DeviceNet: ארכיטקטורה, פורמט הודעה, קודי שגיאה, עבודה ויישומים שלה

פרוטוקול DeviceNet פותח תחילה על ידי אלן-בראדלי בבעלות המותג Rockwell Automation. הוחלט להפוך אותה לרשת פתוחה על ידי קידום פרוטוקול זה ברחבי העולם עם ספקי צד שלישי. כעת, פרוטוקול זה מנוהל על ידי חברת ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) מאפשר לספקי צד שלישי ומפתח תקנים להשתמש ב- פרוטוקול רשת . DeviceNet פשוט מרובד על גבי Controller Area Network (CAN) טכנולוגיה שפותחה על ידי Bosch. חֶברָה. הטכנולוגיה שאומצה על ידי טכנולוגיה זו היא של ControlNet שפותחה גם היא על ידי אלן בראדלי. אז זו ההיסטוריה של Devicenet. אז מאמר זה דן בסקירה כללית של א פרוטוקול Devicenet - עבודה עם אפליקציות.

מהו פרוטוקול DeviceNet?

פרוטוקול DeviceNet הוא סוג אחד של פרוטוקול רשת המשמש בתחום תעשיית האוטומציה על ידי חיבור בין התקני בקרה להחלפת נתונים כמו PLCs , בקרים תעשייתיים, חיישן s, מפעילים ומערכות אוטומציה של ספקים שונים. פרוטוקול זה פשוט משתמש בפרוטוקול התעשייתי הרגיל על גבי שכבת מדיה של CAN (Controller Area Network) ומתאר שכבת יישום לכיסוי פרופילי מכשירים שונים. היישומים העיקריים של פרוטוקול Devicenet כוללים בעיקר התקני בטיחות, חילופי נתונים ורשתות בקרת I/O גדולות.

תכונות

ה תכונות של Devicenet כלול את הבאים.

• פרוטוקול DeviceNet פשוט תומך בעד 64 צמתים כולל המספר הגבוה ביותר של 2048 מכשירים.
• טופולוגיית הרשת המשמשת בפרוטוקול זה היא קו אוטובוס או תא מטען דרך כבלי נפילה לחיבור ההתקנים.
• התנגדות מסיימת ערך 121 אוהם משמשת בכל צד של קו הגזע.
• הוא משתמש בגשרים, בשערים למודעות חוזרים ובנתבים.
• הוא תומך במצבים שונים כמו מאסטר-עבד, peer-to-peer ו-multi-master להעברת נתונים בתוך הרשת.
• הוא נושא גם את האות וגם את הכוח בכבל דומה.
• ניתן גם לחבר או להסיר פרוטוקולים אלו מהרשת במתח.
• פרוטוקול DeviceNet פשוט תומך ב-8A באוטובוס בגלל שהמערכת אינה מאובטחת באופן מהותי. וטיפול בהספק גבוה.

ארכיטקטורת Devicenet

DeviceNet הוא קישור תקשורת המשמש לחיבור מכשירים תעשייתיים כמו חיישנים אינדוקטיביים, מתגי גבול, פוטואלקטריים, לחצני לחיצה, נורות חיווי, קוראי ברקוד, בקרי מנוע וממשקי מפעיל לרשת על ידי הימנעות מחיווט מורכב ויקר. אז, קישוריות ישירה נותנת תקשורת טובה יותר בין מכשירים. במקרה של ממשקי קלט/פלט קוויים, ניתוח רמת המכשיר אינו אפשרי.

פרוטוקול DeviceNet פשוט תומך בטופולוגיה כמו trunk-line או drop-line, כך שניתן לחבר בקלות צמתים לקו הראשי או לסניפים קצרים ישירות. כל רשת DeviceNet מאפשרת להם לחבר עד 64 צמתים בכל מקום שבו צומת מנוצל על ידי ה'סורק' הראשי וצומת 63 מוגדר כצומת ברירת המחדל על ידי 62 צמתים הנגישים למכשירים. אבל, רוב הבקרים התעשייתיים מאפשרים חיבור למספר רשתות DeviceNet שבאמצעותן ה-No. ניתן להרחיב את הצמתים המחוברים ביניהם.

ארכיטקטורת פרוטוקול הרשת של Devicenet מוצגת להלן. רשת זו פשוט עוקבת אחר מודל OSI המשתמש ב-7 שכבות משכבות פיזיות ועד שכבות יישומים. רשת זו מבוססת על CIP (Common Industrial Protocol) אשר מנצל את שלוש השכבות הגבוהות יותר של CIP מההתחלה בעוד ארבע השכבות האחרונות שונו ליישום של DeviceNet.

