DeviceNet: архитектура, формат сообщений, коды ошибок, работа и приложения

Протокол DeviceNet сначала был разработан компанией Allen-Bradley, которая сейчас принадлежит бренду Rockwell Automation. Было решено сделать его открытой сетью, продвигая этот протокол по всему миру со сторонними поставщиками. Теперь этот протокол управляется компанией ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), что позволяет сторонним поставщикам и разрабатывает стандарты для использования сетевой протокол . DeviceNet просто накладывается поверх Локальная сеть контроллеров (CAN) Технология, разработанная Bosch. Компания. Технология, принятая в этой технологии, взята из ControlNet, которая также разработана Алленом Брэдли. Такова история Devicenet. Итак, в этой статье обсуждается обзор Протокол сети устройств – работа с приложениями.

Что такое протокол DeviceNet?

Протокол DeviceNet — это один из типов сетевых протоколов, который используется в области автоматизации, соединяя управляющие устройства для обмена данными, такими как ПЛК , промышленные контроллеры, датчик с, приводы и системы автоматизации от разных поставщиков. Этот протокол просто использует обычный промышленный протокол через медиа-уровень CAN (локальная сеть контроллеров) и описывает прикладной уровень для покрытия различных профилей устройств. Основные приложения протокола Devicenet в основном включают устройства безопасности, обмен данными и большие сети управления вводом-выводом.

Функции

функции Devicenet включая следующее.

• Протокол DeviceNet просто поддерживает до 64 узлов, включая максимальное количество устройств — 2048.
• Топология сети, используемая в этом протоколе, представляет собой линию шины или магистраль через ответвительные кабели для подключения устройств.
• На любой стороне магистральной линии используется согласующее сопротивление со значением 121 Ом.
• Он использует мосты, повторители, рекламные шлюзы и маршрутизаторы.
• Он поддерживает различные режимы, такие как master-slave, peer-to-peer и multi-master для передачи данных в сети.
• Он передает как сигнал, так и питание по аналогичному кабелю.
• Эти протоколы также могут быть подключены или удалены из сети при питании.
• Протокол DeviceNet просто поддерживает 8 А на шине из-за того, что система не защищена по своей природе.

Архитектура сети устройств

DeviceNet — это канал связи, используемый для подключения промышленных устройств, таких как индуктивные датчики, концевые выключатели, фотоэлементы, кнопки, световые индикаторы, считыватели штрих-кодов, контроллеры двигателей и интерфейсы оператора, к сети без сложной и дорогостоящей проводки. Таким образом, прямое подключение обеспечивает лучшую связь между устройствами. В случае проводных интерфейсов ввода-вывода анализ на уровне устройства невозможен.

Протокол DeviceNet просто поддерживает топологию, такую ​​как магистральная линия или ответвленная линия, так что узлы могут быть легко подключены к основной линии или коротким ответвлениям напрямую. Каждая сеть DeviceNet позволяет им подключать до 64 узлов везде, где узел используется главным «сканером», а узел 63 назначается узлом по умолчанию на 62 узлах, доступных для устройств. Но большинство промышленных контроллеров позволяют подключаться к нескольким сетям DeviceNet, по которым нет. узлов, которые связаны между собой, могут быть расширены.

Архитектура сетевого протокола Devicenet показана ниже. Эта сеть просто следует модели OSI, которая использует 7 уровней от физического до прикладного. Эта сеть основана на CIP (Common Industrial Protocol), который с самого начала использует три верхних уровня CIP, тогда как последние четыре уровня были модифицированы для применения DeviceNet.

«Физический уровень» сети DeviceNet в основном включает в себя комбинацию узлов, кабелей, ответвителей и оконечных резисторов в топологии магистральной и ответвляемой линии.

Для уровня канала передачи данных этот сетевой протокол использует стандарт CAN (локальная сеть контроллеров), который просто обрабатывает все сообщения между устройствами и контроллерами.

Сетевой и транспортный уровни этого протокола будут устанавливать соединение устройством через идентификаторы соединения, в основном для узлов, которые включают MAC-идентификатор устройства и идентификатор сообщения.

Узел обращается к допустимому диапазону для DeviceNet от 0 до 63, что обеспечивает в общей сложности 64 возможных соединения. Здесь основное преимущество идентификатора соединения заключается в том, что он позволяет DeviceNet распознавать повторяющиеся адреса, проверяя идентификатор MAC и сигнализируя оператору о необходимости его исправления.

