DeviceNet: arquitectura, formato de mensaje, códigos de error, funcionamiento y sus aplicaciones

El protocolo DeviceNet fue desarrollado en un principio por Allen-Bradley, ahora propiedad de la marca Rockwell Automation. Se decidió convertirla en una red abierta mediante la promoción de este protocolo a nivel mundial con proveedores externos. Ahora, este protocolo es administrado por ODVA Company (Open DeviceNet Vendors Association) permite a los proveedores de terceros y desarrolla estándares para usar el protocolo de red . DeviceNet simplemente se coloca en capas sobre el Red de área del controlador (CAN) tecnología desarrollada por Bosch. Compañía. La tecnología adoptada por esta tecnología es de ControlNet, que también es desarrollada por Allen Bradley. Esta es la historia de Devicenet. Por lo tanto, este artículo analiza una descripción general de un protocolo de red de dispositivos – trabajar con aplicaciones.

¿Qué es el protocolo DeviceNet?

El protocolo DeviceNet es un tipo de protocolo de red que se utiliza en el campo de la industria de la automatización al interconectar dispositivos de control para intercambiar datos como PLC , controladores industriales, sensor s, actuadores y sistemas de automatización de diferentes proveedores. Este protocolo simplemente usa el protocolo industrial normal sobre una capa de medios CAN (Controller Area Network) y describe una capa de aplicación para cubrir varios perfiles de dispositivos. Las principales aplicaciones del protocolo Devicenet incluyen principalmente dispositivos de seguridad, intercambio de datos y grandes redes de control de E/S.

Características

los caracteristicas de DeviceNet Incluya lo siguiente.

• El protocolo DeviceNet simplemente admite hasta 64 nodos, incluida la mayor cantidad de dispositivos, 2048.
• La topología de red utilizada en este protocolo es una línea de bus o troncal a través de cables de bajada para conectar los dispositivos.
• Se utiliza una resistencia de terminación de valor de 121 ohmios en cualquier lado de la línea troncal.
• Utiliza puentes, repetidores y puertas de enlace y enrutadores.
• Admite diferentes modos como maestro-esclavo, entre pares y multimaestro para transmitir datos dentro de la red.
• Transporta tanto la señal como la alimentación en un cable similar.
• Estos protocolos también se pueden conectar o quitar de la red en el poder.
• El protocolo DeviceNet simplemente admite 8A en el bus debido a que el sistema no es intrínsecamente seguro y maneja alta potencia.

Arquitectura Devicenet

DeviceNet es un enlace de comunicaciones que se utiliza para conectar dispositivos industriales como sensores inductivos, interruptores de límite, fotoeléctricos, botones pulsadores, luces indicadoras, lectores de códigos de barras, controladores de motores e interfaces de operador a una red evitando cableado complejo y costoso. Entonces, la conectividad directa brinda una mejor comunicación entre dispositivos. En el caso de interfaces de E/S cableadas, no es posible un análisis del nivel del dispositivo.

El protocolo DeviceNet simplemente admite una topología como línea troncal o línea descendente para que los nodos se puedan conectar fácilmente a la línea principal o directamente a ramas cortas. Cada red DeviceNet les permite conectar hasta 64 nodos donde el 'escáner' maestro utiliza un nodo y el nodo 63 se reserva como el nodo predeterminado por 62 nodos accesibles para los dispositivos. Pero, la mayoría de los controladores industriales permiten la conexión con varias redes DeviceNet mediante las cuales el no. de nodos que están interconectados se puede ampliar.

La arquitectura del protocolo de red de Devicenet se muestra a continuación. Esta red simplemente sigue el modelo OSI que utiliza 7 capas, desde las capas físicas hasta las de aplicación. Esta red se basa en CIP (protocolo industrial común) que utiliza las tres capas superiores de CIP desde el principio, mientras que las últimas cuatro capas se han modificado para la aplicación de DeviceNet.

