DeviceNet : Mimari, Mesaj Formatı, Hata Kodları, Çalışma ve Uygulamaları

DeviceNet protokolü ilk olarak, şimdi Rockwell Automation markasına ait olan Allen-Bradley tarafından geliştirildi. Bu protokolü üçüncü taraf satıcılarla küresel olarak tanıtarak açık bir ağ haline getirmeye karar verildi. Şimdi, bu protokol ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) tarafından yönetilmektedir, üçüncü taraf satıcılara izin verir ve bunları kullanmak için standartlar geliştirir. ağ protokolü . DeviceNet, basitçe Denetleyici Alan Ağı (CAN) Bosch tarafından geliştirilen teknoloji. Şirket. Bu teknolojinin benimsediği teknoloji, yine Allen Bradley tarafından geliştirilen ControlNet'ten alınmıştır. Bu, Devicenet'in tarihidir. Dolayısıyla bu makale, bir Cihaz ağı protokolü - uygulamalarla çalışma.

DeviceNet Protokolü nedir?

DeviceNet protokolü, otomasyon endüstrisi alanında aşağıdaki gibi veri alışverişi için kontrol cihazlarını birbirine bağlayarak kullanılan bir tür ağ protokolüdür. PLC'ler , endüstriyel kontrolörler, sensör s, aktüatörler ve farklı satıcılardan otomasyon sistemleri. Bu protokol, bir CAN (Denetleyici Alan Ağı) medya katmanı üzerinden normal endüstriyel protokolü kullanır ve çeşitli cihaz profillerini kapsayacak bir uygulama katmanını tanımlar. Devicenet protokolünün ana uygulamaları esas olarak güvenlik cihazları, veri alışverişi ve büyük I/O kontrol ağlarını içerir.

Özellikler

bu Devicenet'in özellikleri aşağıdakileri içerir.

• DeviceNet protokolü, en yüksek 2048 cihaz sayısı dahil olmak üzere 64 adede kadar düğümü destekler.
• Bu protokolde kullanılan ağ topolojisi, cihazları bağlamak için bir veri yolu hattı veya aktarmalı kablolardır.
• Ana hattın herhangi bir tarafında 121 ohm değerinde bir sonlandırma direnci kullanılır.
• Köprüler, tekrarlayıcılar, reklam ağ geçitleri ve yönlendiriciler kullanır.
• Ağ içinde veri iletmek için master-slave, peer-to-peer ve multi-master gibi farklı modları destekler.
• Hem sinyali hem de gücü benzer bir kablo üzerinde taşır.
• Bu protokoller ayrıca güçte ağa bağlanabilir veya ağdan çıkarılabilir.
• DeviceNet protokolü, sistem özünde güvenli olmadığı için veri yolu üzerinde 8A'yı destekler.& yüksek güç kullanımı.

Devicenet Mimarisi

DeviceNet, karmaşık ve maliyetli kablolamadan kaçınarak endüktif sensörler, limit anahtarları, fotoelektrik, basmalı düğmeler, gösterge ışıkları, barkod okuyucular, motor kontrolörleri ve operatör arayüzleri gibi endüstriyel cihazları bir ağa bağlamak için kullanılan bir iletişim bağlantısıdır. Bu nedenle, doğrudan bağlantı, cihazlar arasında daha iyi iletişim sağlar. Kablolu I/O arayüzlerinde cihaz seviyesinin analizi mümkün değildir.

DeviceNet protokolü, düğümlerin ana hatta veya kısa dallara doğrudan kolayca bağlanabilmesi için ana hat veya açılan hat gibi bir topolojiyi destekler. Her DeviceNet ağı, ana “tarayıcı” tarafından bir düğüm kullanıldığı her yerde 64 düğüme kadar bağlanmalarına izin verir ve düğüm 63, cihazlar için erişilebilir 62 düğüm tarafından varsayılan düğüm olarak ayrılır. Ancak çoğu endüstriyel kontrolör, hayır. birbirine bağlı düğümlerin sayısı genişletilebilir.

