàn. & Xử lý công suất cao.

Kiến trúc Devicenet

DeviceNet là một liên kết truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị công nghiệp như cảm biến cảm ứng, công tắc hành trình, quang điện, nút nhấn, đèn báo, đầu đọc mã vạch, bộ điều khiển động cơ và giao diện người vận hành với mạng bằng cách tránh đi dây phức tạp và tốn kém. Vì vậy, kết nối trực tiếp giúp giao tiếp giữa các thiết bị tốt hơn. Trong trường hợp giao diện I / O có dây, không thể phân tích mức thiết bị.

Giao thức DeviceNet chỉ hỗ trợ một cấu trúc liên kết như đường trục hoặc đường dây để các nút có thể dễ dàng kết nối trực tiếp với đường chính hoặc các nhánh ngắn. Mọi mạng DeviceNet đều cho phép chúng kết nối tới 64 nút ở bất cứ nơi nào một nút được sử dụng bởi “máy quét” chính & nút 63 được đặt làm nút mặc định bởi 62 nút có thể truy cập được cho các thiết bị. Tuy nhiên, hầu hết các bộ điều khiển công nghiệp cho phép kết nối với một số mạng DeviceNet mà không. của các nút được kết nối với nhau có thể được mở rộng.

Kiến trúc giao thức mạng Devicenet được hiển thị bên dưới. Mạng này đơn giản tuân theo mô hình OSI sử dụng 7 lớp từ lớp Vật lý đến lớp Ứng dụng. Mạng này dựa trên CIP (Giao thức công nghiệp chung) sử dụng ba lớp cao hơn của CIP ngay từ đầu trong khi bốn lớp cuối cùng đã được sửa đổi cho ứng dụng của DeviceNet.

“Lớp vật lý” của DeviceNet chủ yếu bao gồm sự kết hợp của các nút, cáp, vòi và điện trở đầu cuối trong cấu trúc liên kết đường trục-đường dẫn.

Đối với lớp liên kết dữ liệu, giao thức mạng này sử dụng tiêu chuẩn CAN (Mạng Vùng Bộ điều khiển) để xử lý đơn giản tất cả các thông báo giữa các thiết bị và bộ điều khiển.

Các lớp truyền tải và mạng của giao thức này sẽ thiết lập kết nối bởi thiết bị thông qua các ID kết nối chủ yếu cho các nút bao gồm ID MAC của thiết bị & ID thông báo.

Nút địa chỉ một phạm vi hợp lệ cho DeviceNet nằm trong khoảng từ 0 đến 63, cung cấp tổng cộng 64 kết nối có thể có. Ở đây, lợi ích chính của ID kết nối là nó cho phép DeviceNet nhận ra các địa chỉ trùng lặp bằng cách kiểm tra MAC ID & báo hiệu cho nhà điều hành rằng nó yêu cầu được sửa.

Mạng DeviceNet không chỉ giảm chi phí đi dây & bảo trì vì nó cần ít dây hơn mà còn cho phép các thiết bị dựa trên mạng DeviceNet tương thích từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Giao thức mạng này dựa trên Mạng vùng điều khiển hoặc CAN được gọi là giao thức truyền thông. Nó chủ yếu được phát triển để có tính linh hoạt tối đa giữa các thiết bị hiện trường và khả năng tương tác giữa các nhà sản xuất khác nhau.

Mạng này được tổ chức giống như một mạng bus thiết bị có đặc điểm là giao tiếp mức byte và tốc độ cao chứa giao tiếp thiết bị tương tự và công suất chẩn đoán cao thông qua các thiết bị mạng. Mạng DeviceNet bao gồm tối đa 64 thiết bị bao gồm một thiết bị duy nhất trên mọi địa chỉ nút bắt đầu từ 0 - 63.

Có hai loại cáp tiêu chuẩn được sử dụng trong mạng này dày và mỏng. Cáp dày được sử dụng cho đường trục trong khi cáp mỏng được sử dụng cho đường dây thả. Chiều dài cáp cao nhất chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ truyền. Những loại cáp này thường bao gồm bốn màu của cáp như đen, đỏ, xanh lam và trắng. Cáp màu đen dành cho nguồn điện 0V, cáp màu đỏ dành cho nguồn điện +24 V, cáp màu xanh lam dành cho tín hiệu CAN thấp và cáp màu trắng dành cho tín hiệu CAN cao.

