DeviceNet - DeviceNet

DeviceNet это сетевой протокол, используемый в индустрии автоматизации для соединения устройств управления для обмена данными. Он использует Общий промышленный протокол через Сеть контроллеров уровень мультимедиа и определяет уровень приложения для охвата диапазона профилей устройств. Типичные приложения включают обмен информацией, устройства безопасности и большие сети управления вводом-выводом.[1]

История

DeviceNet изначально был разработан американской компанией Аллен-Брэдли (теперь принадлежит Rockwell Automation ). Это протокол прикладного уровня поверх CAN (Сеть контроллеров ) технология, разработанная Bosch.[2] DeviceNet адаптирует технологию от Общий промышленный протокол и использует преимущества CAN, что делает его недорогим и надежным по сравнению с традиционными RS-485 на основе протоколов.

Чтобы продвигать использование DeviceNet во всем мире, Rockwell Automation приняла «открытую» концепцию и решила поделиться этой технологией со сторонними поставщиками. Следовательно, теперь им управляет ODVA, независимая организация, расположенная в Северной Америке. ODVA поддерживает спецификации DeviceNet и наблюдает за развитием DeviceNet. Кроме того, ODVA обеспечивает соответствие стандартам DeviceNet, предоставляя проверка на соответствие и соответствие поставщика.

Позже ODVA решила вернуть DeviceNet под зонтик своего предшественника и в совокупности называть эту технологию общим промышленным протоколом или CIP, который включает в себя следующие технологии:

ODVA заявляет о высокой целостности между тремя технологиями из-за общей адаптации протокола, что значительно упрощает промышленное управление по сравнению с другими технологиями.

DeviceNet стандартизован как IEC 62026-3.[3]

Архитектура

Технический обзор: определение семиуровневой модели архитектуры OSI: физического уровня, уровня канала передачи данных и уровня приложения.

  1. Сеть в дополнение к сигналу, но также включает питание, автономную функцию поддержки сети (обычно используется в небольших устройствах, таких как фотодетекторы, концевые выключатели или бесконтактные переключатели и т. Д.) [2]
  2. Допускает три скорости передачи данных: 125 Кбит / с, 250 Кбит / с и 500 Кбит / с, основная магистраль при разных скоростях передачи данных (магистраль) обратно пропорциональна длине и скорости передачи данных.
  3. Можно использовать сеть плоских кабелей
  4. Одна сеть может иметь до 64 узлов, адрес узла (называемый MAC ID в DeviceNet) от 0 до 63. Обычно адрес по умолчанию для нового готового устройства - 63.
  5. Функция обнаружения повторяющегося адреса узла
  6. Поддерживает архитектуру связи главный-подчиненный и сквозную (одноранговую), но большая часть оборудования работает в прежней сетевой архитектуре
  7. Множественная сеть позволяет выполнять одну главную функцию
  8. Может использоваться в условиях повышенного шума

Физический слой

Узлы распределяются по сети DeviceNet с помощью топологии магистрально-отводная линия. Эта топология позволяет упростить подключение и доступ к сети с нескольких ответвлений. Кроме того, узлы можно легко удалить и добавить, чтобы сократить время простоя производства, повысить гибкость сети и сократить время поиска и устранения неисправностей. Поскольку физический уровень оптически изолирован от устройства, мощность связи и мощность устройства могут совместно использовать одну и ту же шину (что дополнительно снижает сложность сети и компонентов внутри). (Вступление[4])

DeviceNet поддерживает скорости передачи данных 125 кбит / с, 250 кбит / с и 500 кбит / с. В зависимости от выбранного типа кабеля DeviceNet может поддерживать связь на расстоянии до 500 метров (с использованием круглого кабеля большого диаметра). Типичный круглый кабель поддерживает длину до 100 метров, а плоский кабель - до 380 метров при 125 кбит / с и 75 метров при 500 кбит / с. (Физический слой [4])

Уровень канала передачи данных

DeviceNet использует дифференциальную последовательную шину (Сеть контроллеров ) в качестве уровня канала передачи данных. Используя CAN в качестве магистрали, DeviceNet требует минимальной полосы пропускания для передачи и упаковки сообщений. Кроме того, в конструкции устройства может быть выбран процессор меньшего размера благодаря формату кадра данных и легкости, с которой процессор может анализировать данные. См. Полный формат ниже. (Уровень канала передачи данных[4])

Формат кадра данных CAN

1 бит => начало кадра 11 бит => бит идентификатора 1 => бит RTR 6 бит => поле управления 0–8 байтов => поле данных 15 бит => последовательность CRC 1 бит => разделитель CRC 1 бит => бит подтверждения 1 => разделитель подтверждения 7 бит => Конец кадра> 2 бита => Межкадровое пространство

Ссылка: Таблица: Формат фрейма данных.[4]

После передачи первого пакета данных отправляется бит начала кадра для синхронизации всех приемников в сети. Идентификатор CAN (обозначается от 0 до 63) и бит RTR объединяются, чтобы установить приоритет, при котором данные могут быть доступны или изменены. Более низкие идентификаторы имеют приоритет над более высокими идентификаторами. Помимо передачи этих данных на другие устройства, устройство также отслеживает отправленные данные. Эта избыточность проверяет достоверность передаваемых данных и исключает одновременные передачи. Если узел передает одновременно с другим узлом, узел с младшим 11-битным идентификатором будет продолжать передачу, в то время как устройство с более высоким 11-битным идентификатором остановится. (Введение и физический уровень.[4])

Следующие шесть битов содержат информацию для определения поля управления. Первые два бита являются фиксированными, а последние четыре используются для указания длины поля поля данных. Поле данных содержит от нуля до восьми байтов полезных данных. (Физический слой.[4])

Следующий фрейм данных - это CRC поле. Кадр состоит из 15 битов для обнаружения ошибок кадра и поддерживает множество разделителей формата. Благодаря простоте реализации и невосприимчивости к большинству зашумленных сетей CAN обеспечивает высокий уровень проверки ошибок и локализации ошибок. (Физический слой.[4])

Сеть

DeviceNet включает в себя сеть на основе соединений. Первоначально соединение должно быть установлено либо через UCMM (Неподключенный менеджер сообщений ) или неподключенный порт группы 2. Отсюда можно отправлять и получать явные и неявные сообщения. Явные сообщения - это пакеты данных, которые обычно требуют ответа от другого устройства. Типичные сообщения - это конфигурации или сбор данных, не зависящих от времени. Неявные сообщения - это пакеты данных, которые критичны по времени и обычно передают данные в реальном времени по сети. Перед установлением неявного соединения сообщения необходимо использовать явное соединение с сообщением. Как только соединение установлено, идентификатор CAN направляет данные в соответствующий узел. (Сетевой и транспортный уровни.[4])

Смотрите также

внешняя ссылка

Примечания

  1. ^ [1], Обзор технологии DeviceNet.
  2. ^ Часто задаваемые вопросы о решениях для сетевых контроллеров (часто задаваемые вопросы), Что такое DeviceNet?
  3. ^ «IEC 62026-3: 2014: Низковольтные распределительные устройства и устройства управления - Интерфейсы контроллер-устройство (CDI) - Часть 3: DeviceNet». IEC. Получено 20 июля 2016.
  4. ^ а б c d е ж грамм час «Технический обзор DeviceNet» В архиве 2007-01-28 на Wayback Machine от Open DeviceNet Vendor Association, Inc. (ODVA)