Сеть DeviceNet не только снижает затраты на проводку и техническое обслуживание, так как требует меньше проводки, но также позволяет использовать совместимые с сетью DeviceNet устройства различных производителей. Этот сетевой протокол основан на локальной сети контроллеров или CAN, который известен как протокол связи. Он был в основном разработан для максимальной гибкости между полевыми устройствами и взаимодействия между различными производителями.

Эта сеть организована как сеть шин устройств, характеристиками которой являются связь на уровне байтов и высокая скорость, которая содержит связь аналогового оборудования и высокую мощность диагностики через сетевые устройства. Сеть DeviceNet включает до 64 устройств, включая одно устройство на каждом узле с адресом, начинающимся с 0 – 63.

В этой сети используются два стандартных кабеля: толстый и тонкий. Толстый кабель используется для магистральной линии, а тонкий — для отводной. Наибольшая длина кабеля в основном зависит от скорости передачи. Эти кабели обычно включают кабели четырех цветов, такие как черный, красный, синий и белый. Черный кабель предназначен для источника питания 0 В, красный кабель — для источника питания +24 В, кабель синего цвета — для сигнала низкого уровня CAN, а кабель белого цвета — для сигнала высокого уровня CAN.

Как работает DeviceNet?

DeviceNet работает с использованием CAN (локальная сеть контроллеров) уровень канала передачи данных и аналогичные сетевые технологии используются в автомобилях для связи между интеллектуальными устройствами. DeviceNet просто поддерживает до 64 узлов только в сети DeviceNet. Эта сеть может включать в себя одного ведущего и до 63 ведомых устройств. Таким образом, DeviceNet поддерживает коммуникацию Master/Slave и одноранговую сеть с использованием ввода/вывода, а также прямой обмен сообщениями для мониторинга, управления и настройки. Этот сетевой протокол используется в сфере автоматизации для обмена данными посредством связи с устройствами управления. Он использует Общий промышленный протокол или CIP на уровне среды CAN, чтобы определить прикладной уровень для охвата различных профилей устройств.

На следующей диаграмме показано, как происходит обмен сообщениями между устройствами в сети устройств.

В Devicenet, прежде чем произойдет обмен данными ввода/вывода между устройствами,  ведущее устройство должно сначала подключиться к подчиненным устройствам с явным сообщением о подключении для описания объекта подключения.

В приведенном выше соединении мы просто предоставляем одно соединение для явных сообщений и четыре соединения ввода-вывода.

Таким образом, этот протокол в основном зависит от концепции метода подключения, при котором ведущее устройство должно подключаться к ведомому устройству в зависимости от данных ввода-вывода и команды обмена информацией. Чтобы настроить главное устройство управления, необходимо выполнить всего 4 основных шага, и функция каждого шага поясняется ниже.

Добавить устройство в сеть

Здесь мы должны указать MAC-идентификатор ведомого устройства для включения в сеть.

Настроить соединение

Для ведомого устройства вы можете проверить тип соединения ввода-вывода и длину данных ввода-вывода.

Установить соединение

После установления соединения пользователи могут начать общение через ведомые устройства.

Доступ к данным ввода/вывода

После того, как ведомые устройства установили связь, доступ к данным ввода/вывода можно получить с помощью эквивалентной функции чтения или записи.

Как только явное соединение установлено, полоса соединения используется для обмена общей информацией с использованием одного узла с другими узлами. После этого пользователи могут выполнять соединения ввода-вывода на следующем шаге. Когда соединения ввода-вывода установлены, данные ввода-вывода могут просто обмениваться между устройствами в сети DeviceNet в зависимости от запроса ведущего устройства. Таким образом, ведущее устройство получает доступ к данным ввода-вывода ведомого устройства с помощью одного из четырех методов подключения ввода-вывода. Для восстановления и передачи данных ввода-вывода подчиненного устройства библиотека не только проста в использовании, но и предоставляет множество функций ведущего устройства DeviceNet.

Формат сообщения Devicenet

Протокол DeviceNet просто использует типичную оригинальную CAN, особенно для уровня канала передачи данных. Таким образом, это наименьшие накладные расходы, необходимые CAN на уровне канала передачи данных, чтобы DeviceNet стал очень эффективным при обработке сообщений. По протоколу Devicenet наименьшая пропускная способность сети используется для упаковки, а также для передачи сообщений CIP, а также требуется наименьшая нагрузка процессора через устройство для передачи таких сообщений.

Несмотря на это, спецификация CAN определяет различные типы форматов сообщений, такие как данные, удаленное сообщение, перегрузка и ошибка. Протокол DeviceNet в основном использует только кадр данных. Таким образом, формат сообщения для кадра данных CAN приведен ниже.

