DeviceNet : Arkitektura, Format ng Mensahe, Mga Error Code, Paggawa at Mga Application Nito

Ang DeviceNet protocol ay unang binuo ni Allen-Bradley na ngayon ay pagmamay-ari ng tatak na Rockwell Automation. Napagpasyahan na gawin itong isang bukas na network sa pamamagitan ng pag-promote ng protocol na ito sa buong mundo kasama ang mga third-party na vendor. Ngayon, ang protocol na ito ay pinamamahalaan ng ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) na nagpapahintulot sa mga third-party na vendor at bumuo ng mga pamantayan na gamitin ang protocol ng network . Ang DeviceNet ay simpleng naka-layer sa ibabaw ng Controller Area Network (CAN) teknolohiya na binuo ng Bosch. kumpanya. Ang teknolohiyang pinagtibay ng teknolohiyang ito ay mula sa ControlNet na binuo din ni Allen Bradley. Kaya ito ang kasaysayan ng Devicenet. Kaya tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng a Protocol ng Devicenet – nagtatrabaho sa mga aplikasyon.

Ano ang DeviceNet Protocol?

Ang DeviceNet protocol ay isang uri ng network protocol na ginagamit sa loob ng industriya ng automation sa pamamagitan ng interconnecting control device para sa pagpapalitan ng data tulad ng mga PLC , mga pang-industriyang controller, sensor s, actuator at automation system mula sa iba't ibang vendor. Ginagamit lang ng protocol na ito ang normal na pang-industriyang protocol sa ibabaw ng CAN (Controller Area Network) na layer ng media at naglalarawan ng application layer upang masakop ang iba't ibang profile ng device. Pangunahing kasama sa mga pangunahing application ng Devicenet protocol ang mga safety device, pagpapalitan ng data at malalaking I/O control network.

Mga tampok

Ang mga tampok ng Devicenet isama ang mga sumusunod.

• Sinusuportahan lang ng DeviceNet protocol ang hanggang 64 na node kasama ang 2048 na pinakamataas na bilang ng mga device.
• Ang network topology na ginamit sa protocol na ito ay isang bus line o trunk through drop cables para sa pagkonekta sa mga device.
• Ang isang 121 ohms value na nagwawakas na resistensya ay ginagamit sa anumang bahagi ng linya ng puno ng kahoy.
• Gumagamit ito ng mga tulay, mga repeater na gateway ng ad at mga router.
• Sinusuportahan nito ang iba't ibang mga mode tulad ng master-slave, peer-to-peer at multi-master upang magpadala ng data sa loob ng network.
• Dala nito ang parehong signal at kapangyarihan sa isang katulad na cable.
• Ang mga protocol na ito ay maaari ding ikonekta o alisin mula sa network sa kapangyarihan.
• Sinusuportahan lang ng DeviceNet protocol ang 8A sa bus dahil ang system ay hindi secure na intrinsically. & high power handling.

Arkitektura ng Devicenet

Ang DeviceNet ay isang link ng komunikasyon na ginagamit upang ikonekta ang mga pang-industriyang device tulad ng mga inductive sensor, limit switch, photoelectric, push button, indicator lights, barcode reader, motor controller, at operator interface sa isang network sa pamamagitan ng pag-iwas sa kumplikado at magastos na mga wiring. Kaya, ang direktang koneksyon ay nagbibigay ng mas mahusay na komunikasyon sa pagitan ng mga device. Sa kaso ng mga wired na I/O na interface, hindi posible ang pagsusuri sa antas ng device.

Sinusuportahan lamang ng DeviceNet protocol ang isang topology tulad ng trunk-line o drop-line upang ang mga node ay madaling maikonekta sa pangunahing linya o mga maikling sanga nang direkta. Ang bawat network ng DeviceNet ay nagbibigay-daan sa kanila na kumonekta ng hanggang 64 na node saanman ang isang node ay ginagamit ng master na 'scanner' at ang node 63 ay itinatabi bilang default na node ng 62 na mga node na naa-access para sa mga device. Ngunit, karamihan sa mga pang-industriyang controllers ay nagpapahintulot sa pagkonekta sa ilang mga DeviceNet network kung saan ang no. ng mga node na magkakaugnay ay maaaring palawigin.