Devicenet hoạt động như thế nào?

DeviceNet hoạt động bằng cách sử dụng CAN (Mạng vùng điều khiển) cho lớp liên kết dữ liệu của nó và công nghệ mạng tương tự được sử dụng trong các phương tiện ô tô cho mục đích giao tiếp giữa các thiết bị thông minh. DeviceNet chỉ hỗ trợ tối đa 64 nút trên mạng DeviceNet. Mạng này có thể bao gồm một Master duy nhất & tối đa 63 nô lệ. Vì vậy, DeviceNet hỗ trợ giao tiếp Master / Slave & peer-to-peer bằng cách sử dụng I / O cũng như nhắn tin rõ ràng để giám sát, kiểm soát và cấu hình. Giao thức mạng này được sử dụng trong ngành công nghiệp tự động hóa để trao đổi dữ liệu bằng cách giao tiếp với các thiết bị điều khiển. Nó sử dụng Giao thức công nghiệp chung hoặc CIP trên lớp phương tiện CAN để xác định lớp ứng dụng để bao phủ nhiều loại cấu hình thiết bị.

Sơ đồ sau đây cho thấy cách các tin nhắn được trao đổi giữa các thiết bị trong mạng thiết bị.

Trong Devicenet, trước khi giao tiếp dữ liệu Đầu vào / Đầu ra giữa các thiết bị, thiết bị Chính trước tiên phải kết nối với các thiết bị phụ bằng kết nối thông báo rõ ràng để mô tả đối tượng kết nối.

Trong kết nối trên, chúng tôi chỉ cung cấp một kết nối duy nhất cho các tin nhắn rõ ràng và bốn kết nối I / O.

Vì vậy, giao thức này chủ yếu phụ thuộc vào khái niệm phương thức kết nối mà thiết bị Master nên kết nối với thiết bị phụ phụ thuộc vào lệnh I / O dữ liệu & trao đổi thông tin. Để thiết lập một thiết bị điều khiển chính, chỉ cần thực hiện 4 bước chính và chức năng của từng bước được giải thích bên dưới.

Thêm thiết bị vào mạng

Ở đây, chúng ta phải cung cấp MAC ID của thiết bị phụ để đưa vào mạng.

Định cấu hình kết nối

Đối với thiết bị phụ, bạn có thể xác minh loại kết nối I / O và độ dài của dữ liệu I / O.

Thiết lập kết nối

Sau khi kết nối được thực hiện thì người dùng có thể bắt đầu giao tiếp thông qua các thiết bị phụ.

Truy cập dữ liệu I / O

Khi giao tiếp được thực hiện bởi các thiết bị phụ, dữ liệu I / O có thể được truy cập thông qua một chức năng đọc hoặc ghi tương đương.

Khi kết nối rõ ràng được thực hiện, thì làn kết nối được sử dụng để trao đổi thông tin rộng rãi bằng cách sử dụng một nút này đến các nút khác. Sau đó, người dùng có thể thực hiện các kết nối I / O trong bước tiếp theo. Khi kết nối I / O được thực hiện, dữ liệu I / O có thể được trao đổi đơn giản giữa các thiết bị trong mạng DeviceNet dựa trên nhu cầu của thiết bị chính. Vì vậy, thiết bị chính truy cập dữ liệu I / O của thiết bị phụ bằng một trong bốn kỹ thuật kết nối I / O. Để khôi phục và truyền dữ liệu I / O của máy nô lệ, thư viện không chỉ đơn giản để sử dụng mà còn cung cấp nhiều chức năng Master của DeviceNet.

Định dạng tin nhắn Devicenet

Giao thức DeviceNet chỉ sử dụng CAN nguyên bản, điển hình, đặc biệt cho lớp Liên kết dữ liệu của nó. Vì vậy, đây là chi phí khá thấp nhất cần thiết bởi CAN ở lớp Liên kết dữ liệu để DeviceNet sẽ trở nên rất hiệu quả trong khi xử lý thông báo. Qua giao thức Devicenet, băng thông mạng ít nhất được sử dụng để đóng gói cũng như truyền các bản tin CIP và cũng cần ít chi phí bộ xử lý nhất thông qua một thiết bị để truyền các bản tin như vậy.