В приведенном выше кадре данных после передачи начального бита кадра все приемники в сети CAN будут координировать переход в доминантное состояние из рецессивного.

И идентификатор, и бит RTR (запрос удаленной передачи) в кадре образуют поле арбитража, которое просто используется для обеспечения приоритета доступа к среде. Как только устройство передает, оно одновременно проверяет каждый передаваемый бит и получает каждый переданный бит, чтобы аутентифицировать передаваемые данные и обеспечить прямое обнаружение синхронизированной передачи.

Поле управления CAN в основном включает в себя 6 бит, где содержимое двух битов является фиксированным, а оставшиеся 4 бита используются в основном для поля длины, чтобы указать длину предстоящего поля данных от 0 до 8 байтов.
За фреймом данных CAN следует поле CRC (Cyclic Redundancy Check) для идентификации ошибок фрейма и различных разделителей форматирования фрейма.

Используя различные виды обнаружения ошибок, а также методы локализации ошибок, такие как CRC и автоматические повторные попытки, можно избежать нарушения работы n/w неисправным узлом. CAN обеспечивает чрезвычайно надежную проверку ошибок, а также возможность локализации ошибок.

Инструменты

Различные инструменты, используемые для анализа протокола DeviceNet, включают общие инструменты настройки сети, такие как SyCon от Synergetic, NetSolver от Cutler-Hammer, RSNetworX от Allen-Bradley, DeviceNet Detective и мониторы трафика CAN, или анализаторы, такие как CAN Explorer от Peak и Canalyzer от Vector.

Обработка ошибок в протоколе Devicenet

Обработка ошибок — это процедура реагирования и восстановления после ошибок в программе. Поскольку канальный уровень обрабатывается CAN, обработка ошибок, связанных с обнаружением неисправного узла и отключением неисправного узла, осуществляется в соответствии с сетевым протоколом CAN. Но ошибки в сети устройств в основном возникают по некоторым причинам, например, когда устройство DeviceNet не подключено должным образом или могут возникнуть проблемы с устройством дисплея. Чтобы преодолеть эти проблемы, необходимо выполнить следующую процедуру.

• Правильно подключите устройство DeviceNet.
• Отделите кабель DeviceNet.
• Для каждого дисплея блок питания должен измеряться.
• Напряжение необходимо отрегулировать в диапазоне номинального напряжения.
• Включите питание и убедитесь, что светодиод устройства DeviceNet загорается.
• Если светодиод устройства DeviceNet горит, убедитесь, что светодиод подробно описывает ошибку, и устраните неисправность соответствующим образом.
• Если ни один из светодиодов Devicenet не горит, возможно, индикатор неисправен. Поэтому необходимо проверить, не сломаны ли какие-либо контакты разъема или согнуты.
• Подключите DeviceNet к соединению через внимание.

Devicenet против ControlNet

Различия между Devicenet и ControlNet перечислены ниже.

Devicenet против Modbus

Различия между Devicenet и Modbus перечислены ниже.

Коды ошибок Devicenet

Ниже перечислены коды ошибок DeviceNet с номерами ниже 63 и выше 63. Здесь числа < 63 известны как номера узлов, тогда как числа > 63 известны как коды ошибок или коды состояния. Большинство кодов ошибок относятся к одному или нескольким устройствам. Таким образом, это показывается попеременным миганием кода и номера узла. Если необходимо отобразить несколько кодов и номеров узлов, отображение циклически переключается между ними в порядке номеров узлов.

В следующем списке коды с цветами просто описывают значения

• Зеленый цвет указывает на нормальные или ненормальные условия, вызванные действиями пользователя.
• Код синего цвета указывает на ошибки или ненормальные условия.
• Код красного цвета указывает на серьезные ошибки и, вероятно, требует замены сканера.

Ниже приведен код ошибки Devicenet с требуемым действием.