Devicenet ağ protokolü mimarisi aşağıda gösterilmiştir. Bu ağ, Fiziksel'den Uygulama katmanlarına kadar 7 katman kullanan OSI modelini takip eder. Bu ağ, başlangıçtan itibaren CIP'nin üç yüksek katmanını kullanan CIP'ye (Ortak Endüstriyel Protokol) dayanmaktadır, son dört katman ise DeviceNet uygulamasına dönüştürülmüştür.

DeviceNet'in “fiziksel katmanı” esas olarak bir ana hat-damla hattı topolojisi içinde düğümler, kablolar, musluklar ve sonlandırma dirençlerinin bir kombinasyonunu içerir.

Veri bağlantı katmanı için bu ağ protokolü, cihazlar ve kontrolörler arasındaki tüm mesajları basitçe işleyen CAN (Kontrolör Alan Ağı) standardını kullanır.

Bu protokolün ağ ve taşıma katmanları, esas olarak bir cihazın MAC ID'sini ve bir Mesaj ID'sini içeren düğümler için bağlantı ID'leri aracılığıyla cihaz tarafından bir bağlantı kuracaktır.

Düğüm, toplam 64 olası bağlantı sağlayan 0 ile 63 arasında değişen DeviceNet için geçerli bir aralığı adresler. Burada, bağlantı kimliğinin ana faydası, MAC ID'yi kontrol ederek ve operatöre düzeltilmesi gerektiğini bildirerek DeviceNet'in mükerrer adresleri tanımasına izin vermesidir.

DeviceNet ağı, daha az kablolamaya ihtiyaç duyduğu için yalnızca kablolama ve bakım maliyetlerini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda çeşitli üreticilerin DeviceNet ağ uyumlu tabanlı cihazlarına da izin verir. Bu ağ protokolü, iletişim protokolü olarak bilinen Kontrolör Alan Ağı veya CAN'a dayanmaktadır. Temel olarak saha cihazları arasında maksimum esneklik ve çeşitli üreticiler arasında birlikte çalışabilirlik için geliştirilmiştir.

Bu ağ, özellikleri bayt düzeyinde iletişim ve ağ cihazları aracılığıyla analog ekipman iletişimi ve yüksek teşhis gücü içeren yüksek hız olan bir cihaz veri yolu ağı gibi organize edilmiştir. Bir DeviceNet ağı, 0 – 63 arasında başlayan her düğüm adresindeki tek bir cihaz dahil olmak üzere 64'e kadar cihaz içerir.

Bu ağda kalın ve ince olmak üzere iki adet standart tip kablo kullanılmaktadır. Ana hat için kalın kablo, çıkış hattı için ince kablo kullanılır. En yüksek kablo uzunluğu esas olarak iletim hızına bağlıdır. Bu kablolar normalde siyah, kırmızı, mavi ve beyaz gibi dört renk kablo içerir. Siyah kablo 0V güç kaynağı içindir, Kırmızı kablo +24 V güç kaynağı içindir, mavi renkli kablo CAN düşük sinyali içindir ve beyaz renkli kablo CAN Yüksek sinyali içindir.

Devicenet Nasıl Çalışır?

DeviceNet kullanarak çalışır CAN (Kontrolör Alan Ağı) veri bağlantı katmanı ve benzeri ağ teknolojisi nedeniyle otomotiv araçlarında akıllı cihazlar arasında iletişim amacıyla kullanılmaktadır. DeviceNet, yalnızca DeviceNet ağında en fazla 64 düğümü destekler. Bu ağ, tek bir Master ve 63'e kadar slave içerebilir. Bu nedenle DeviceNet, izleme, kontrol ve yapılandırma için açık mesajlaşmanın yanı sıra G/Ç kullanarak Master/Slave ve eşler arası iletişimi destekler. Bu ağ protokolü, otomasyon endüstrisinde kontrol cihazlarıyla iletişim kurarak veri alışverişi için kullanılır. Çeşitli cihaz profillerini kapsayacak bir uygulama katmanı tanımlamak için bir CAN medya katmanı üzerinden Ortak Endüstriyel Protokolü veya CIP'yi kullanır.