Mặc dù vậy, đặc điểm kỹ thuật của CAN xác định các loại định dạng thông báo khác nhau như dữ liệu, điều khiển từ xa, quá tải và lỗi. Giao thức DeviceNet chủ yếu chỉ sử dụng khung dữ liệu. Vì vậy, định dạng thông báo cho khung dữ liệu CAN được đưa ra dưới đây.

Trong khung dữ liệu trên, khi một bit khung bắt đầu được truyền đi, thì tất cả các máy thu qua mạng CAN sẽ phối hợp với sự chuyển đổi sang trạng thái ưu thế từ trạng thái lặn.

Cả bit Nhận dạng & RTR (Yêu cầu truyền từ xa) trong khung tạo thành trường trọng tài được sử dụng đơn giản để giúp ưu tiên truy cập phương tiện. Khi một thiết bị truyền, nó cũng sẽ kiểm tra mọi bit mà nó truyền cùng một lúc và nhận mọi bit đã truyền để xác thực dữ liệu đã truyền và cho phép phát hiện trực tiếp quá trình truyền đồng bộ.

Trường điều khiển CAN chủ yếu bao gồm 6 bit trong đó nội dung hai bit được cố định và 4 bit còn lại được sử dụng chủ yếu cho trường độ dài để chỉ định độ dài Trường dữ liệu sắp tới từ 0 đến 8 byte.
Theo sau Khung dữ liệu của CAN là trường CRC (Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ) để xác định lỗi khung và các dấu phân cách định dạng khung khác nhau.

Bằng cách sử dụng các loại phát hiện lỗi khác nhau cũng như các kỹ thuật hạn chế lỗi như CRC & tự động thử lại, một nút bị lỗi có thể tránh được việc làm phiền n / w. CÓ THỂ cung cấp khả năng kiểm tra lỗi cực kỳ mạnh mẽ cũng như khả năng hạn chế lỗi.

Công cụ

Các công cụ khác nhau được sử dụng để phân tích giao thức DeviceNet bao gồm các công cụ cấu hình mạng phổ biến như Synergetic’s SyCon, Cutler-Hammer’s NetSolver, Allen-Bradley’s RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN traffic monitor hoặc các công cụ phân tích như Peak’s CAN Explorer & Vector’s Canalyzer.

Xử lý lỗi trong giao thức Devicenet

Xử lý lỗi là quy trình phản ứng và phục hồi từ các điều kiện lỗi trong chương trình. Vì lớp liên kết dữ liệu được xử lý bởi CAN nên việc xử lý lỗi liên quan đến việc phát hiện nút bị lỗi và tắt nút bị lỗi là theo giao thức mạng CAN. Tuy nhiên, các lỗi trong Mạng thiết bị chủ yếu xảy ra do một số lý do như khi đơn vị của Mạng thiết bị không được kết nối đúng cách hoặc đơn vị của màn hình có thể gặp sự cố. Để khắc phục những vấn đề này, cần thực hiện theo quy trình sau đây.

• Kết nối thiết bị DeviceNet đúng cách.
• Tách cáp của DeviceNet.
• Đối với mọi đơn vị hiển thị, nguồn điện cần phải đo.
• Điện áp cần điều chỉnh trong khoảng điện áp định mức.
• BẬT nguồn và xác minh xem đèn LED của thiết bị Mạng có BẬT không.
• Nếu đèn LED của thiết bị DeviceNet được BẬT, hãy đảm bảo chi tiết lỗi đèn LED và khắc phục sự cố cho phù hợp.
• Nếu không có đèn LED nào trên Devicenet được BẬT, thì đèn có thể bị lỗi. Vì vậy cần xác minh xem có chân kết nối nào bị gãy, cong không.
• Kết nối DeviceNet với kết nối thông qua sự chú ý.

Devicenet Vs ControlNet

Sự khác biệt giữa Devicenet và ControlNet được liệt kê bên dưới.

