DeviceNet : architecture, format des messages, codes d'erreur, fonctionnement et applications

Le protocole DeviceNet a d'abord été développé par Allen-Bradley, aujourd'hui propriété de la marque Rockwell Automation. Il a été décidé d'en faire un réseau ouvert en faisant la promotion de ce protocole à l'échelle mondiale auprès de fournisseurs tiers. Maintenant, ce protocole est géré par la société ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) permet aux fournisseurs tiers et développe des normes d'utiliser le protocole réseau . DeviceNet est simplement superposé au Réseau de zone de contrôleur (CAN) technologie développée par Bosch. Compagnie. La technologie adoptée par cette technologie est issue de ControlNet qui est également développé par Allen Bradley. Voici donc l'histoire de Devicenet. Cet article traite donc d'un aperçu d'un Protocole Devicenet – travailler avec des applications.

Qu'est-ce que le protocole DeviceNet ?

Le protocole DeviceNet est un type de protocole réseau utilisé dans le domaine de l'industrie de l'automatisation en interconnectant des dispositifs de contrôle pour échanger des données telles que automates , contrôleurs industriels, capteur s, actionneurs et systèmes d'automatisation de différents fournisseurs. Ce protocole utilise simplement le protocole industriel normal sur une couche média CAN (Controller Area Network) et décrit une couche application pour couvrir divers profils d'appareils. Les principales applications du protocole Devicenet incluent principalement les dispositifs de sécurité, l'échange de données et les grands réseaux de contrôle d'E/S.

Fonctionnalités

La fonctionnalités de Devicenet inclure les éléments suivants.

• Le protocole DeviceNet prend simplement en charge jusqu'à 64 nœuds, y compris le plus grand nombre de 2048 appareils.
• La topologie de réseau utilisée dans ce protocole est une ligne de bus ou tronc via des câbles de dérivation pour connecter les appareils.
• Une résistance de terminaison d'une valeur de 121 ohms est utilisée sur n'importe quel côté de la ligne principale.
• Il utilise des ponts, des répéteurs et des passerelles et routeurs.
• Il prend en charge différents modes tels que maître-esclave, peer-to-peer et multi-maître pour transmettre des données au sein du réseau.
• Il transporte à la fois le signal et l'alimentation sur un câble similaire.
• Ces protocoles peuvent également être connectés ou retirés du réseau en puissance.
• Le protocole DeviceNet prend simplement en charge 8 A sur le bus car le système n'est pas sécurisé intrinsèquement.

Architecture Devicenet

DeviceNet est un lien de communication utilisé pour connecter des appareils industriels tels que des capteurs inductifs, des interrupteurs de fin de course, des photoélectriques, des boutons-poussoirs, des voyants lumineux, des lecteurs de codes-barres, des contrôleurs de moteur et des interfaces opérateur à un réseau en évitant un câblage complexe et coûteux. Ainsi, la connectivité directe permet une meilleure communication entre les appareils. Dans le cas d'interfaces d'E/S câblées, une analyse au niveau de l'appareil n'est pas possible.

Le protocole DeviceNet prend simplement en charge une topologie telle que la ligne principale ou la ligne de dérivation afin que les nœuds puissent être facilement connectés à la ligne principale ou aux branches courtes directement. Chaque réseau DeviceNet leur permet de connecter jusqu'à 64 nœuds partout où un nœud est utilisé par le « scanner » maître et le nœud 63 est mis de côté comme nœud par défaut par 62 nœuds accessibles pour les appareils. Mais, la plupart des contrôleurs industriels permettent de se connecter à plusieurs réseaux DeviceNet par lesquels le no. de nœuds interconnectés peuvent être étendus.

L'architecture du protocole réseau Devicenet est illustrée ci-dessous. Ce réseau suit simplement le modèle OSI qui utilise 7 couches allant des couches physiques aux couches applicatives. Ce réseau est basé sur le CIP (Common Industrial Protocol) qui utilise les trois couches supérieures du CIP depuis le début alors que les quatre dernières couches ont été modifiées pour l'application de DeviceNet.

La « couche physique » de DeviceNet comprend principalement une combinaison de nœuds, de câbles, de prises et de résistances de terminaison dans une topologie de ligne principale et de ligne de dérivation.

Pour la couche liaison de données, ce protocole réseau utilise la norme CAN (Controller Area Network) qui gère simplement tous les messages entre les appareils et les contrôleurs.

Les couches réseau et transport de ce protocole établiront une connexion par l'appareil via des ID de connexion principalement pour les nœuds qui incluent un ID MAC d'un appareil et un ID de message.

