DeviceNet : Seni Bina, Format Mesej, Kod Ralat, Kerja & Aplikasinya

Protokol DeviceNet pada mulanya dibangunkan oleh Allen-Bradley yang kini dimiliki oleh jenama Rockwell Automation. Ia telah memutuskan untuk menjadikannya rangkaian terbuka dengan mempromosikan protokol ini secara global dengan vendor pihak ketiga. Kini, protokol ini diuruskan oleh Syarikat ODVA (Persatuan Vendor DeviceNet Terbuka) membenarkan vendor pihak ketiga & membangunkan piawaian untuk menggunakan protokol rangkaian . DeviceNet hanya berlapis di atas Rangkaian Kawasan Pengawal (CAN) teknologi yang dibangunkan oleh Bosch. Syarikat. Teknologi yang diguna pakai oleh teknologi ini adalah daripada ControlNet yang turut dibangunkan oleh Allen Bradley. Jadi ini adalah sejarah Devicenet. Jadi artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan a Protokol Devicenet – bekerja dengan aplikasi.

Apakah itu DeviceNet Protocol?

Protokol DeviceNet ialah satu jenis protokol rangkaian yang digunakan dalam bidang industri automasi dengan menghubungkan peranti kawalan untuk bertukar-tukar data seperti PLC , pengawal industri, penderia s, penggerak & sistem automasi daripada vendor yang berbeza. Protokol ini hanya menggunakan protokol industri biasa melalui lapisan media CAN (Controller Area Network) & menerangkan lapisan aplikasi untuk meliputi pelbagai profil peranti. Aplikasi utama protokol Devicenet terutamanya termasuk peranti keselamatan, pertukaran data & rangkaian kawalan I/O yang besar.

ciri-ciri

The ciri Devicenet termasuk yang berikut.

• Protokol DeviceNet hanya menyokong sehingga 64 nod termasuk 2048 bilangan peranti tertinggi.
• Topologi rangkaian yang digunakan dalam protokol ini ialah talian bas atau batang melalui kabel drop untuk menyambungkan peranti.
• Rintangan penamat nilai 121 ohm digunakan pada mana-mana bahagian garisan batang.
• Ia menggunakan jambatan, gerbang iklan pengulang & penghala.
• Ia menyokong mod yang berbeza seperti master-slave, peer-to-peer & multi-master untuk menghantar data dalam rangkaian.
• Ia membawa kedua-dua isyarat & kuasa pada kabel yang serupa.
• Protokol ini juga boleh disambungkan atau dialih keluar daripada rangkaian yang berkuasa.
• Protokol DeviceNet hanya menyokong 8A pada bas kerana sistem tidak selamat secara intrinsik.& pengendalian kuasa tinggi.

Senibina Devicenet

DeviceNet ialah pautan komunikasi yang digunakan untuk menyambungkan peranti industri seperti penderia induktif, suis had, fotoelektrik, butang tekan, lampu penunjuk, pembaca kod bar, pengawal motor dan antara muka pengendali ke rangkaian dengan mengelakkan pendawaian yang rumit & mahal. Jadi, sambungan langsung memberikan komunikasi yang lebih baik antara peranti. Dalam kes antara muka I/O berwayar, analisis tahap peranti tidak boleh dilakukan.

Protokol DeviceNet hanya menyokong topologi seperti trunk-line atau drop-line supaya nod boleh disambungkan dengan mudah ke talian utama atau cawangan pendek secara langsung. Setiap rangkaian DeviceNet membenarkan mereka menyambung sehingga 64 nod di mana sahaja nod digunakan oleh 'pengimbas' induk & nod 63 diketepikan sebagai nod lalai oleh 62 nod yang boleh diakses untuk peranti. Tetapi, kebanyakan pengawal industri membenarkan penyambungan dengan beberapa rangkaian DeviceNet yang mana no. nod yang saling berkaitan boleh dilanjutkan.

Seni bina protokol rangkaian Devicenet ditunjukkan di bawah. Rangkaian ini hanya mengikut model OSI yang menggunakan 7 lapisan daripada lapisan Fizikal kepada Aplikasi. Rangkaian ini adalah berdasarkan CIP (Common Industrial Protocol) yang menggunakan tiga lapisan CIP yang lebih tinggi dari awal manakala empat lapisan terakhir telah diubah suai kepada aplikasi DeviceNet.