Devicenet Vs Modbus

Sự khác biệt giữa Devicenet và Modbus được liệt kê dưới đây.

Mã lỗi Devicenet

Các mã lỗi DeviceNet từ dưới 63 số trở lên 63 số được liệt kê bên dưới. Ở đây <63 số được gọi là số nút trong khi> 63 số được gọi là mã lỗi hoặc mã trạng thái. Hầu hết các mã lỗi áp dụng cho một hoặc nhiều thiết bị. Vì vậy, điều này được hiển thị bằng cách nhấp nháy mã cũng như số nút luân phiên. Nếu một số mã & số nút phải được hiển thị, các chu kỳ hiển thị trong suốt chúng theo thứ tự số nút.

Trong danh sách sau, các mã có màu sắc chỉ đơn giản mô tả ý nghĩa

• Mã màu xanh lá cây sẽ hiển thị tình trạng bình thường hoặc bất thường do hành động của người dùng gây ra.
• Mã màu xanh lam hiển thị lỗi hoặc tình trạng bất thường.
• Mã màu đỏ hiển thị lỗi nghiêm trọng và có thể cần một máy quét thay thế.

Dưới đây là một mã lỗi Devicenet với hành động bắt buộc được liệt kê bên dưới.

Mã từ 00 đến 63 (Màu xanh lá cây): Màn hình hiển thị địa chỉ của máy quét.
Mã 70 (Màu xanh lam): Sửa đổi địa chỉ của kênh máy quét nếu không địa chỉ của thiết bị sẽ xung đột.
Mã 71 (Màu xanh lam): Danh sách quét cần cấu hình lại & loại bỏ mọi dữ liệu bất hợp pháp.
Mã 72 (Màu xanh lam): Thiết bị cần kiểm tra và xác minh các kết nối.
Mã 73 (Màu xanh lam): Xác nhận rằng thiết bị chính xác đang ở số nút này và đảm bảo rằng thiết bị bằng khóa điện tử như được sắp xếp trong danh sách quét.
Mã 74 (Màu xanh lam): Xác minh cấu hình để biết dữ liệu và lưu lượng mạng không được chấp nhận.
Mã 75 (Màu xanh lá cây): Tạo và tải xuống danh sách quét.
Mã 76 (Màu xanh lá cây): Tạo và tải xuống danh sách quét.
Mã 77 (Màu xanh lam): Quét danh sách hoặc Định cấu hình lại thiết bị để có kích thước dữ liệu truyền và nhận phù hợp.
Mã 78 (Màu xanh lam): Bao gồm hoặc xóa thiết bị khỏi mạng.
Mã 79 (Màu xanh lam): Kiểm tra xem máy quét có được kết nối với mạng phù hợp bằng ít nhất một nút khác hay không.
Mã 80 (Màu xanh lá cây): Định vị bit RUN trong thanh ghi lệnh máy quét và đặt PLC ở chế độ RUN.
Mã 81 (Màu xanh lá cây): Xác minh chương trình PLC cũng như các thanh ghi lệnh của máy quét.
Mã 82 (Màu xanh): Kiểm tra cấu hình của máy.
Mã 83 (Màu xanh lam): Đảm bảo mục nhập danh sách quét & xác minh cấu hình của thiết bị
Mã 84 (Màu xanh lá cây): Khởi tạo giao tiếp trong danh sách quét bởi các thiết bị
Mã 85 (Màu xanh lam): Sắp xếp thiết bị để có kích thước dữ liệu nhỏ hơn.
Mã 86 (Màu xanh): Đảm bảo tình trạng & cấu hình thiết bị.
Mã 87 (Màu xanh lam): Xác minh kết nối của máy quét và cấu hình chính.
Mã 88 (Màu xanh lam): Kiểm tra các kết nối của máy quét.
Mã 89 (Màu xanh lam): Kiểm tra việc sắp xếp / tắt ADR cho thiết bị này.
Mã 90 (Màu xanh lá cây): Đảm bảo chương trình PLC & thanh ghi lệnh của máy quét
Mã 91 (Màu xanh lam): Xác minh hệ thống để tìm các thiết bị bị lỗi
Mã 92 (Màu xanh lam): Kiểm tra xem cáp thả có cung cấp nguồn mạng cho cổng của máy quét DeviceNet hay không.
Mã 95 (Màu xanh lục): Không tháo máy quét khi đang cập nhật FLASH.
Mã 97 (Màu xanh lá cây): Xác minh chương trình bậc thang và thanh ghi lệnh của máy quét.
Mã 98 & 99 (Màu đỏ): Thay thế hoặc Bảo dưỡng mô-đun của bạn.
Mã E2, E4 & E5 (Màu đỏ): Thay thế hoặc Trả lại mô-đun.
Mã E9 (Màu xanh lá cây): Xác minh thanh ghi lệnh & công suất của chu kỳ trên SDN để khôi phục.
Máy quét là mô-đun có màn hình trong khi Thiết bị là một số nút khác trên mạng, thường là một thiết bị phụ trong danh sách quét của máy quét. Đây có thể là một tính cách chế độ nô lệ nữa của máy quét.