ה'שכבה הפיזית' של ה-DeviceNet כוללת בעיקר שילוב של צמתים, כבלים, ברזים ונגני סיום בתוך טופולוגיה של קו צינור-שפל.

עבור שכבת קישור הנתונים, פרוטוקול רשת זה משתמש בתקן CAN (Controller Area Network) שפשוט מטפל בכל ההודעות בין התקנים ובקרים.

שכבות הרשת וההובלה של פרוטוקול זה ייצור חיבור על ידי המכשיר באמצעות מזהי חיבור בעיקר עבור הצמתים הכוללים מזהה MAC של מכשיר ומזהה הודעה.

הצומת מתייחס לטווח חוקי עבור DeviceNet שנע בין 0 ל-63 המספק סך של 64 חיבורים אפשריים. כאן, היתרון העיקרי של מזהה החיבור הוא שהוא מאפשר ל-DeviceNet לזהות כתובות כפולות על ידי בדיקת מזהה ה-MAC ואיתת למפעיל שהוא דורש לתקן.

רשת DeviceNet לא רק מפחיתה את עלויות החיווט והתחזוקה מכיוון שהיא זקוקה לפחות חיווט, אלא גם מאפשרת התקנים מבוססי רשת DeviceNet מיצרנים שונים. פרוטוקול רשת זה מבוסס על Controller Area Network או CAN הידוע כפרוטוקול תקשורת. זה פותח בעיקר עבור גמישות מרבית בין התקני שטח ויכולת פעולה הדדית בין יצרנים שונים.

רשת זו מאורגנת כמו רשת אפיק התקנים שהמאפיינים שלה הם תקשורת ברמת בתים ומהירות גבוהה המכילה תקשורת ציוד אנלוגי וכוח אבחון גבוה דרך התקני הרשת. רשת DeviceNet כוללת עד 64 מכשירים כולל התקן בודד בכל כתובת צומת שמתחילה מ-0 - 63.

ישנם שני כבלים מסוג סטנדרטי המשמשים ברשת זו עבים ודקים. כבל עבה משמש לקו הגזע ואילו הכבל הדק משמש לקו הנפילה. אורך הכבל הגבוה ביותר תלוי בעיקר במהירות השידור. כבלים אלה כוללים בדרך כלל ארבעה צבעים של כבלים כמו שחור, אדום, כחול ולבן. הכבל השחור מיועד לספק כוח 0V, הכבל האדום הוא עבור ספק כוח +24 V, הכבל בצבע כחול מיועד לאות CAN נמוך וכבל הצבע הלבן מיועד לאות CAN High.

איך Devicenet עובד?

DeviceNet פועל באמצעות שימוש CAN (Controller Area Network) עבור שכבת קישור הנתונים שלה וטכנולוגיית רשת דומה מנוצלת בתוך כלי רכב למטרות תקשורת בין מכשירים חכמים. DeviceNet פשוט תומך בעד 64 צמתים ברשת DeviceNet בלבד. רשת זו יכולה לכלול מאסטר בודד ועד 63 עבדים. אז, DeviceNet תומכת בתקשורת מאסטר/עבד ובתקשורת עמית לעמית על ידי שימוש ב-I/O וכן בהעברת הודעות מפורשת לניטור, בקרה ותצורה. פרוטוקול רשת זה משמש בתעשיית האוטומציה לחילופי נתונים על ידי תקשורת עם התקני בקרה. הוא משתמש ב-Common Industrial Protocol או ב-CIP על שכבת מדיה של CAN כדי להגדיר שכבת יישום לכיסוי מגוון פרופילי התקן.

התרשים הבא מראה כיצד ההודעות מוחלפות בין מכשירים בתוך רשת המכשירים.

ב-Devicenet, לפני שתקשורת נתונים קלט/פלט מתרחשת בין המכשירים, מכשיר המאסטר צריך להתחבר תחילה למכשירי עבד עם חיבור של הודעה מפורשת כדי לתאר את אובייקט החיבור.

בחיבור לעיל, אנו פשוט מספקים חיבור יחיד עבור הודעות מפורשות וארבעה חיבורי I/O.

כך שהפרוטוקול הזה תלוי בעיקר בקונספט שיטת החיבור שבו התקן המאסטר צריך להתחבר להתקן העבד בהתאם לפקודה של נתוני קלט/פלט והחלפת מידע. כדי להגדיר התקן בקרה ראשי, יש רק 4 שלבים עיקריים המעורבים וכל פונקציית שלב מוסברת להלן.