'Lapisan fizikal' DeviceNet terutamanya termasuk gabungan nod, kabel, pili & perintang penamatan dalam topologi garis batang-titisan.

Untuk lapisan pautan data, protokol rangkaian ini menggunakan piawaian CAN (Controller Area Network) yang hanya mengendalikan semua mesej antara peranti & pengawal.

Lapisan rangkaian & pengangkutan protokol ini akan mewujudkan sambungan oleh peranti melalui ID sambungan terutamanya untuk nod yang termasuk ID MAC peranti & ID Mesej.

Nod menangani julat yang sah untuk DeviceNet yang berjulat dari 0 hingga 63 yang menyediakan sejumlah 64 kemungkinan sambungan. Di sini, faedah utama ID sambungan ialah ia membolehkan DeviceNet mengenali alamat pendua dengan menyemak ID MAC & memberi isyarat kepada pengendali bahawa ia perlu diperbaiki.

Rangkaian DeviceNet bukan sahaja mengurangkan kos pendawaian & penyelenggaraan kerana memerlukan kurang pendawaian tetapi juga membenarkan peranti berasaskan rangkaian DeviceNet yang serasi daripada pelbagai pengeluar. Protokol rangkaian ini adalah berdasarkan Rangkaian Kawasan Pengawal atau CAN yang dikenali sebagai protokol komunikasi. Ia dibangunkan terutamanya untuk fleksibiliti maksimum antara peranti medan & saling kendali antara pelbagai pengeluar.

Rangkaian ini disusun seperti rangkaian bas peranti yang ciri-cirinya ialah komunikasi peringkat bait dan kelajuan tinggi yang mengandungi komunikasi peralatan analog & kuasa diagnostik tinggi melalui peranti rangkaian. Rangkaian DeviceNet termasuk sehingga 64 peranti termasuk satu peranti pada setiap alamat nod yang bermula dari 0 – 63.

Terdapat dua kabel jenis standard digunakan dalam rangkaian ini tebal dan nipis. Kabel tebal digunakan untuk garis batang manakala kabel nipis digunakan untuk titisan. Panjang kabel tertinggi bergantung terutamanya pada kelajuan penghantaran. Kabel ini biasanya termasuk empat warna kabel seperti hitam, merah, biru & putih. Kabel Hitam adalah untuk bekalan kuasa 0V, kabel Merah untuk bekalan kuasa +24 V, kabel warna biru untuk isyarat CAN rendah dan kabel warna putih untuk isyarat CAN High.

Bagaimana Devicenet Berfungsi?

DeviceNet berfungsi dengan menggunakan BOLEH (Rangkaian Kawasan Pengawal) untuk lapisan pautan datanya dan teknologi rangkaian serupa digunakan dalam kenderaan automotif untuk tujuan komunikasi antara peranti pintar. DeviceNet hanya menyokong sehingga 64 nod pada rangkaian DeviceNet sahaja. Rangkaian ini boleh termasuk Master tunggal & sehingga 63 hamba. Jadi, DeviceNet menyokong komunikasi Master/Slave & peer-to-peer dengan menggunakan I/O serta pemesejan eksplisit untuk pemantauan, kawalan & konfigurasi. Protokol rangkaian ini digunakan dalam industri automasi untuk pertukaran data melalui komunikasi dengan peranti kawalan. Ia menggunakan Common Industrial Protocol atau CIP pada lapisan media CAN untuk menentukan lapisan aplikasi untuk meliputi pelbagai profil peranti.

Rajah berikut menunjukkan bagaimana mesej ditukar antara peranti dalam rangkaian peranti.

Dalam Devicenet, sebelum komunikasi data Input/Output berlaku antara peranti,  peranti Master harus terlebih dahulu menyambung ke peranti hamba dengan sambungan mesej eksplisit untuk menerangkan objek sambungan.

Dalam sambungan di atas, kami hanya menyediakan satu sambungan untuk mesej eksplisit & empat sambungan I/O.

Jadi protokol ini bergantung terutamanya pada konsep kaedah sambungan di mana peranti Master harus bersambung dengan peranti hamba bergantung pada data I/O & perintah pertukaran maklumat. Untuk menyediakan peranti kawalan induk, terdapat hanya 4 langkah utama yang terlibat dan setiap fungsi langkah diterangkan di bawah.