Ưu điểm của Devicenet

Các ưu điểm của giao thức DeviceNet bao gồm những điều sau đây.

• Các giao thức này có sẵn với chi phí thấp hơn, độ tin cậy cao và được chấp nhận rộng rãi, băng thông mạng được sử dụng rất hiệu quả và nguồn điện sẵn có trên mạng.
• Chúng có khả năng thu thập một lượng lớn dữ liệu mà không làm tăng đáng kể chi phí của dự án.
• Mất ít thời gian hơn để cài đặt.
• Không tốn kém so với hệ thống dây điểm-điểm thông thường.
• Đôi khi, thiết bị DeviceNet cung cấp nhiều tính năng điều khiển hơn so với thiết bị chuyển mạch hoặc bình thường.
• Hầu hết các thiết bị Devicenet đều cung cấp dữ liệu chẩn đoán rất hữu ích có thể giúp hệ thống khắc phục sự cố dễ dàng hơn và giảm thời gian chết.
• Giao thức này có thể được sử dụng với bất kỳ PC hoặc PLC hoặc các hệ thống điều khiển dựa trên.

Các nhược điểm của giao thức DeviceNet bao gồm những điều sau đây.

• Các giao thức này có chiều dài cáp tối đa.
• Họ có một kích thước giới hạn của tin nhắn và băng thông hạn chế.
• 90 đến 95% tất cả các sự cố DeviceNet chủ yếu xảy ra do sự cố Cáp.
• Số lượng thiết bị ít hơn cho mỗi nút
• Kích thước giới hạn của tin nhắn.
• Khoảng cách cáp ngắn hơn đáng kể.

Ứng dụng giao thức DeviceNet

Các Các ứng dụng giao thức DeviceNet bao gồm những điều sau đây.

• Giao thức DeviceNet cung cấp kết nối giữa các thiết bị công nghiệp khác nhau như thiết bị truyền động, Hệ thống tự động hóa , cảm biến và cả các thiết bị phức tạp mà không cần can thiệp
• I / O khối hoặc mô-đun.
• Giao thức DeviceNet được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp.
• Giao thức mạng DeviceNet được sử dụng trong ngành công nghiệp tự động hóa để kết nối các thiết bị điều khiển với nhau để trao đổi dữ liệu.
• Giao thức DeviceNet được sử dụng để điều khiển động cơ.
• Giao thức này có thể áp dụng trong các trường hợp gần nhau, các công tắc giới hạn đơn giản và các nút nhấn để điều khiển các đa tạp,
• Điều này được sử dụng trong các ứng dụng ổ đĩa AC & DC phức tạp.

Vì vậy, đây là tổng quan về DeviceNet là một mạng Fieldbus kỹ thuật số nhiều giọt được sử dụng để kết nối một số thiết bị từ nhiều nhà cung cấp như PLC, bộ điều khiển công nghiệp, cảm biến, thiết bị truyền động và hệ thống tự động hóa bằng cách cung cấp một mạng hiệu quả về chi phí cho người dùng để quản lý và phân phối các thiết bị đơn giản bằng cách sử dụng Kiến trúc. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, giao thức là gì?