הוסף מכשיר לרשת

כאן, עלינו לספק את מזהה ה-MAC של מכשיר העבד לכלול ברשת.

הגדר חיבור

עבור מכשיר עבד, אתה יכול לאמת את סוג חיבור ה-I/O ואת אורך נתוני ה-I/O.

צור קשר

לאחר יצירת החיבור, המשתמשים יכולים להתחיל לתקשר באמצעות מכשירי עבדים.

גישה לנתוני I/O

ברגע שהתקשורת נעשית על ידי התקני עבד, ניתן לגשת לנתוני הקלט/פלט באמצעות פונקציית קריאה או כתיבה מקבילה.

לאחר יצירת החיבור המפורש, נתיב החיבור מנוצל להחלפת מידע רחב באמצעות צומת אחד לצמתים האחרים. לאחר מכן, המשתמשים יכולים ליצור את חיבורי ה-I/O בשלב הבא. כאשר נוצרים חיבורי קלט/פלט, ניתן פשוט להחליף נתוני קלט/פלט בין מכשירים בתוך רשת DeviceNet בהתבסס על הדרישה של התקן הראשי. אז, המכשיר הראשי ניגש לנתוני ה-I/O של התקן העבד באמצעות אחת מארבע טכניקות חיבור ה-I/O. כדי לשחזר ולשדר את נתוני ה-I/O של העבד, הספרייה לא רק פשוטה לשימוש אלא גם מספקת פונקציות מאסטר רבות של DeviceNet.

פורמט הודעה של Devicenet

פרוטוקול DeviceNet פשוט משתמש ב-CAN טיפוסי ומקורי, במיוחד עבור שכבת ה-Data Link שלו. אז זהו התקורה הפחותה למדי שדרושה ל-CAN בשכבת ה-Data Link, כך שה-DeviceNet יהפוך יעיל מאוד בזמן הטיפול בהודעות. על פני פרוטוקול Devicenet, רוחב הפס המינימלי של הרשת מנוצל לאריזה כמו גם להעברת הודעות CIP, כמו כן, יש צורך במינימום תקורה של מעבד דרך התקן כדי להעביר הודעות כאלה.

למרות זאת, המפרט של CAN מגדיר סוגים שונים של פורמטים של הודעות כמו נתונים, מרחוק, עומס יתר ושגיאות. פרוטוקול DeviceNet משתמש בעיקר רק במסגרת הנתונים. אז פורמט ההודעה עבור מסגרת נתונים CAN ניתן להלן.

במסגרת הנתונים שלעיל, ברגע ששודרת התחלה של frame-bit, אז כל המקלטים ברשת CAN יתואמו עם המעבר למצב הדומיננטי מהרצסיבי.

גם המזהה וגם ה-RTR (בקשת שידור מרחוק) במסגרת יוצרים את שדה הבוררות המשמש פשוט כדי לסייע בעדיפות גישה למדיה. ברגע שמכשיר משדר, אז הוא גם בודק כל סיביות שהוא משדר בבת אחת ומקבל כל סיביות משודרת כדי לאמת את הנתונים המועברים ולאפשר זיהוי ישיר של שידור מסונכרן.

שדה בקרת ה-CAN כולל בעיקר 6 סיביות כאשר תוכן שני הסיביות קבוע ושאר 4 הסיביות מנוצלות בעיקר עבור שדה אורך כדי לציין את אורך שדה הנתונים הקרוב מ-0 עד 8 בתים.
מסגרת הנתונים של CAN מלווה בשדה CRC (בדיקת יתירות מחזורית) כדי לזהות שגיאות מסגרת ומפרידי עיצוב שונים של מסגרת.

על ידי שימוש בסוגים שונים של זיהוי שגיאות כמו גם בטכניקות כליאת תקלות כמו CRC וניסיונות חוזרים אוטומטיים, ניתן למנוע מצומת פגום להפריע ל-n/w. יכול לספק בדיקת שגיאות חזקה במיוחד, כמו גם יכולת כליאת תקלות.

כלים

הכלים השונים המשמשים לניתוח פרוטוקול DeviceNet כוללים כלי תצורת רשת נפוצים כמו SyCon של Synergetic, NetSolver של Cutler-Hammer, RSNetworX של Allen-Bradley, DeviceNet Detective & CAN צגי תעבורה או מנתחים כמו CAN Explorer & Vector's Canalyzer של Peak.