Tambahkan Peranti pada Rangkaian

Di sini, kami mesti menyediakan ID MAC peranti hamba untuk dimasukkan ke dalam rangkaian.

Konfigurasi Sambungan

Untuk peranti hamba, anda boleh mengesahkan jenis sambungan I/O & panjang data I/O.

Wujudkan Sambungan

Setelah sambungan dibuat maka pengguna boleh mula berkomunikasi melalui peranti hamba.

Akses Data I/O

Setelah komunikasi dilakukan oleh peranti hamba, data I/O boleh diakses melalui fungsi baca atau tulis yang setara.

Setelah sambungan eksplisit dibuat, maka lorong sambungan digunakan untuk menukar maklumat luas menggunakan satu nod ke nod yang lain. Selepas itu, pengguna boleh membuat sambungan I/O dalam langkah seterusnya. Apabila sambungan I/O dibuat, maka data I/O hanya boleh ditukar di antara peranti dalam rangkaian DeviceNet berdasarkan permintaan peranti induk. Jadi, peranti induk mengakses data I/O peranti hamba dengan salah satu daripada empat teknik sambungan I/O. Untuk memulihkan & menghantar data I/O hamba, perpustakaan bukan sahaja mudah untuk digunakan tetapi juga menyediakan banyak fungsi Induk DeviceNet.

Format Mesej Devicenet

Protokol DeviceNet hanya menggunakan CAN biasa yang asli, terutamanya untuk lapisan Pautan Datanya. Jadi ini adalah overhed paling sedikit yang diperlukan oleh CAN pada lapisan Pautan Data supaya DeviceNet akan menjadi sangat cekap semasa mengendalikan mesej. Melalui protokol Devicenet, jalur lebar rangkaian paling sedikit digunakan untuk pembungkusan serta penghantaran mesej CIP & juga overhed pemproses paling sedikit diperlukan melalui peranti untuk menghantar mesej sedemikian.

Walaupun, spesifikasi CAN mentakrifkan jenis format mesej yang berbeza seperti data, jauh, lebihan & ralat. Protokol DeviceNet hanya menggunakan bingkai data sahaja. Jadi format mesej untuk bingkai data CAN diberikan di bawah.

Dalam bingkai data di atas, sebaik sahaja permulaan bit bingkai dihantar, maka semua penerima melalui rangkaian CAN akan menyelaras dengan peralihan kepada keadaan dominan daripada resesif.

Kedua-dua bit Identifier & RTR (Remote Transmission Request) dalam bingkai membentuk medan timbang tara yang hanya digunakan untuk membantu keutamaan akses media. Sebaik sahaja peranti menghantar, maka ia juga menyemak setiap bit yang dihantar sekali gus dan menerima setiap bit yang dihantar untuk mengesahkan data yang dihantar dan untuk membenarkan pengesanan terus penghantaran disegerakkan.

Medan Kawalan CAN terutamanya merangkumi 6-bit di mana kandungan dua bit ditetapkan dan 4-bit selebihnya digunakan terutamanya untuk medan panjang untuk menentukan panjang Medan Data yang akan datang dari 0 hingga 8 bait.
Kerangka Data CAN diikuti oleh medan CRC (Cyclic Redundancy Check) untuk mengenal pasti ralat bingkai & pelbagai pembatas pemformatan bingkai.

Dengan menggunakan pelbagai jenis pengesanan ralat serta teknik kurungan kesalahan seperti CRC & percubaan semula automatik, nod yang rosak boleh dielakkan daripada mengganggu n/w. BOLEH menyediakan pemeriksaan ralat yang sangat teguh serta kapasiti penahanan kerosakan.

Alatan

Alat berbeza yang digunakan untuk menganalisis protokol DeviceNet termasuk alat konfigurasi rangkaian biasa seperti Synergetic's SyCon, Cutler-Hammer's NetSolver, Allen-Bradley's RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN pemantau trafik atau penganalisis seperti Peak's CAN Explorer & Vector's Canalyzer.