Код от 00 до 63 (зеленый цвет): На дисплее отображается адрес сканера.
Код 70 (синий цвет): изменить адрес канала сканера, в противном случае возникает конфликтный адрес устройства.
Код 71 (синий цвет): необходимо изменить конфигурацию списка сканирования и удалить все недопустимые данные.
Код 72 (синий цвет): устройству необходимо проверить соединения.
Код 73 (синий цвет): подтвердите, что точное устройство находится под этим номером узла, и убедитесь, что устройство соответствует электронному ключу, указанному в списке сканирования.
Код 74 (синий цвет): проверьте конфигурацию на наличие неприемлемых данных и сетевого трафика.
Код 75 (зеленый цвет): Создайте и загрузите список сканирования.
Код 76 (зеленый цвет): Создайте и загрузите список сканирования.
Код 77 (синий цвет): отсканируйте список или перенастройте устройство для правильного размера передаваемых и принимаемых данных.
Код 78 (синий цвет): включить или удалить устройство из сети.
Код 79 (синий цвет): проверьте, подключен ли сканер к подходящей сети хотя бы одним другим узлом.
Код 80 (зеленый цвет): Найдите бит RUN в регистре команд сканера и переведите ПЛК в режим RUN.
Код 81 (зеленый цвет): проверьте программу ПЛК, а также регистры команд сканера.
Код 82 (синий цвет): проверьте конфигурацию устройства.
Код 83 (синий цвет): убедитесь, что запись в списке сканирования и проверьте конфигурацию устройства
Код 84 (зеленый цвет): Инициализация связи в списке сканирования устройствами
Код 85 (синий цвет): настроить устройство на меньший объем данных.
Код 86 (синий цвет): проверьте состояние и конфигурацию устройства.
Код 87 (синий цвет): проверьте подключение основного сканера и конфигурацию.
Код 88 (синий цвет): проверьте соединения сканера.
Код 89 (синий цвет): проверьте расположение/отключите ADR для этого устройства.
Код 90 (зеленый цвет): убедитесь, что программа ПЛК и регистр команд сканера
Код 91 (синий цвет): проверьте систему на наличие неисправных устройств.
Код 92 (синий цвет): проверьте, подает ли ответвительный кабель сетевое питание на порт сканера DeviceNet.
Код 95 (зеленый цвет): Не извлекайте сканер во время обновления FLASH.
Код 97 (зеленый цвет): проверьте программу релейной логики и регистр команд сканера.
Код 98 и 99 (красный цвет): замените или отремонтируйте модуль.
Код E2, E4 и E5 (красный цвет): замените или верните модуль.
Код E9 (зеленый цвет): проверьте регистр команд и мощность цикла на SDN для восстановления.
Сканер — это модуль с дисплеем, тогда как Устройство — это какой-то другой узел в сети, обычно ведомое устройство в списке сканирования сканера. Это может быть еще одна подчиненная личность сканера.

Преимущества Девайснет

Преимущества протокола DeviceNet заключаются в следующем.

• Эти протоколы доступны по более низкой цене, имеют высокую надежность и широкое признание, пропускная способность сети используется очень эффективно и доступная мощность в сети.
• Они способны собирать большие объемы данных без значительного увеличения стоимости проекта.
• Установка занимает меньше времени.
• Недорого по сравнению с обычной двухточечной проводкой.
• Иногда устройства DeviceNet предоставляют больше функций управления по сравнению с обычными или коммутируемыми устройствами.
• Большинство устройств Devicenet предоставляют очень полезные диагностические данные, которые значительно упрощают поиск и устранение неисправностей в системах и сокращают время простоя.
• Этот протокол можно использовать с любым ПК или ПЛК или системами управления на их основе.

К недостаткам протокола DeviceNet можно отнести следующее.

• Эти протоколы имеют максимальную длину кабеля.
• У них ограниченный размер сообщения и ограниченная пропускная способность.
• От 90 до 95% всех проблем DeviceNet в основном возникают из-за проблем с кабелем.
• Меньшее количество устройств для каждого узла
• Ограниченный размер сообщения.
• Длина кабеля значительно меньше.

Приложения протокола DeviceNet

Приложения протокола DeviceNet включая следующее.

• Протокол DeviceNet обеспечивает соединения между различными промышленными устройствами, такими как приводы, системы автоматизации , датчики, а также сложные устройства без необходимости вмешательства
• Блоки или модули ввода-вывода.
• Протокол DeviceNet используется в приложениях промышленной автоматизации.
• Сетевой протокол DeviceNet используется в отрасли автоматизации для соединения управляющих устройств для обмена данными.
• Протокол DeviceNet используется для управления двигателем.
• Этот протокол применим в непосредственной близости, простых концевых выключателях и кнопках для управления коллекторами,
• Это используется в сложных приложениях привода переменного и постоянного тока.

Таким образом, это обзор DeviceNet которая представляет собой многоабонентскую цифровую сеть Fieldbus, используемую для подключения нескольких устройств от разных поставщиков, таких как ПЛК, промышленные контроллеры, датчики, приводы и системы автоматизации, предоставляя пользователям экономичную сеть для управления и распределения простых устройств с помощью архитектура. Вот вопрос к вам, что такое протокол?