Ang arkitektura ng protocol ng network ng Devicenet ay ipinapakita sa ibaba. Sinusunod lang ng network na ito ang modelo ng OSI na gumagamit ng 7 layer mula sa Physical hanggang Application layer. Ang network na ito ay batay sa CIP (Common Industrial Protocol) na gumagamit ng tatlong mas mataas na layer ng CIP mula sa simula samantalang ang huling apat na layer ay binago sa application ng DeviceNet.

Pangunahing kasama sa 'pisikal na layer' ng DeviceNet ang kumbinasyon ng mga node, cable, taps, at termination resistors sa loob ng trunkline-dropline topology.

Para sa layer ng link ng data, ginagamit ng network protocol na ito ang CAN (Controller Area Network) standard na simpleng humahawak sa lahat ng mensahe sa pagitan ng mga device at controllers.

Ang network at transport layer ng protocol na ito ay magtatatag ng isang koneksyon ng device sa pamamagitan ng mga connection ID na pangunahin para sa mga node na kinabibilangan ng MAC ID ng isang device at isang Message ID.

Tinutugunan ng node ang isang wastong hanay para sa DeviceNet na mula 0 hanggang 63 na nagbibigay ng kabuuang 64 na posibleng koneksyon. Dito, ang pangunahing pakinabang ng connection ID ay ang pagpapahintulot sa DeviceNet na makilala ang mga duplicate na address sa pamamagitan ng pagsuri sa MAC ID at pagsenyas sa operator na kailangan nitong ayusin.

Ang network ng DeviceNet ay hindi lamang binabawasan ang mga gastos sa mga kable at pagpapanatili dahil nangangailangan ito ng mas kaunting mga kable ngunit pinahihintulutan din ang mga device na nakabatay sa DeviceNet na network-compatible mula sa iba't ibang mga tagagawa. Ang network protocol na ito ay batay sa Controller Area Network o CAN na kilala bilang communication protocol. Pangunahing binuo ito para sa maximum na kakayahang umangkop sa pagitan ng mga field device at interoperability sa pagitan ng iba't ibang mga tagagawa.

Ang network na ito ay nakaayos tulad ng isang network ng bus ng device na ang mga katangian ay byte-level na komunikasyon at mataas na bilis na naglalaman ng analog na kagamitan sa komunikasyon at mataas na diagnostic power sa pamamagitan ng mga network device. Kasama sa isang DeviceNet network ang hanggang 64 na device kabilang ang isang device sa bawat node address na nagsisimula sa 0 – 63.

Mayroong dalawang karaniwang uri ng mga cable ang ginagamit sa network na ito na makapal at manipis. Ang makapal na cable ay ginagamit para sa trunk line samantalang ang manipis na cable ay ginagamit para sa dropline. Ang pinakamataas na haba ng cable ay higit sa lahat ay nakasalalay sa bilis ng paghahatid. Ang mga cable na ito ay karaniwang may kasamang apat na kulay ng mga cable tulad ng itim, pula, asul at puti. Ang Black cable ay para sa 0V power supply, ang Red cable ay para sa +24 V power supply, ang blue color cable ay para sa CAN low signal at ang white color cable ay para sa CAN High signal.

Paano Gumagana ang Devicenet?

