DeviceNet - DeviceNet

DeviceNet é um protocolo de rede usado na indústria de automação para interconectar dispositivos de controle para troca de dados. Ele utiliza o protocolo industrial comum sobre uma camada de mídia de rede de área de controlador e define uma camada de aplicativo para cobrir uma variedade de perfis de dispositivo. As aplicações típicas incluem troca de informações, dispositivos de segurança e grandes redes de controle de E / S.

História

DeviceNet foi originalmente desenvolvido pela empresa americana Allen-Bradley (agora propriedade da Rockwell Automation ). É um protocolo de camada de aplicação sobre a tecnologia CAN ( Controller Area Network ), desenvolvido pela Bosch. O DeviceNet adapta a tecnologia do Protocolo Industrial Comum e aproveita as vantagens do CAN, tornando-o de baixo custo e robusto em comparação com os protocolos tradicionais baseados em RS-485 .

Para promover o uso da DeviceNet em todo o mundo, a Rockwell Automation adotou o conceito "aberto" e decidiu compartilhar a tecnologia com fornecedores terceirizados. Por isso, agora é administrado pela ODVA , uma organização independente localizada na América do Norte. ODVA mantém especificações de DeviceNet e supervisiona avanços para DeviceNet. Além disso, a ODVA garante a conformidade com os padrões DeviceNet, fornecendo testes de conformidade e conformidade do fornecedor.

A ODVA mais tarde decidiu trazer DeviceNet de volta ao guarda-chuva de seu antecessor e se referir coletivamente à tecnologia como Protocolo Industrial Comum ou CIP, que inclui as seguintes tecnologias:

ODVA reivindica alta integridade entre as três tecnologias devido à adaptação do protocolo comum, o que torna os controles industriais muito mais simples em comparação com outras tecnologias.

DeviceNet foi padronizado como IEC 62026-3.

Arquitetura

Visão geral técnica Definir o modelo de arquitetura de sete camadas OSI a camada física, camada de enlace de dados e camada de aplicativo

  1. Rede além do sinal, mas também incluindo alimentação, função de rede de suporte com alimentação própria (geralmente usada em pequenos dispositivos, como detectores de foto, interruptores de limite ou interruptores de proximidade, etc.) [2]
  2. Permite três taxas de bits: 125 kbit / s, 250 kbit / se 500 kbit / s, o tronco principal em diferentes taxas de bits (tronco) é inversamente proporcional ao comprimento e taxa de bits
  3. Rede de cabo plano pode ser usada
  4. Uma única rede pode ter até 64 nós, endereço de nó (chamado MAC ID em DeviceNet) de 0–63. Normalmente, o endereço padrão para um novo dispositivo pronto para uso é 63
  5. Função de detecção de endereço de nó duplicado
  6. Suporta arquitetura de comunicação mestre-escravo e ponta a ponta (ponto a ponto), mas a maioria dos equipamentos está operando na arquitetura de rede anterior
  7. Rede múltipla permite uma única função mestre
  8. Pode ser usado em ambientes de alto ruído

Camada física

Os nós são distribuídos ao longo de uma rede DeviceNet por meio de uma topologia de linha tronco-linha. Essa topologia facilita a fiação e o acesso à rede a partir de vários taps. Além disso, os nós podem ser facilmente removidos e adicionados para reduzir o tempo de inatividade da produção, aumentar a flexibilidade da rede e diminuir o tempo de solução de problemas. Como a camada física é opticamente isolada do dispositivo, a energia de comunicação e a energia do dispositivo podem compartilhar o mesmo barramento (reduzindo ainda mais a complexidade da rede e dos componentes internos). ( Introdução )

DeviceNet suporta taxas de dados de 125 kbit / s, 250 kbit / se 500 kbit / s. Dependendo do tipo de cabo escolhido, DeviceNet pode suportar comunicação de até 500 metros (usando cabo redondo de grande diâmetro). O cabo redondo típico suporta até 100 metros, enquanto o cabo plano suporta até 380 metros a 125 kbit / se 75 metros a 500 kbit / s. ( Camada Física )