טיפול בשגיאות בפרוטוקול Devicenet

טיפול בשגיאות הוא הליך של תגובה והתאוששות מתנאי השגיאה בתוך התוכנית. מכיוון ששכבת קישור הנתונים מטופלת על ידי CAN, הטיפול בשגיאות הקשור לאיתור של צומת פגום ולכיבוי הצומת הפגום הוא לפי פרוטוקול רשת CAN. אבל, השגיאות ברשת Device מתרחשות בעיקר מסיבות מסוימות כמו כאשר היחידה של DeviceNet לא מחוברת כראוי או שהיחידה של התצוגה עשויה להיתקל בבעיות. כדי להתגבר על בעיות אלה, יש לבצע את ההליך הבא.

• חבר את יחידת DeviceNet כראוי.
• הפרד את הכבל של DeviceNet.
• עבור כל יחידת תצוגה, ספק הכוח צריך למדוד.
• המתח צריך להתאים בטווח המתח הנקוב.
• הפעל את הכוח וודא אם הנורית של יחידת DeviceNet נדלקת.
• אם נורית ה-LED של יחידת DeviceNet דולקת, ודא את פירוט השגיאה של LED ותקן את התקלה בהתאם.
• אם אין נוריות LED ב-Devicenet מופעלות, ייתכן שהנורית פגומה. אז צריך לוודא אם פיני מחברים שבורים או כפופים.
• חבר את DeviceNet לחיבור באמצעות תשומת לב.

Devicenet לעומת ControlNet

ההבדלים בין Devicenet ל-ControlNet מפורטים להלן.

Devicenet נגד Modbus

ההבדל בין Devicenet ל- Modbus מפורטים להלן.

קודי שגיאה של Devicenet

קודי השגיאה של DeviceNet מתחת ל-63 מספרים ומעל ל-63 מספרים מפורטים להלן. כאן < 63 מספרים ידועים כמספרי צומת בעוד שמספרים מעל 63 ידועים בתור קודי שגיאה או קודי מצב. רוב קודי השגיאה חלים על מכשירים בודדים או יותר. אז זה מוצג על ידי מהבהב הקוד כמו גם מספר הצומת לסירוגין. אם יש להציג מספר קודים ומספרי צומת, התצוגה עוברת לאורכם לפי סדר מספרי הצומת.

ברשימה הבאה, הקודים עם הצבעים פשוט מתארים את המשמעויות

• קוד הצבע הירוק יציג מצבים נורמליים או חריגים אשר נגרמים על ידי פעולת המשתמש.
• קוד הצבע הכחול מציג שגיאות או מצבים חריגים.
• קוד הצבע האדום מציג שגיאות חמורות, וכנראה צריך סורק חלופי.

כאן מופיע קוד שגיאה של Devicenet עם הפעולה הנדרשת.

קוד מ-00 עד 63 (צבע ירוק): התצוגה מציגה את כתובת הסורק.
קוד 70 (צבע כחול): שנה את הכתובת של ערוץ הסורק, אחרת הכתובת של המכשיר מתנגשת.
קוד 71 (צבע כחול): רשימת הסריקה צריכה להגדיר מחדש ולחסל כל מידע לא חוקי.
קוד 72 (צבע כחול): המכשיר צריך לבדוק ולאמת חיבורים.
קוד 73 (צבע כחול): אשר שהמכשיר המדויק נמצא במספר הצומת הזה וודא שהמכשיר שווה למפתח האלקטרוני כפי שמסודר ברשימת הסריקה.
קוד 74 (צבע כחול): ודא את התצורה עבור נתונים ותעבורת רשת בלתי מקובלים.
קוד 75 (צבע ירוק): צור והורד את רשימת הסריקה.
קוד 76 (צבע ירוק): צור והורד את רשימת הסריקה.
קוד 77 (צבע כחול): סרוק את הרשימה או הגדר מחדש את ההתקן לגדלים הנכונים של שידור וקבלה.
קוד 78 (צבע כחול): כלול או מחק את המכשיר מהרשת.
קוד 79 (צבע כחול): בדוק אם הסורק מחובר לרשת מתאימה על ידי לפחות צומת אחד אחר.
קוד 80 (צבע ירוק): אתר את סיביות ה-RUN בתוך אוגר הפקודות של הסורק והכנס את ה-PLC במצב RUN.
קוד 81 (צבע ירוק): ודא את תוכנית ה-PLC וכן את אוגרי הפקודות של הסורק.
קוד 82 (צבע כחול): בדוק את תצורת המכשיר.
קוד 83 (צבע כחול): ודא שהכניסה לרשימת הסריקה ואמת את התצורה של המכשיר
קוד 84 (צבע ירוק): אתחול התקשורת בתוך רשימת הסריקה לפי מכשירים
קוד 85 (צבע כחול): סדר את המכשיר לגודל נתונים קטן יותר.
קוד 86 (צבע כחול): ודא מצב ותצורה של המכשיר.
קוד 87 (צבע כחול): ודא את החיבור של הסורק הראשי והתצורה.
קוד 88 (צבע כחול): בדוק את חיבורי הסורק.
קוד 89 (צבע כחול): בדוק את הסידור/השבת את ADR עבור מכשיר זה.
קוד 90 (צבע ירוק): ודא את תוכנית ה-PLC ופנקס הפקודות של הסורק
קוד 91 (צבע כחול): אמת את המערכת עבור מכשירים שנכשלו
קוד 92 (צבע כחול): בדוק אם הכבל הנפול מספק מתח רשת לכיוון היציאה של הסורק DeviceNet.
קוד 95 (צבע ירוק): אין להסיר את הסורק כאשר עדכון ה-FLASH מתבצע.
קוד 97 (צבע ירוק): ודא את תוכנית הסולם ופנקס הפקודות של הסורק.
קוד 98 ו-99 (צבע אדום): החלף או תקן את המודול שלך.
קוד E2, E4 ו-E5 (צבע אדום): מודול החלף או החזר.
קוד E9 (צבע ירוק): ודא את רישום הפקודות ואת כוח המחזור ב-SDN כדי לשחזר.
הסורק הוא המודול שיש לו את התצוגה ואילו ההתקן הוא צומת אחר ברשת, בדרך כלל התקן עבד ברשימת הסריקה של הסורק. זו יכולה להיות עוד אישיות אחת במצב עבד של הסורק.