La 'capa física' de DeviceNet incluye principalmente una combinación de nodos, cables, derivaciones y resistencias de terminación dentro de una topología de línea troncal-línea descendente.

Para la capa de enlace de datos, este protocolo de red utiliza el estándar CAN (Controller Area Network) que simplemente maneja todos los mensajes entre dispositivos y controladores.

Las capas de red y transporte de este protocolo establecerán una conexión por parte del dispositivo a través de ID de conexión principalmente para los nodos que incluyen una ID MAC de un dispositivo y una ID de mensaje.

El nodo direcciona un rango válido para DeviceNet que va de 0 a 63, lo que proporciona un total de 64 conexiones posibles. Aquí, el principal beneficio de la ID de conexión es que permite que DeviceNet reconozca direcciones duplicadas al verificar la ID de MAC y señalar al operador que requiere que la arreglen.

La red DeviceNet no solo reduce los costos de cableado y mantenimiento, ya que necesita menos cableado, sino que también permite dispositivos compatibles con la red DeviceNet de varios fabricantes. Este protocolo de red se basa en Controller Area Network o CAN, que se conoce como protocolo de comunicación. Fue desarrollado principalmente para una máxima flexibilidad entre dispositivos de campo e interoperabilidad entre varios fabricantes.

Esta red está organizada como una red de bus de dispositivos cuyas características son comunicación a nivel de byte y alta velocidad que contiene comunicación de equipos analógicos y alta potencia de diagnóstico a través de los dispositivos de la red. Una red DeviceNet incluye hasta 64 dispositivos, incluido un solo dispositivo en cada dirección de nodo que comienza de 0 a 63.

Hay dos cables de tipo estándar que se utilizan en esta red, gruesos y delgados. El cable grueso se usa para la línea troncal, mientras que el cable delgado se usa para la línea descendente. La mayor longitud del cable depende principalmente de la velocidad de transmisión. Estos cables normalmente incluyen cuatro colores de cables como negro, rojo, azul y blanco. El cable negro es para una fuente de alimentación de 0V, el cable rojo es para una fuente de alimentación de +24 V, el cable de color azul es para una señal CAN baja y el cable de color blanco es para una señal CAN alta.

¿Cómo funciona Devicenet?

DeviceNet funciona mediante el uso de CAN (Red de área del controlador) por su capa de enlace de datos y tecnología de red similar se utiliza dentro de los vehículos automotores para fines de comunicación entre dispositivos inteligentes. DeviceNet simplemente admite hasta 64 nodos solo en la red DeviceNet. Esta red puede incluir un solo maestro y hasta 63 esclavos. Por lo tanto, DeviceNet es compatible con la comunicación maestro/esclavo y de igual a igual mediante el uso de E/S, así como mensajes explícitos para monitoreo, control y configuración. Este protocolo de red se utiliza en la industria de la automatización para el intercambio de datos mediante la comunicación con dispositivos de control. Utiliza el protocolo industrial común o CIP sobre una capa de medios CAN para definir una capa de aplicación para cubrir una variedad de perfiles de dispositivos.

El siguiente diagrama muestra cómo se intercambian los mensajes entre dispositivos dentro de la red de dispositivos.

En Devicenet, antes de que se produzca la comunicación de datos de entrada/salida entre los dispositivos, el dispositivo maestro primero debe conectarse a los dispositivos esclavos con la conexión de un mensaje explícito para describir el objeto de conexión.

En la conexión anterior, simplemente proporcionamos una única conexión para mensajes explícitos y cuatro conexiones de E/S.

Por lo tanto, este protocolo depende principalmente del concepto del método de conexión en el que el dispositivo maestro debe conectarse con el dispositivo esclavo según los datos de E/S y el comando de información de intercambio. Para configurar un dispositivo de control maestro, simplemente hay 4 pasos principales involucrados y cada función de paso se explica a continuación.