Aşağıdaki şema, mesajların cihaz ağı içindeki cihazlar arasında nasıl değiş tokuş edildiğini gösterir.

Devicenet'te, cihazlar arasında Giriş/Çıkış veri iletişimi gerçekleşmeden önce,  Ana cihaz, bağlantı nesnesini açıklamak için açık mesaj bağlantısıyla ilk olarak bağımlı cihazlara bağlanmalıdır.

Yukarıdaki bağlantıda, açık mesajlar için tek bir bağlantı ve dört G/Ç bağlantısı sağlıyoruz.

Dolayısıyla bu protokol, esas olarak, G/Ç verileri ve bilgi alışverişi komutuna bağlı olarak Ana cihazın bağımlı cihaza bağlanması gereken bağlantı yöntemi konseptine bağlıdır. Bir ana kontrol cihazı kurmak için sadece 4 ana adım vardır ve her adım işlevi aşağıda açıklanmıştır.

Ağa Cihaz Ekle

Burada, ağa dahil edilecek bağımlı cihazın MAC ID'sini sağlamalıyız.

Bağlantıyı Yapılandır

Bir bağımlı cihaz için, G/Ç bağlantısının türünü ve G/Ç verilerinin uzunluğunu doğrulayabilirsiniz.

Bağlantı Kur

Bağlantı yapıldıktan sonra kullanıcılar bağımlı cihazlar aracılığıyla iletişim kurmaya başlayabilir.

G/Ç Verilerine Erişim

Köle cihazlar tarafından iletişim yapıldığında, I/O verilerine eşdeğer bir okuma veya yazma işlevi aracılığıyla erişilebilir.

Açık bağlantı yapıldıktan sonra, bağlantı şeridi, bir düğüm kullanılarak diğer düğümlere geniş bilgi alışverişi için kullanılır. Bundan sonra, kullanıcılar bir sonraki adımda I/O bağlantılarını yapabilirler. I/O bağlantıları yapıldığında, master cihazın talebine bağlı olarak DeviceNet ağı içindeki cihazlar arasında I/O verileri basitçe değiş tokuş edilebilir. Böylece, ana cihaz, dört G/Ç bağlantı tekniğinden biri ile bağımlı cihazın G/Ç verilerine erişir. Kölenin G/Ç verilerini kurtarmak ve iletmek için, kitaplığın kullanımı basit olmakla kalmaz, aynı zamanda DeviceNet'in birçok Ana işlevini de sağlar.

Devicenet Mesaj Formatı

DeviceNet protokolü, özellikle Data Link katmanı için tipik, orijinal CAN kullanır. Bu, Data Link katmanında CAN tarafından gerekli olan en az ek yüktür, böylece DeviceNet mesajları işlerken çok verimli hale gelir. Devicenet protokolü üzerinden, CIP mesajlarının iletilmesinin yanı sıra paketleme için en az ağ bant genişliği kullanılır ve ayrıca bu tür mesajları iletmek için bir cihaz aracılığıyla en az işlemci yükü gereklidir.

Yine de, CAN'ın spesifikasyonu veri, uzaktan kumanda, aşırı yük ve hata gibi farklı türde mesaj formatlarını tanımlar. DeviceNet protokolü esas olarak sadece veri çerçevesini kullanır. Dolayısıyla CAN veri çerçevesi için mesaj formatı aşağıda verilmiştir.

Yukarıdaki veri çerçevesinde, bir çerçeve biti başlangıcı iletildiğinde, bir CAN ağı üzerindeki tüm alıcılar, çekinik durumdan baskın duruma geçişle koordine olacaktır.