היתרונות של Devicenet

יתרונות פרוטוקול DeviceNet כוללים את הדברים הבאים.

• פרוטוקולים אלו זמינים בעלות נמוכה יותר, בעלי אמינות גבוהה ובעלי קבלה רחבה, ברוחב הפס של הרשת נעשה ביעילות רבה ובכוח זמין ברשת.
• אלה מסוגלים לאסוף כמויות גדולות של נתונים מבלי להגדיל את עלויות הפרויקט באופן משמעותי.
• זה לוקח פחות זמן להתקין.
• לא יקר בהשוואה לחיווט רגיל מנקודה לנקודה.
• לפעמים, התקני DeviceNet מספקים יותר תכונות שליטה בהשוואה להתקנים רגילים או מוחלפים.
• רוב מכשירי Devicenet מספקים נתוני אבחון מועילים מאוד שיכולים להקל מאוד על פתרון הבעיות ולצמצם את זמן ההשבתה.
• ניתן להשתמש בפרוטוקול זה עם כל מחשב או PLC או מערכות בקרה מבוססות.

החסרונות של פרוטוקול DeviceNet כוללים את הדברים הבאים.

• לפרוטוקולים אלה יש אורך כבל מרבי.
• יש להם גודל מוגבל של הודעות ורוחב פס מוגבל.
• 90 עד 95% מכל הבעיות ב-DeviceNet מתרחשות בעיקר בגלל בעיית כבלים.
• פחות מספר מכשירים עבור כל צומת
• הגודל המוגבל של ההודעה.
• מרחק הכבלים קצר משמעותית.

יישומי פרוטוקול DeviceNet

ה יישומי פרוטוקול DeviceNet כלול את הבאים.

• פרוטוקול DeviceNet מספק חיבורים בין מכשירים תעשייתיים שונים כמו מפעילים, מערכות אוטומציה , חיישנים, וגם מכשירים מסובכים ללא דרישה של התערבות
• בלוקים או מודולים קלט/פלט.
• פרוטוקול DeviceNet משמש ביישומי אוטומציה תעשייתית.
• פרוטוקול רשת DeviceNet משמש בתעשיית האוטומציה לחיבור בין התקני בקרה להחלפת נתונים.
• פרוטוקול DeviceNet משמש לשליטה במנוע.
• פרוטוקול זה ישים בסמיכות, מתגי גבול פשוטים וכפתורי לחיצה לשליטה בסעפות,
• זה משמש ביישומי כונן AC & DC מורכבים.

לפיכך, זהו סקירה כללית של DeviceNet שהיא רשת Fieldbus מרובת טיפות ודיגיטלית המשמשת לחיבור מספר התקנים מרובי ספקים כמו PLCs, בקרים תעשייתיים, חיישנים, מפעילים ומערכות אוטומציה על ידי אספקת רשת חסכונית למשתמשים לניהול והפצה של מכשירים פשוטים באמצעות שימוש הארכיטקטורה. הנה שאלה בשבילך, מהו פרוטוקול?