Gumagana ang DeviceNet sa pamamagitan ng paggamit CAN (Controller Area Network) para sa layer ng data link nito at katulad na teknolohiya ng network ay ginagamit sa loob ng mga sasakyang sasakyan para sa mga layunin ng komunikasyon sa pagitan ng mga smart device. Sinusuportahan lang ng DeviceNet ang hanggang 64 na node sa DeviceNet network lamang. Ang network na ito ay maaaring magsama ng isang Master at hanggang 63 na alipin. Kaya, sinusuportahan ng DeviceNet ang komunikasyon ng Master/Slave at peer-to-peer sa pamamagitan ng paggamit ng I/O pati na rin ang tahasang pagmemensahe para sa pagsubaybay, pagkontrol at pagsasaayos. Ang network protocol na ito ay ginagamit sa industriya ng automation para sa pagpapalitan ng data sa pamamagitan ng komunikasyon sa mga control device. Ginagamit nito ang Common Industrial Protocol o CIP sa ibabaw ng CAN media layer upang tukuyin ang isang application layer para sa pagsaklaw ng iba't ibang profile ng device.

Ipinapakita ng sumusunod na diagram kung paano nagpapalitan ang mga mensahe sa pagitan ng mga device sa loob ng device net.

Sa Devicenet, bago mangyari ang komunikasyon ng data ng Input/Output sa pagitan ng mga device,  dapat kumonekta muna ang Master device sa mga slave device na may koneksyon ng tahasang mensahe upang ilarawan ang object ng koneksyon.

Sa koneksyon sa itaas, nagbibigay lang kami ng isang koneksyon para sa mga tahasang mensahe at apat na koneksyon sa I/O.

Kaya ang protocol na ito ay pangunahing nakadepende sa konsepto ng paraan ng koneksyon kung saan dapat kumonekta ang Master device sa slave device depende sa I/O data at exchanging information command. Para mag-set up ng master control device, may 4 lang na pangunahing hakbang na kasangkot at ang bawat step function ay ipinapaliwanag sa ibaba.

Magdagdag ng Device sa Network

Dito, dapat naming ibigay ang MAC ID ng slave device na isasama sa network.

I-configure ang Koneksyon

Para sa isang slave device, maaari mong i-verify ang uri ng I/O na koneksyon at ang haba ng I/O data.

Magtatag ng Koneksyon

Kapag nagawa na ang koneksyon, maaaring magsimulang makipag-ugnayan ang mga user sa pamamagitan ng mga slave device.

I-access ang I/O Data

Kapag ang komunikasyon ay ginawa ng mga slave device, ang I/O data ay maaaring ma-access sa pamamagitan ng isang katumbas na read o write function.

Kapag ang tahasang koneksyon ay ginawa, pagkatapos ay ang connection lane ay gagamitin para sa pagpapalitan ng malawak na impormasyon gamit ang isang node sa iba pang mga node. Pagkatapos nito, maaaring gawin ng mga user ang mga I/O na koneksyon sa loob ng susunod na hakbang. Kapag ang mga koneksyon ng I/O ay ginawa, ang data ng I/O ay maaaring simpleng palitan sa pagitan ng mga device sa loob ng network ng DeviceNet batay sa pangangailangan ng master device. Kaya, ina-access ng master device ang data ng I/O ng slave device gamit ang isa sa apat na diskarte sa koneksyon ng I/O. Upang mabawi at maipadala ang I/O data ng slave, ang library ay hindi lamang simpleng gamitin ngunit nagbibigay din ng maraming Master function ng DeviceNet.

Format ng Mensahe ng Devicenet

Ginagamit lang ng DeviceNet protocol ang tipikal, orihinal na CAN, lalo na para sa layer ng Data Link nito. Kaya ito ang medyo hindi bababa sa overhead na kinakailangan ng CAN sa layer ng Data Link upang ang DeviceNet ay maging napakahusay habang pinangangasiwaan ang mga mensahe. Sa Devicenet protocol, ang pinakamaliit na bandwidth ng network ay ginagamit para sa packaging pati na rin ang pagpapadala ng mga mensahe ng CIP at ang pinakamababang overhead ng processor ay kinakailangan sa pamamagitan ng isang device para magpadala ng mga naturang mensahe.