Çerçevedeki hem Tanımlayıcı hem de RTR (Uzaktan İletim İsteği) biti, yalnızca medyaya erişim önceliğine yardımcı olmak için kullanılan tahkim alanını oluşturur. Bir cihaz iletim yaptığında, aynı anda ilettiği her biti kontrol eder ve iletilen verilerin kimliğini doğrulamak ve senkronize iletimin doğrudan algılanmasına izin vermek için iletilen her biti alır.

CAN Kontrol Alanı esas olarak, iki bit içeriğinin sabitlendiği ve kalan 4 bitin esas olarak 0 ila 8 bayt arasında gelecek Veri Alanı uzunluğunu belirtmek için bir uzunluk alanı için kullanıldığı 6 bit içerir.
CAN Veri Çerçevesini, çerçeve hatalarını ve çeşitli çerçeve biçimlendirme sınırlayıcılarını tanımlamak için CRC (Döngüsel Artıklık Kontrolü) alanı izler.

CRC ve otomatik yeniden denemeler gibi hata sınırlama tekniklerinin yanı sıra farklı türde hata algılama türleri kullanılarak, hatalı bir düğümün n/w'yi bozması önlenebilir. CAN, hata sınırlama kapasitesinin yanı sıra son derece sağlam hata denetimi sağlar.

Aletler

DeviceNet protokolünü analiz etmek için kullanılan farklı araçlar, Synergetic'in SyCon'u, Cutler-Hammer'ın NetSolver'ı, Allen-Bradley'nin RSNetworX'i, DeviceNet Detective ve CAN trafik monitörleri veya Peak'in CAN Explorer ve Vector's Canalyzer'ı gibi analizörleri gibi ortak ağ yapılandırma araçlarını içerir.

Devicenet Protokolünde Hata İşleme

Hata işleme, program içindeki hata koşullarına tepki verme ve bunlardan kurtulma prosedürüdür. Veri bağlantısı katmanı CAN tarafından işlendiğinden, hatalı düğümün tespiti ve hatalı düğümün kapatılması ile ilgili hata işleme, CAN ağ protokolüne göredir. Ancak, Cihaz ağındaki hatalar esas olarak DeviceNet ünitesinin düzgün bağlanmaması veya bir ekran ünitesinin arızalanması gibi bazı nedenlerden dolayı ortaya çıkar. Bu sorunların üstesinden gelmek için aşağıdaki prosedür izlenmelidir.

• DeviceNet ünitesini doğru şekilde bağlayın.
• DeviceNet kablosunu ayırın.
• Her ekran birimi için güç kaynağının ölçülmesi gerekir.
• Voltajın, nominal voltaj aralığında ayarlanması gerekir.
• Gücü AÇIN ve DeviceNet ünitesinin LED'inin AÇIK olup olmadığını doğrulayın.
• DeviceNet ünitesinin LED'i AÇIK ise, LED hata ayrıntısının olduğundan emin olun ve sorunu buna göre düzeltin.
• Devicenet üzerindeki LED'lerden hiçbiri AÇIK değilse, ışık arızalı olabilir. Bu nedenle, herhangi bir konektör piminin kırılmış veya bükülmüş olup olmadığını doğrulamanız gerekir.
• Dikkat yoluyla DeviceNet'i bağlantıya bağlayın.

Devicenet ve ControlNet

Devicenet ve ControlNet arasındaki farklar aşağıda listelenmiştir.

Devicenet ve Modbus

Devicenet ve Modbus arasındaki farklar aşağıda listelenmiştir.