Le nœud adresse une plage valide pour DeviceNet qui va de 0 à 63, ce qui fournit un total de 64 connexions possibles. Ici, le principal avantage de l'ID de connexion est qu'il permet à DeviceNet de reconnaître les adresses en double en vérifiant l'ID MAC et en signalant à l'opérateur qu'il doit être corrigé.

Le réseau DeviceNet réduit non seulement les coûts de câblage et de maintenance car il nécessite moins de câblage, mais permet également des appareils compatibles avec le réseau DeviceNet de divers fabricants. Ce protocole réseau est basé sur le Controller Area Network ou CAN, connu sous le nom de protocole de communication. Il a été principalement développé pour une flexibilité maximale entre les appareils de terrain et l'interopérabilité entre les différents fabricants.

Ce réseau est organisé comme un réseau de bus d'appareils dont les caractéristiques sont une communication au niveau des octets et une vitesse élevée qui contient une communication d'équipement analogique et une puissance de diagnostic élevée via les appareils du réseau. Un réseau DeviceNet comprend jusqu'à 64 appareils, y compris un seul appareil sur chaque adresse de nœud qui commence de 0 à 63.

Deux câbles de type standard sont utilisés dans ce réseau épais et mince. Le câble épais est utilisé pour la ligne principale tandis que le câble fin est utilisé pour la ligne de dérivation. La longueur de câble la plus élevée dépend principalement de la vitesse de transmission. Ces câbles comprennent normalement quatre couleurs de câbles comme le noir, le rouge, le bleu et le blanc. Le câble noir est pour une alimentation 0V, le câble rouge est pour une alimentation +24 V, le câble de couleur bleue est pour un signal CAN bas et le câble de couleur blanche est pour un signal CAN haut.

Comment fonctionne Devicenet ?

DeviceNet fonctionne en utilisant CAN (réseau de zone de contrôleur) car sa couche de liaison de données et une technologie de réseau similaire sont utilisées dans les véhicules automobiles à des fins de communication entre les appareils intelligents. DeviceNet prend simplement en charge jusqu'à 64 nœuds sur le seul réseau DeviceNet. Ce réseau peut inclure un seul maître et jusqu'à 63 esclaves. Ainsi, DeviceNet prend en charge la communication maître/esclave et pair à pair en utilisant les E/S ainsi que la messagerie explicite pour la surveillance, le contrôle et la configuration. Ce protocole réseau est utilisé dans l'industrie de l'automatisation pour l'échange de données par communication avec des dispositifs de contrôle. Il utilise le protocole industriel commun ou CIP sur une couche média CAN pour définir une couche application pour couvrir une variété de profils d'appareils.

Le schéma suivant montre comment les messages sont échangés entre les appareils au sein du réseau d'appareils.

Dans Devicenet, avant que la communication de données d'entrée/sortie ne se produise entre les appareils, l'appareil maître doit d'abord se connecter aux appareils esclaves avec la connexion d'un message explicite pour décrire l'objet de connexion.

Dans la connexion ci-dessus, nous fournissons simplement une seule connexion pour les messages explicites et quatre connexions d'E/S.

Ainsi, ce protocole dépend principalement du concept de méthode de connexion où l'appareil maître doit se connecter à l'appareil esclave en fonction des données d'E/S et de la commande d'échange d'informations. Pour configurer un dispositif de contrôle maître, il y a simplement 4 étapes principales impliquées et chaque fonction d'étape est expliquée ci-dessous.

Ajouter un appareil au réseau

Ici, nous devons fournir l'ID MAC de l'appareil esclave à inclure dans le réseau.

Configurer la connexion

Pour un appareil esclave, vous pouvez vérifier le type de connexion d'E/S et la longueur des données d'E/S.

Établir la connexion

Une fois la connexion établie, les utilisateurs peuvent commencer à communiquer via des appareils esclaves.

Accéder aux données d'E/S

Une fois la communication effectuée par les dispositifs esclaves, les données d'E/S sont accessibles via une fonction de lecture ou d'écriture équivalente.

Une fois la connexion explicite établie, la voie de connexion est utilisée pour échanger des informations générales en utilisant un nœud vers les autres nœuds. Après cela, les utilisateurs peuvent établir les connexions d'E/S à l'étape suivante. Lorsque les connexions d'E/S sont établies, les données d'E/S peuvent être simplement échangées entre les appareils au sein du réseau DeviceNet en fonction de la demande de l'appareil maître. Ainsi, l'appareil maître accède aux données d'E/S de l'appareil esclave avec l'une des quatre techniques de connexion d'E/S. Pour récupérer et transmettre les données d'E/S de l'esclave, la bibliothèque est non seulement simple à utiliser, mais fournit également de nombreuses fonctions maîtres de DeviceNet.