Kahit na, ang detalye ng CAN ay tumutukoy sa iba't ibang uri ng mga format ng mensahe tulad ng data, remote, overload at error. Pangunahing ginagamit lamang ng DeviceNet protocol ang data frame. Kaya ang format ng mensahe para sa CAN data frame ay ibinigay sa ibaba.

Sa data frame sa itaas, kapag ang simula ng frame-bit ay nailipat, ang lahat ng mga receiver sa isang CAN network ay makikipag-ugnayan sa paglipat sa dominanteng estado mula sa recessive.

Parehong ang Identifier at ang RTR (Remote Transmission Request) na bit sa frame ay bumubuo sa field ng arbitrasyon na ginagamit lamang upang matulungan ang priyoridad sa pag-access ng media. Kapag nag-transmit ang isang device, susuriin din nito ang bawat bit na ipinapadala nito nang sabay-sabay at natatanggap ang bawat nai-transmit na bit upang patotohanan ang ipinadalang data at upang payagan ang direktang pagtuklas ng naka-synchronize na transmission.

Ang CAN Control Field ay pangunahing kinabibilangan ng 6-bit kung saan ang dalawang bit na nilalaman ay naayos at ang natitirang 4-bit ay pangunahing ginagamit para sa isang haba ng field upang tukuyin ang paparating na Data Field na haba mula 0 hanggang 8 byte.
Ang Data Frame ng CAN ay sinusundan ng field ng CRC (Cyclic Redundancy Check) upang matukoy ang mga error sa frame at iba't ibang mga delimiter sa pag-format ng frame.

Sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang uri ng pagtuklas ng error pati na rin ang mga diskarte sa pagkulong ng fault tulad ng CRC at awtomatikong muling pagsubok, maiiwasan ang isang may sira na node na makagambala sa n/w. MAAARING magbigay ng napakahusay na pagsusuri ng error pati na rin ang kapasidad ng pagkulong ng kasalanan.

Mga gamit

Kasama sa iba't ibang tool na ginagamit upang pag-aralan ang DeviceNet protocol ang mga karaniwang tool sa configuration ng network tulad ng Synergetic's SyCon, Cutler-Hammer's NetSolver, Allen-Bradley's RSNetworX, DeviceNet Detective & CAN traffic monitors o analyzers tulad ng Peak's CAN Explorer at Vector's Canalyzer.

Error sa Paghawak sa Devicenet Protocol

Ang paghawak ng error ay ang pamamaraan ng pagtugon sa at pagbawi mula sa mga kondisyon ng error sa loob ng programa. Dahil ang datalink layer ay pinangangasiwaan ng CAN ang error handling na may kaugnayan sa pagtuklas ng faulty node at shut down sa faulty node ay ayon sa CAN network protocol. Ngunit, Pangunahing nangyayari ang mga error sa Device net dahil sa ilang kadahilanan tulad ng kapag hindi nakakonekta nang maayos ang unit ng DeviceNet o maaaring magkaroon ng problema ang unit ng isang display. Upang malampasan ang mga problemang ito, kailangang sundin ang sumusunod na pamamaraan.

• Ikonekta nang maayos ang DeviceNet unit.
• Paghiwalayin ang cable ng DeviceNet.
• Para sa bawat display unit, kailangang sukatin ang power supply.
• Ang boltahe ay kailangang ayusin sa hanay ng rated boltahe.
• I-ON ang power at i-verify kung naka-ON ang LED ng DeviceNet unit.
• Kung naka-ON ang LED ng DeviceNet unit, tiyaking naka-ON ang LED na detalye ng error at itama ang problema nang naaayon.
• Kung walang LED sa Devicenet ang naka-ON, maaaring may sira ang ilaw. Kaya kailangang i-verify kung nasira o baluktot ang anumang connector pin.
• Ikonekta ang DeviceNet sa koneksyon sa pamamagitan ng atensyon.

Devicenet vs ControlNet

Ang pagkakaiba sa pagitan ng Devicenet at ControlNet ay nakalista sa ibaba.

Devicenet vs Modbus

Ang pagkakaiba sa pagitan ng Devicenet at Modbus ay nakalista sa ibaba.