Devicenet Hata Kodları

63'ün altındaki ve 63'ün üzerindeki numaralardan gelen DeviceNet hata kodları aşağıda listelenmiştir. Burada < 63 numaralar düğüm numaraları olarak bilinirken, >63 numaralar hata kodları veya durum kodları olarak bilinir. Çoğu hata kodu, tek veya daha fazla cihaz için geçerlidir. Bu, kodun yanı sıra düğüm numarasının dönüşümlü olarak yanıp sönmesiyle gösterilir. Birkaç kod ve düğüm numarasının gösterilmesi gerekiyorsa, ekran düğüm numarası sırası içinde bunlar arasında geçiş yapar.

Aşağıdaki listede, renkli kodlar sadece anlamları açıklamaktadır.

• Yeşil renk kodu, kullanıcının eyleminden kaynaklanan normal veya anormal durumları gösterecektir.
• Mavi renk kodu, hataları veya anormal durumları gösterir.
• Kırmızı renk kodu ciddi hatalar gösteriyor ve muhtemelen yeni bir tarayıcıya ihtiyacı var.

Burada gerekli eylemi içeren bir Devicenet hata kodu aşağıda listelenmiştir.

00 - 63 arası kod (Yeşil Renk): Ekran, tarayıcının adresini gösterir.
Kod 70 (Mavi renk): Tarayıcı kanalının adresini değiştirin, aksi takdirde cihazın adresi çakışır.
Kod 71 (Mavi renk): Tarama listesinin yeniden yapılandırılması ve tüm yasa dışı verileri ortadan kaldırması gerekir.
Kod 72 (Mavi renk): Cihazın bağlantıları kontrol etmesi ve doğrulaması gerekir.
Kod 73 (Mavi renk): Cihazın tam olarak bu düğüm numarasında olduğunu onaylayın ve cihazın tarama listesinde düzenlenen elektronik anahtara eşit olduğundan emin olun.
Kod 74 (Mavi renk): Kabul edilemez veri ve ağ trafiği için yapılandırmayı doğrulayın.
Kod 75 (Yeşil renk): Tarama listesi oluşturun ve indirin.
Kod 76 (Yeşil renk): Tarama listesi oluşturun ve indirin.
Kod 77 (Mavi renk): Listeyi tarayın veya cihazı uygun gönderme ve alma veri boyutları için yeniden yapılandırın.
Kod 78 (Mavi renk): Cihazı ağdan ekleyin veya silin.
Kod 79 (Mavi renk): Tarayıcının en az bir başka düğüm tarafından uygun bir ağa bağlı olup olmadığını kontrol edin.
Kod 80 (Yeşil renk): Tarayıcı komut kaydı içinde RUN bitini bulun ve PLC'yi RUN moduna alın.
Kod 81 (Yeşil renk): PLC programını ve tarayıcının komut kayıtlarını doğrulayın.
Kod 82 (Mavi renk): Cihazın konfigürasyonunu kontrol edin.
Kod 83 (Mavi renk): Tarama listesi girişinden emin olun ve cihazın yapılandırmasını doğrulayın
Kod 84 (Yeşil renk): Cihazlar tarafından tarama listesi içinde iletişim başlatılıyor
Kod 85 (Mavi renk): Cihazı daha küçük bir veri boyutuna göre düzenleyin.
Kod 86 (Mavi renk): Cihaz durumunu ve yapılandırmasını sağlayın.
Kod 87 (Mavi renk): Birincil tarayıcı ve yapılandırmanın bağlantısını doğrulayın.
Kod 88 (Mavi renk): Tarayıcının bağlantılarını kontrol edin.
Kod 89 (Mavi renk): Bu cihaz için düzenlemeyi kontrol edin/ADR'yi devre dışı bırakın.
Kod 90 (Yeşil renk): Tarayıcının PLC programı ve komut kaydının olduğundan emin olun.
Kod 91 (Mavi renk): Arızalı cihazlar için sistemi doğrulayın
Kod 92 (Mavi renk): Saplama kablosunun, tarayıcı DeviceNet bağlantı noktasına ağ gücü sağlayıp sağlamadığını kontrol edin.
Kod 95 (Yeşil renk): FLASH güncellemesi devam ederken tarayıcıyı çıkarmayın.
Kod 97 (Yeşil renk): Tarayıcının ladder programını ve komut kaydını doğrulayın.
Kod 98 ve 99 (Kırmızı renk): Modülünüzü değiştirin veya servise gönderin.
Kod E2, E4 ve E5 (Kırmızı Renk): Modülü Değiştirin veya İade Edin.
E9 Kodu (Yeşil Renk): Kurtarmak için SDN'de komut kaydını ve döngü gücünü doğrulayın.
Tarayıcı, ekrana sahip modüldür, Cihaz ağdaki başka bir düğümdür, normalde tarayıcının tarama listesindeki bir bağımlı cihazdır. Bu, tarayıcının bir başka bağımlı mod kişiliği olabilir.