Format de message Devicenet

Le protocole DeviceNet utilise simplement le CAN typique et original, en particulier pour sa couche Data Link. Il s'agit donc de la surcharge minimale nécessaire par CAN au niveau de la couche liaison de données pour que DeviceNet devienne très efficace lors de la gestion des messages. Sur le protocole Devicenet, la moindre bande passante du réseau est utilisée pour le conditionnement ainsi que la transmission des messages CIP et également la moindre surcharge du processeur est nécessaire via un périphérique pour transmettre de tels messages.

Même si la spécification de CAN définit différents types de formats de message comme les données, la télécommande, la surcharge et l'erreur. Le protocole DeviceNet n'utilise principalement que la trame de données. Ainsi, le format de message pour la trame de données CAN est indiqué ci-dessous.

Dans la trame de données ci-dessus, une fois qu'un bit de début de trame est transmis, tous les récepteurs sur un réseau CAN se coordonneront avec la transition vers l'état dominant à partir de l'état récessif.

L'identifiant et le bit RTR (Remote Transmission Request) dans la trame forment le champ d'arbitrage qui est simplement utilisé pour aider à la priorité d'accès au support. Une fois qu'un appareil transmet, il vérifie également chaque bit qu'il transmet à la fois et reçoit chaque bit transmis pour authentifier les données transmises et permettre la détection directe de la transmission synchronisée.

Le champ de contrôle CAN comprend principalement 6 bits où le contenu de deux bits est fixe et les 4 bits restants sont principalement utilisés pour un champ de longueur afin de spécifier la longueur du champ de données à venir de 0 à 8 octets.
La trame de données de CAN est suivie du champ CRC (Cyclic Redundancy Check) pour identifier les erreurs de trame et divers délimiteurs de formatage de trame.

En utilisant différents types de détection d'erreurs ainsi que des techniques de confinement des fautes comme le CRC et les tentatives automatiques, un nœud défectueux peut être évité de perturber le n/w. CAN fournit une vérification des erreurs extrêmement robuste ainsi qu'une capacité de confinement des défauts.

Outils

Les différents outils utilisés pour analyser le protocole DeviceNet comprennent des outils de configuration réseau courants tels que SyCon de Synergetic, NetSolver de Cutler-Hammer, RSNetworX d'Allen-Bradley, DeviceNet Detective et des moniteurs de trafic CAN ou des analyseurs tels que CAN Explorer de Peak et Canalyser de Vector.

Gestion des erreurs dans le protocole Devicenet

La gestion des erreurs est la procédure de réaction et de récupération des conditions d'erreur dans le programme. Étant donné que la couche de liaison de données est gérée par CAN, la gestion des erreurs liées à la détection du nœud défectueux et à l'arrêt du nœud défectueux est conforme au protocole de réseau CAN. Mais, les erreurs dans le réseau de l'appareil se produisent principalement pour certaines raisons, comme lorsque l'unité de DeviceNet n'est pas correctement connectée ou que l'unité d'un écran peut avoir des problèmes. Pour surmonter ces problèmes, la procédure suivante doit être suivie.

• Connectez correctement l'unité DeviceNet.
• Séparez le câble de DeviceNet.
• Pour chaque unité d'affichage, l'alimentation doit mesurer.
• La tension doit être ajustée dans la plage de tension nominale.
• Allumez l'alimentation et vérifiez si la LED de l'unité DeviceNet s'allume.
• Si la LED de l'unité DeviceNet est allumée, assurez-vous que le détail de l'erreur LED et corrigez le problème en conséquence.
• Si aucune LED sur Devicenet n'est allumée, la lumière peut être défectueuse. Il faut donc vérifier si des broches de connecteur sont cassées ou pliées.
• Connectez le DeviceNet à la connexion par l'attention.

Devicenet contre ControlNet

Les différences entre Devicenet et ControlNet sont répertoriées ci-dessous.

Devicenet contre Modbus

Les différences entre Devicenet et Modbus sont répertoriées ci-dessous.

Codes d'erreur Devicenet

Les codes d'erreur DeviceNet de moins de 63 chiffres et de plus de 63 chiffres sont répertoriés ci-dessous. Ici, < 63 numéros sont appelés numéros de nœud, tandis que > 63 numéros sont appelés codes d'erreur ou codes d'état. La plupart des codes d'erreur s'appliquent à un ou plusieurs appareils. Ceci est donc indiqué en faisant clignoter alternativement le code ainsi que le numéro de nœud. Si plusieurs codes et numéros de nœud doivent être affichés, l'affichage les parcourt dans l'ordre des numéros de nœud.