Pengendalian Ralat dalam Protokol Devicenet

Pengendalian ralat ialah prosedur bertindak balas terhadap & memulihkan keadaan ralat dalam atur cara. Memandangkan lapisan pautan data dikendalikan oleh CAN, pengendalian ralat yang berkaitan dengan pengesanan nod yang rosak dan mematikan nod yang rosak adalah mengikut protokol rangkaian CAN. Tetapi, Ralat dalam jaring Peranti berlaku terutamanya disebabkan oleh beberapa sebab seperti apabila unit DeviceNet tidak disambungkan dengan betul atau unit paparan mungkin menghadapi masalah. Untuk mengatasi masalah ini, prosedur berikut perlu diikuti.

• Sambungkan unit DeviceNet dengan betul.
• Pisahkan kabel DeviceNet.
• Untuk setiap unit paparan, bekalan kuasa perlu diukur.
• Voltan perlu diselaraskan dalam julat voltan terkadar.
• HIDUPKAN kuasa & sahkan jika LED unit DeviceNet dihidupkan.
• Jika LED unit DeviceNet dihidupkan, pastikan butiran ralat LED & betulkan masalah dengan sewajarnya.
• Jika tiada LED pada Devicenet dihidupkan, maka lampu mungkin rosak. Jadi perlu mengesahkan jika ada pin penyambung yang patah atau bengkok.
• Sambungkan DeviceNet kepada sambungan melalui perhatian.

Devicenet Vs ControlNet

Perbezaan antara Devicenet dan ControlNet disenaraikan di bawah.

Devicenet Vs Modbus

Perbezaan antara Devicenet dan Modbus disenaraikan di bawah.

Kod Ralat Devicenet

Kod ralat DeviceNet daripada nombor di bawah 63 dan ke atas 63 nombor disenaraikan di bawah. Di sini < 63 nombor dikenali sebagai nombor nod manakala >63 nombor dikenali sebagai kod ralat atau kod status. Kebanyakan kod ralat digunakan pada satu atau lebih peranti. Jadi ini ditunjukkan dengan memancarkan kod serta nombor nod secara bergantian. Jika beberapa kod & nombor nod mesti ditunjukkan, paparan akan berkitar ke seluruhnya dalam susunan nombor nod.

Dalam senarai berikut, kod dengan warna hanya menerangkan makna

• Kod warna hijau akan menunjukkan keadaan normal atau tidak normal yang disebabkan oleh tindakan pengguna.
• Kod warna biru menunjukkan ralat atau keadaan tidak normal.
• Kod warna merah menunjukkan ralat teruk, dan mungkin memerlukan pengimbas gantian.

Di sini kod ralat Devicenet dengan tindakan yang diperlukan disenaraikan di bawah.

Kod dari 00 hingga 63 (Warna Hijau): Paparan menunjukkan alamat pengimbas.
Kod 70 (Warna biru): Ubah suai alamat saluran pengimbas jika tidak, alamat peranti yang bercanggah.
Kod 71 (Warna biru): Senarai imbasan perlu mengkonfigurasi semula & menghapuskan sebarang data haram.
Kod 72 (Warna biru): Peranti perlu menyemak & mengesahkan sambungan.
Kod 73 (Warna biru): Sahkan bahawa peranti tepat berada pada nombor nod ini dan pastikan peranti itu sama dengan kunci elektronik seperti yang diatur dalam senarai imbasan.
Kod 74 (Warna biru): Sahkan konfigurasi untuk data & trafik rangkaian yang tidak boleh diterima.
Kod 75 (Warna hijau): Cipta & muat turun senarai imbasan.
Kod 76 (Warna hijau): Cipta & muat turun senarai imbasan.
Kod 77 (Warna biru): Senarai imbas atau Konfigurasikan semula peranti untuk saiz data hantar & terima yang betul.
Kod 78 (Warna biru): Sertakan atau padam peranti daripada rangkaian.
Kod 79 (Warna biru): Periksa sama ada pengimbas disambungkan ke rangkaian yang sesuai oleh sekurang-kurangnya satu nod lain.
Kod 80 (Warna hijau): Cari bit RUN dalam daftar arahan pengimbas dan letakkan PLC dalam mod RUN.
Kod 81 (Warna hijau): Sahkan program PLC serta daftar arahan pengimbas.
Kod 82 (Warna biru): Semak konfigurasi peranti.
Kod 83 (Warna biru): Pastikan kemasukan senarai imbasan & sahkan konfigurasi peranti
Kod 84 (Warna hijau): Memulakan komunikasi dalam senarai imbasan mengikut peranti
Kod 85 (Warna biru): Susun peranti untuk saiz data yang lebih kecil.
Kod 86 (Warna biru): Pastikan status & konfigurasi peranti.
Kod 87 (Warna biru): Sahkan sambungan pengimbas utama & konfigurasi.
Kod 88 (Warna biru): Periksa sambungan pengimbas.
Kod 89 (Warna biru): Semak susunan/lumpuhkan ADR untuk peranti ini.
Kod 90 (Warna hijau): Pastikan program PLC & daftar arahan pengimbas
Kod 91 (Warna biru): Sahkan sistem untuk peranti yang gagal
Kod 92 (Warna biru): Periksa sama ada kabel jatuh menyediakan kuasa rangkaian ke arah port pengimbas DeviceNet.
Kod 95 (Warna hijau): Jangan keluarkan pengimbas apabila kemas kini FLASH sedang dijalankan.
Kod 97 (Warna hijau): Sahkan program tangga & daftar arahan pengimbas.
Kod 98 & 99 (Warna merah): Gantikan atau Servis modul anda.
Kod E2, E4 & E5 (Warna Merah): Gantikan atau Kembalikan modul.
Kod E9 (Warna Hijau): Sahkan daftar arahan & kuasa kitaran pada SDN untuk pulih.
Pengimbas ialah modul yang mempunyai paparan manakala Peranti adalah beberapa nod lain pada rangkaian, biasanya peranti hamba dalam senarai imbasan pengimbas. Ini boleh menjadi satu lagi personaliti mod hamba pengimbas.