Devicenet'in Avantajları

DeviceNet protokolü avantajları aşağıdakileri içerir.

• Bu protokoller daha düşük maliyetlidir, yüksek güvenilirliğe sahiptir ve yaygın olarak kabul görür, ağ bant genişliği çok verimli kullanılır ve ağ üzerinde mevcut güç kullanılır.
• Bunlar, projenin maliyetlerini önemli ölçüde artırmadan büyük miktarda veri toplama yeteneğine sahiptir.
• Kurulumu daha az zaman alır.
• Normal noktadan noktaya kablolamaya kıyasla maliyetli değildir.
• Bazen DeviceNet cihazları, normal veya anahtarlı cihazlara kıyasla daha fazla kontrol özelliği sağlar.
• Devicenet cihazlarının çoğu, sistemlerin sorun giderme işlemlerini çok daha kolay hale getirebilen ve arıza süresini azaltan çok yardımcı tanılama verileri sağlar.
• Bu protokol, herhangi bir PC veya PLC veya tabanlı kontrol sistemleri ile kullanılabilir.

DeviceNet protokolü dezavantajları aşağıdakileri içerir.

• Bu protokoller maksimum kablo uzunluğuna sahiptir.
• Sınırlı bir mesaj boyutuna ve sınırlı bant genişliğine sahiptirler.
• Tüm DeviceNet sorunlarının %90 ila 95'i esas olarak bir Kablolama sorunu nedeniyle oluşur.
• Her düğüm için daha az sayıda cihaz
• İletinin sınırlı boyutu.
• Kablo mesafesi önemli ölçüde daha kısadır.

DeviceNet Protokol Uygulamaları

bu DeviceNet protokolü uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• DeviceNet protokolü, aktüatörler gibi farklı endüstriyel cihazlar arasında bağlantılar sağlar. otomasyon sistemleri , sensörler ve ayrıca müdahale gerektirmeden karmaşık cihazlar
• G/Ç blokları veya modülleri.
• Endüstriyel otomasyon uygulamalarında DeviceNet protokolü kullanılmaktadır.
• DeviceNet ağ protokolü, otomasyon endüstrisinde veri alışverişi için kontrol cihazlarını birbirine bağlamak için kullanılır.
• Bir motoru kontrol etmek için DeviceNet protokolü kullanılır.
• Bu protokol, manifoldları kontrol etmek için yakınlık, basit limit anahtarları ve basma düğmeleri için geçerlidir.
• Bu, karmaşık AC ve DC sürücü uygulamalarında kullanılır.

Böylece, bu DeviceNet'e genel bakış PLC'ler, endüstriyel kontrolörler, sensörler, aktüatörler ve otomasyon sistemleri gibi çoklu satıcılardan çeşitli cihazları bağlamak için kullanılan, kullanıcılara basit cihazları yönetmek ve dağıtmak için uygun maliyetli bir ağ sağlamak için kullanılan çok çıkışlı, dijital bir Fieldbus ağıdır. Mimarlık. İşte size bir soru, protokol nedir?