Agregar dispositivo a la red

Aquí, debemos proporcionar la ID MAC del dispositivo esclavo para incluir en la red.

Configurar conexión

Para un dispositivo esclavo, puede verificar el tipo de conexión de E/S y la longitud de los datos de E/S.

Establecer conexión

Una vez que se realiza la conexión, los usuarios pueden comenzar a comunicarse a través de dispositivos esclavos.

Acceder a datos de E/S

Una vez que los dispositivos esclavos realizan la comunicación, se puede acceder a los datos de E/S a través de una función equivalente de lectura o escritura.

Una vez que se realiza la conexión explícita, el carril de conexión se utiliza para intercambiar información amplia usando un nodo a los otros nodos. Después de eso, los usuarios pueden realizar las conexiones de E/S en el siguiente paso. Cuando se realizan conexiones de E/S, los datos de E/S se pueden intercambiar simplemente entre dispositivos dentro de la red DeviceNet en función de la demanda del dispositivo maestro. Entonces, el dispositivo maestro accede a los datos de E/S del dispositivo esclavo con una de las cuatro técnicas de conexión de E/S. Para recuperar y transmitir los datos de E/S del esclavo, la biblioteca no solo es fácil de utilizar, sino que también proporciona muchas funciones maestras de DeviceNet.

Formato de mensaje de Devicenet

El protocolo DeviceNet simplemente usa CAN original típico, especialmente para su capa de enlace de datos. Por lo tanto, esta es la sobrecarga mínima que necesita CAN en la capa de enlace de datos para que DeviceNet sea muy eficiente al manejar los mensajes. Sobre el protocolo Devicenet, se utiliza el menor ancho de banda de la red para empaquetar y transmitir mensajes CIP y también se necesita la menor sobrecarga del procesador a través de un dispositivo para transmitir dichos mensajes.

Sin embargo, la especificación de CAN define diferentes tipos de formatos de mensajes como datos, remoto, sobrecarga y error. El protocolo DeviceNet utiliza principalmente solo el marco de datos. Entonces, el formato de mensaje para el marco de datos CAN se proporciona a continuación.

En el cuadro de datos anterior, una vez que se transmite un bit de inicio de cuadro, todos los receptores de una red CAN se coordinarán con la transición al estado dominante desde el recesivo.

Tanto el bit de identificador como el de RTR (Solicitud de transmisión remota) en la trama forman el campo de arbitraje que se usa simplemente para ayudar a la prioridad de acceso a los medios. Una vez que un dispositivo transmite, también verifica cada bit que transmite a la vez y recibe cada bit transmitido para autenticar los datos transmitidos y permitir la detección directa de la transmisión sincronizada.

El campo de control CAN incluye principalmente 6 bits donde el contenido de dos bits es fijo y los 4 bits restantes se utilizan principalmente para un campo de longitud para especificar la longitud del campo de datos próximo de 0 a 8 bytes.
El marco de datos de CAN va seguido del campo CRC (comprobación de redundancia cíclica) para identificar errores de marco y varios delimitadores de formato de marco.

Mediante el uso de diferentes tipos de detección de errores, así como técnicas de confinamiento de fallas como CRC y reintentos automáticos, se puede evitar que un nodo defectuoso perturbe el n/w. PUEDE proporcionar una verificación de errores extremadamente robusta, así como una capacidad de confinamiento de fallas.

Instrumentos

Las diferentes herramientas utilizadas para analizar el protocolo DeviceNet incluyen herramientas de configuración de red comunes como SyCon de Synergetic, NetSolver de Cutler-Hammer, RSNetworX de Allen-Bradley, DeviceNet Detective y monitores de tráfico CAN o analizadores como CAN Explorer de Peak y Canalyzer de Vector.