Mga Code ng Error sa Devicenet

Ang mga error code ng DeviceNet mula sa ibaba 63 na numero at higit sa 63 na numero ay nakalista sa ibaba. Dito <63 na numero ang kilala bilang node number samantalang ang >63 na numero ay kilala bilang error code o status code. Karamihan sa mga error code ay nalalapat sa isa o higit pang mga device. Kaya ito ay ipinapakita sa pamamagitan ng pag-flash ng code pati na rin ang numero ng node nang halili. Kung maraming code at numero ng node ang dapat ipakita, ang display ay umiikot sa mga ito sa loob ng pagkakasunud-sunod ng numero ng node.

Sa sumusunod na listahan, ang mga code na may mga kulay ay naglalarawan lamang ng mga kahulugan

• Ang berdeng color code ay magpapakita ng normal o abnormal na mga kondisyon na sanhi ng pagkilos ng user.
• Ang asul na color code ay nagpapakita ng mga error o abnormal na kundisyon.
• Ang pulang code ng kulay ay nagpapakita ng matitinding error, at malamang na nangangailangan ng kapalit na scanner.

Narito ang isang Devicenet error code na may kinakailangang pagkilos ay nakalista sa ibaba.

Code mula 00 hanggang 63 (Kulay na Berde): Ipinapakita ng display ang address ng scanner.
Code 70 (Asul na kulay): Baguhin ang address ng scanner channel kung hindi man ay sumasalungat na address ng device.
Code 71 (Asul na kulay): Kailangang i-configure muli ang listahan ng pag-scan at alisin ang anumang ilegal na data.
Code 72 (Kulay na asul): Kailangang suriin at i-verify ng device ang mga koneksyon.
Code 73 (Kulay na asul): Kumpirmahin na ang eksaktong device ay nasa numero ng node na ito at tiyaking katumbas ng device ang electronic key na nakaayos sa listahan ng pag-scan.
Code 74 (Kulay na asul): I-verify ang configuration para sa hindi katanggap-tanggap na data at trapiko sa network.
Code 75 (Kulay na berde): Gumawa at mag-download ng listahan ng pag-scan.
Code 76 (Kulay na berde): Gumawa at mag-download ng listahan ng pag-scan.
Code 77 (Asul na kulay): I-scan ang listahan o I-configure ang device para sa wastong pagpapadala at pagtanggap ng mga laki ng data.
Code 78 (Asul na kulay): Isama o tanggalin ang device mula sa network.
Code 79 (Kulay na asul): Suriin kung ang scanner ay konektado sa isang angkop na network sa pamamagitan ng hindi bababa sa isa pang node.
Code 80 (Green color): Hanapin ang RUN bit sa loob ng scanner command register at ilagay ang PLC sa loob ng RUN mode.
Code 81 (Green color): I-verify ang PLC program pati na rin ang command registers ng scanner.
Code 82 (Kulay na asul): Suriin ang configuration ng device.
Code 83 (Kulay na asul): Tiyaking nakalagay ang listahan ng pag-scan at i-verify ang configuration ng device
Code 84 (Green color): Sinisimulan ang komunikasyon sa loob ng listahan ng pag-scan ayon sa mga device
Code 85 (Kulay na asul): Ayusin ang device para sa mas maliit na laki ng data.
Code 86 (Kulay na asul): Tiyakin ang status at configuration ng device.
Code 87 (Kulay na asul): I-verify ang koneksyon ng pangunahing scanner at configuration.
Code 88 (Kulay na asul): Suriin ang mga koneksyon ng scanner.
Code 89 (Kulay na asul): Suriin ang pag-aayos/i-disable ang ADR para sa device na ito.
Code 90 (Green color): Tiyaking ang PLC program at command register ng scanner
Code 91 (Kulay na asul): I-verify ang system para sa mga nabigong device
Code 92 (Kulay na asul): Suriin kung ang drop cable ay nagbibigay ng network power patungo sa port ng scanner na DeviceNet.
Code 95 (Kulay na berde): Huwag tanggalin ang scanner kapag ang FLASH update ay isinasagawa.
Code 97 (Green color): I-verify ang ladder program at command register ng scanner.
Code 98 & 99 (Pulang kulay): Palitan o Serbisyo ang iyong module.
Code E2, E4 at E5 (Kulay na Pula): Palitan o Ibalik ang module.
Code E9 (Kulay na Berde): I-verify ang command register at kapangyarihan ng cycle sa SDN para ma-recover.
Ang scanner ay ang module na may display samantalang ang Device ay ibang node sa network, karaniwang isang slave device sa loob ng scan list ng scanner. Ito ay maaaring isa pang slave-mode na personalidad ng scanner.