Camada de enlace de dados

DeviceNet usa um barramento serial diferencial ( Controller Area Network ) como sua camada de enlace de dados. Usando o CAN como backbone, o DeviceNet requer largura de banda mínima para transmitir e empacotar mensagens. Além disso, um processador menor pode ser selecionado no design do dispositivo graças ao formato do quadro de dados e à facilidade com que o processador pode analisar os dados. Veja abaixo o formato completo. ( A camada de enlace de dados )

Formato de quadro de dados CAN 

1 bit      => Start of frame
11 bits    => Identifier
1 bit      => RTR bit
6 bits     => Control field
0–8 bytes  => Data field
15 bits    => CRC sequence
1 bit      => CRC delimiter
1 bit      => Acknowledge
1 bit      => Ack delimiter
7 bits     => End of frame
>2 bits    => Interframe space

Referência: Tabela: Formato do quadro de dados .

Ao transmitir o primeiro pacote de dados, o bit de Início do Quadro é enviado para sincronizar todos os receptores na rede. O identificador CAN (denotado de 0 a 63) e o bit RTR combinam para definir a prioridade, na qual os dados podem ser acessados ​​ou alterados. Os identificadores inferiores têm prioridade sobre os identificadores superiores. Além de transmitir esses dados para outros dispositivos, o dispositivo também monitora os dados enviados. Essa redundância valida os dados transmitidos e elimina as transmissões simultâneas. Se um nó estiver transmitindo ao mesmo tempo que outro nó, o nó com o identificador de 11 bits inferior continuará a transmitir enquanto o dispositivo com o identificador de 11 bits superior irá parar. ( Introdução e Camada Física .)

Os próximos seis bits contêm informações para especificar o campo de controle. Os dois bits iniciais são fixos, enquanto os quatro últimos são usados ​​para especificar o campo de comprimento do Campo de dados. O campo de dados contém de zero a oito bytes de dados utilizáveis. ( Camada física .)

O quadro de dados a seguir é o campo CRC . O quadro consiste em 15 bits para detectar erros de quadro e mantém vários delimitadores de formato. Devido à facilidade de implementação e imunidade à maioria das redes ruidosas, o CAN fornece um alto nível de verificação de erros e confinamento de falhas. ( Camada física .)

Rede

DeviceNet incorpora uma rede baseada em conexão. Uma conexão deve ser inicialmente estabelecida por um UCMM ( Unconnected Message Manager ) ou uma Porta não conectada do Grupo 2. A partir daí, as mensagens explícitas e implícitas podem ser enviadas e recebidas. Mensagens explícitas são pacotes de dados que geralmente requerem uma resposta de outro dispositivo. As mensagens típicas são configurações ou coleta de dados não sensíveis ao tempo. Mensagens implícitas são pacotes de dados que são críticos em termos de tempo e geralmente comunicam dados em tempo real pela rede. Uma conexão de mensagem explícita deve ser usada para estabelecer primeiro antes que uma conexão de mensagem implícita seja feita. Uma vez que a conexão é feita, o identificador CAN encaminha os dados para o nó correspondente. ( As camadas de rede e transporte .)

Veja também

links externos

Notas

  1. ^ [1] , Visão geral da tecnologia DeviceNet .
  2. ^ Perguntas frequentes sobre as soluções de rede da área do controlador (perguntas frequentes), o que é DeviceNet?
  3. ^ "IEC 62026-3: 2014: Aparelhagem de baixa tensão e mecanismo de controle - Interfaces controlador-dispositivo (CDIs) - Parte 3: DeviceNet" . IEC . Retirado em 20 de julho de 2016 .
  4. ^ a b c d e f g h "DeviceNet Technical Overview" Arquivado 2007-01-28 na Wayback Machine da Open DeviceNet Vendor Association, Inc. (ODVA)