Manejo de errores en el protocolo Devicenet

El manejo de errores es el procedimiento de reaccionar y recuperarse de las condiciones de error dentro del programa. Dado que la capa de enlace de datos es manejada por CAN, el manejo de errores relacionado con la detección de nodos defectuosos y el apagado del nodo defectuoso es según el protocolo de red CAN. Sin embargo, los errores en la red de dispositivos ocurren principalmente debido a algunas razones, como cuando la unidad de DeviceNet no está conectada correctamente o la unidad de una pantalla puede tener problemas. Para superar estos problemas, se debe seguir el siguiente procedimiento.

• Conecte la unidad DeviceNet correctamente.
• Separe el cable de DeviceNet.
• Para cada unidad de visualización, la fuente de alimentación debe medir.
• El voltaje debe ajustarse en el rango de voltaje nominal.
• Encienda la alimentación y verifique si el LED de la unidad DeviceNet se enciende.
• Si el LED de la unidad DeviceNet está ENCENDIDO, asegúrese de que el error del LED detalle y corrija el problema según corresponda.
• Si ningún LED de Devicenet está encendido, es posible que la luz esté defectuosa. Por lo tanto, debe verificar si alguna clavija del conector está rota o doblada.
• Conecte DeviceNet a la conexión a través de la atención.

Devicenet frente a ControlNet

La diferencia entre Devicenet y ControlNet se enumera a continuación.

Devicenet frente a Modbus

La diferencia entre Devicenet y Modbus se enumeran a continuación.

Códigos de error de DeviceNet

Los códigos de error de DeviceNet de menos de 63 números y más de 63 números se enumeran a continuación. Aquí <63 números se conocen como números de nodo, mientras que >63 números se conocen como códigos de error o códigos de estado. La mayoría de los códigos de error se aplican a uno o más dispositivos. Entonces, esto se muestra mostrando el código y el número de nodo alternativamente. Si se deben mostrar varios códigos y números de nodo, la pantalla alterna entre ellos dentro del orden del número de nodo.

En la siguiente lista, los códigos con colores simplemente describen los significados

• El código de color verde mostrará condiciones normales o anormales causadas por la acción del usuario.
• El código de color azul muestra errores o condiciones anormales.
• El código de color rojo muestra errores graves y probablemente necesite un escáner de reemplazo.

Aquí se muestra a continuación un código de error de Devicenet con la acción requerida.

Código del 00 al 63 (Color Verde): La pantalla muestra la dirección del escáner.
Código 70 (color azul): modifique la dirección del canal del escáner, de lo contrario, la dirección del dispositivo entrará en conflicto.
Código 71 (color azul): la lista de escaneo necesita reconfigurarse y eliminar cualquier dato ilegal.
Código 72 (color azul): el dispositivo necesita comprobar y verificar las conexiones.
Código 73 (color azul): confirme que el dispositivo exacto se encuentra en este número de nodo y asegúrese de que el dispositivo sea igual a la clave electrónica según lo dispuesto en la lista de exploración.
Código 74 (color azul): Verifique la configuración para el tráfico de red y datos inaceptables.
Código 75 (color verde): cree y descargue la lista de exploración.
Código 76 (color verde): cree y descargue la lista de exploración.
Código 77 (color azul): lista de escaneo o reconfigurar el dispositivo para los tamaños de datos de transmisión y recepción adecuados.
Código 78 (color azul): Incluir o eliminar el dispositivo de la red.
Código 79 (color azul): Compruebe si el escáner está conectado a una red adecuada por al menos otro nodo.
Código 80 (color verde): localice el bit RUN dentro del registro de comando del escáner y coloque el PLC en el modo RUN.
Código 81 (color verde): Verifique el programa del PLC así como los registros de comando del escáner.
Código 82 (color azul): Verifique la configuración del dispositivo.
Código 83 (color azul): asegúrese de que la entrada de la lista de escaneo y verifique la configuración del dispositivo
Código 84 (color verde): inicializando la comunicación dentro de la lista de escaneo por dispositivos
Código 85 (color azul): Disponga el dispositivo para un tamaño de datos menor.
Código 86 (color azul): Garantiza el estado y la configuración del dispositivo.
Código 87 (color azul): Verifique la conexión del escáner principal y la configuración.
Código 88 (color azul): Verifique las conexiones del escáner.
Código 89 (color azul): Comprobar disposición/desactivar ADR para este dispositivo.
Código 90 (color verde): Asegúrese de que el programa PLC y el registro de comandos del escáner
Código 91 (color azul): Verifique el sistema en busca de dispositivos fallidos
Código 92 (color azul): compruebe si el cable de bajada proporciona alimentación de red hacia el puerto del escáner DeviceNet.
Código 95 (color verde): no retire el escáner cuando la actualización FLASH esté en curso.
Código 97 (color verde): Verifique el programa de escalera y el registro de comando del escáner.
Código 98 y 99 (color rojo): Reemplace o repare su módulo.
Código E2, E4 y E5 (color rojo): Reemplace o devuelva el módulo.
Código E9 (color verde): verifique el registro de comando y la potencia del ciclo en SDN para recuperar.
El escáner es el módulo que tiene la pantalla, mientras que el Dispositivo es algún otro nodo en la red, normalmente un dispositivo esclavo dentro de la lista de escaneo del escáner. Esta es otra personalidad de modo esclavo del escáner.