Mga Bentahe ng Devicenet

Kasama sa mga bentahe ng DeviceNet protocol ang mga sumusunod.

• Ang mga protocol na ito ay magagamit sa mas murang halaga, may mataas na pagiging maaasahan, at may malawak na pagtanggap, ang bandwidth ng network ay ginagamit nang napakahusay at magagamit na kapangyarihan sa network.
• Ang mga ito ay may kakayahang mangolekta ng malaking halaga ng data nang hindi tumataas nang malaki ang mga gastos ng proyekto.
• Ito ay tumatagal ng mas kaunting oras sa pag-install.
• Hindi magastos kumpara sa normal na point-to-point na mga kable.
• Minsan, ang mga DeviceNet na device ay nagbibigay ng higit pang mga feature ng kontrol kumpara sa mga normal o inililipat na device.
• Karamihan sa mga device ng Devicenet ay nagbibigay ng napaka-kapaki-pakinabang na diagnostic data na maaaring gawing mas madali ang pag-troubleshoot ng mga system at binabawasan ang downtime.
• Ang protocol na ito ay maaaring gamitin sa anumang PC o PLC o batay sa mga control system.

Kasama sa mga disadvantage ng DeviceNet protocol ang mga sumusunod.

• Ang mga protocol na ito ay may pinakamataas na haba ng cable.
• Mayroon silang limitadong laki ng mensahe at limitadong bandwidth.
• 90 hanggang 95% ng lahat ng mga isyu sa DeviceNet ay pangunahing nangyayari dahil sa isang isyu sa Pag-cable.
• Mas kaunting bilang ng mga device para sa bawat node
• Ang limitadong laki ng mensahe.
• Ang distansya ng cable ay makabuluhang mas maikli.

Mga Application ng DeviceNet Protocol

Ang Mga application ng protocol ng DeviceNet isama ang mga sumusunod.

• Ang DeviceNet protocol ay nagbibigay ng mga koneksyon sa pagitan ng iba't ibang pang-industriya na aparato tulad ng mga actuator, mga sistema ng automation , mga sensor, at mga kumplikadong device din nang hindi nangangailangan ng intervening
• Mga bloke o module ng I/O.
• Ginagamit ang DeviceNet protocol sa mga pang-industriyang aplikasyon ng automation.
• Ginagamit ang network protocol ng DeviceNet sa industriya ng automation para sa mga interconnecting control device para sa pagpapalitan ng data.
• Ang DeviceNet protocol ay ginagamit para sa pagkontrol ng motor.
• Naaangkop ang protocol na ito sa kalapitan, mga simpleng switch ng limitasyon at mga push button para makontrol ang mga manifold,
• Ito ay ginagamit sa mga kumplikadong AC at DC drive application.

Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng DeviceNet na isang multi-drop, digital Fieldbus network na ginagamit upang kumonekta sa ilang device mula sa maraming vendor tulad ng mga PLC, industrial controller, sensor, actuator, at automation system sa pamamagitan ng pagbibigay ng cost-effective na network sa mga user para sa pamamahala at pamamahagi ng mga simpleng device sa pamamagitan ng paggamit ang arkitektura. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang isang protocol?