Kelebihan Devicenet

Kelebihan protokol DeviceNet termasuk yang berikut.

• Protokol ini tersedia pada kos yang lebih rendah, mempunyai kebolehpercayaan yang tinggi, dan mempunyai penerimaan yang meluas, lebar jalur rangkaian digunakan dengan sangat cekap & tersedia kuasa pada rangkaian.
• Ini mampu mengumpul sejumlah besar data tanpa meningkatkan kos projek dengan ketara.
• Ia mengambil sedikit masa untuk memasang.
• Tidak mahal berbanding pendawaian point-to-point biasa.
• Kadangkala, peranti DeviceNet menyediakan lebih banyak ciri kawalan berbanding peranti biasa atau ditukar.
• Kebanyakan peranti Devicenet menyediakan data diagnostik yang sangat membantu yang boleh menjadikan sistem untuk menyelesaikan masalah menjadi lebih mudah & mengurangkan masa henti.
• Protokol ini boleh digunakan dengan mana-mana PC atau PLC atau sistem kawalan berasaskan.

Kelemahan protokol DeviceNet termasuk yang berikut.

• Protokol ini mempunyai panjang kabel maksimum.
• Mereka mempunyai saiz mesej yang terhad & lebar jalur terhad.
• 90 hingga 95% daripada semua isu DeviceNet berlaku terutamanya kerana isu Pengkabelan.
• Kurang bilangan peranti untuk setiap nod
• Saiz mesej yang terhad.
• Jarak kabel jauh lebih pendek.

Aplikasi Protokol DeviceNet

The Aplikasi protokol DeviceNet termasuk yang berikut.

• Protokol DeviceNet menyediakan sambungan antara peranti industri yang berbeza seperti penggerak, sistem automasi , penderia dan juga peranti rumit tanpa memerlukan campur tangan
• Blok atau modul I/O.
• Protokol DeviceNet digunakan dalam aplikasi automasi industri.
• Protokol rangkaian DeviceNet digunakan dalam industri automasi untuk menyambung peranti kawalan untuk bertukar-tukar data.
• Protokol DeviceNet digunakan untuk mengawal motor.
• Protokol ini boleh digunakan dalam kedekatan, suis had mudah & butang tekan untuk mengawal manifold,
• Ini digunakan dalam aplikasi pemacu AC & DC yang kompleks.

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan DeviceNet yang merupakan rangkaian Fieldbus digital berbilang titisan yang digunakan untuk menyambungkan beberapa peranti daripada berbilang vendor seperti PLC, pengawal industri, penderia, penggerak & sistem automasi dengan menyediakan rangkaian kos efektif kepada pengguna untuk mengurus & mengedarkan peranti mudah dengan menggunakan seni bina. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah itu protokol?