Ventajas de Devicenet

Las ventajas del protocolo DeviceNet incluyen lo siguiente.

• Estos protocolos están disponibles a un costo menor, tienen una alta confiabilidad y una amplia aceptación, el ancho de banda de la red se usa de manera muy eficiente y la energía disponible en la red.
• Estos son capaces de recopilar grandes cantidades de datos sin aumentar significativamente los costos del proyecto.
• Se necesita menos tiempo para instalar.
• No es costoso en comparación con el cableado punto a punto normal.
• A veces, los dispositivos DeviceNet brindan más funciones de control en comparación con los dispositivos normales o conmutados.
• La mayoría de los dispositivos Devicenet brindan datos de diagnóstico muy útiles que pueden facilitar la resolución de problemas de los sistemas y reducir el tiempo de inactividad.
• Este protocolo se puede utilizar con cualquier PC o PLC o sistemas de control basados.

Las desventajas del protocolo DeviceNet incluyen lo siguiente.

• Estos protocolos tienen una longitud máxima de cable.
• Tienen un tamaño de mensaje limitado y un ancho de banda limitado.
• Del 90 al 95 % de todos los problemas de DeviceNet ocurren principalmente debido a un problema de cableado.
• Menos número de dispositivos para cada nodo
• El tamaño limitado del mensaje.
• La distancia del cable es significativamente más corta.

Aplicaciones del protocolo DeviceNet

los Aplicaciones del protocolo DeviceNet Incluya lo siguiente.

• El protocolo DeviceNet proporciona conexiones entre diferentes dispositivos industriales como actuadores, sistemas de automatización , sensores y también dispositivos complicados sin necesidad de intervenir
• Módulos o bloques de E/S.
• El protocolo DeviceNet se utiliza en aplicaciones de automatización industrial.
• El protocolo de red DeviceNet se utiliza en la industria de la automatización para interconectar dispositivos de control para intercambiar datos.
• El protocolo DeviceNet se utiliza para controlar un motor.
• Este protocolo es aplicable en proximidad, interruptores de fin de carrera simples y pulsadores para controlar colectores,
• Esto se utiliza en aplicaciones complejas de accionamiento de CA y CC.

Así, esto es una descripción general de DeviceNet que es una red de bus de campo digital multipunto utilizada para conectar varios dispositivos de múltiples proveedores como PLC, controladores industriales, sensores, actuadores y sistemas de automatización al proporcionar una red rentable a los usuarios para administrar y distribuir dispositivos simples mediante el uso la arquitectura. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es un protocolo?