Dans la liste suivante, les codes avec des couleurs décrivent simplement les significations

• Le code de couleur verte indiquera les conditions normales ou anormales qui sont causées par l'action de l'utilisateur.
• Le code de couleur bleu indique des erreurs ou des conditions anormales.
• Le code de couleur rouge indique des erreurs graves et nécessite probablement un scanner de remplacement.

Ici, un code d'erreur Devicenet avec l'action requise est répertorié ci-dessous.

Code de 00 à 63 (couleur verte) : L'afficheur indique l'adresse du scanner.
Code 70 (couleur bleue) : modifier l'adresse du canal du scanner, sinon l'adresse de l'appareil est en conflit.
Code 71 (couleur bleue) : la liste de balayage doit reconfigurer et éliminer toutes les données illégales.
Code 72 (couleur bleue) : L'appareil doit vérifier et vérifier les connexions.
Code 73 (couleur bleue) : confirmez que l'appareil exact se trouve à ce numéro de nœud et assurez-vous que l'appareil correspond à la clé électronique, comme indiqué dans la liste de balayage.
Code 74 (couleur bleue) : Vérifiez la configuration pour les données et le trafic réseau inacceptables.
Code 75 (couleur verte) : créer et télécharger la liste de numérisation.
Code 76 (couleur verte) : créer et télécharger la liste de numérisation.
Code 77 (couleur bleue) : analysez la liste ou reconfigurez l'appareil pour les tailles de données de transmission et de réception appropriées.
Code 78 (couleur bleue) : Inclure ou supprimer l'appareil du réseau.
Code 79 (couleur bleue) : Vérifiez si le scanner est connecté à un réseau approprié par au moins un autre nœud.
Code 80 (couleur verte) : Localisez le bit RUN dans le registre de commande du scanner et placez l'automate en mode RUN.
Code 81 (couleur verte) : Vérifiez le programme de l'automate ainsi que les registres de commande du scanner.
Code 82 (couleur bleue) : Vérifiez la configuration de l'appareil.
Code 83 (couleur bleue) : assurez-vous que l'entrée de la liste de numérisation et vérifiez la configuration de l'appareil
Code 84 (couleur verte) : initialisation de la communication dans la liste de scrutation par les appareils
Code 85 (couleur bleue) : Disposez l'appareil pour une taille de données inférieure.
Code 86 (couleur bleue) : Vérifiez l'état et la configuration de l'appareil.
Code 87 (couleur bleue) : Vérifiez la connexion du scanner principal et la configuration.
Code 88 (couleur bleue) : Vérifiez les connexions du scanner.
Code 89 (couleur bleue) : vérifiez la disposition/désactivez l'ADR pour cet appareil.
Code 90 (couleur verte) : Assurez-vous que le programme PLC et le registre de commande du scanner
Code 91 (couleur bleue) : Vérifiez le système pour les appareils défaillants
Code 92 (couleur bleue) : vérifiez si le câble de dérivation fournit l'alimentation réseau vers le port du scanner DeviceNet.
Code 95 (couleur verte) : Ne retirez pas le scanner lorsque la mise à jour FLASH est en cours.
Code 97 (couleur verte) : vérifiez le programme à relais et le registre de commande du scanner.
Code 98 & 99 (couleur rouge) : remplacez ou réparez votre module.
Code E2, E4 et E5 (couleur rouge) : remplacer ou renvoyer le module.
Code E9 (couleur verte) : vérifiez le registre de commande et la puissance du cycle sur le SDN pour récupérer.
Le scanner est le module qui a l'affichage tandis que le périphérique est un autre nœud sur le réseau, normalement un périphérique esclave dans la liste de balayage du scanner. Cela peut être une autre personnalité en mode esclave du scanner.

Avantages de Devicenet

Les avantages du protocole DeviceNet sont les suivants.

• Ces protocoles sont disponibles à moindre coût, ont une grande fiabilité et sont largement acceptés, la bande passante du réseau est utilisée de manière très efficace et la puissance disponible sur le réseau.
• Ceux-ci sont capables de collecter de grandes quantités de données sans augmenter de manière significative les coûts du projet.
• Il prend moins de temps à installer.
• Pas coûteux par rapport au câblage point à point normal.
• Parfois, les appareils DeviceNet offrent plus de fonctions de contrôle que les appareils normaux ou commutés.
• La plupart des appareils Devicenet fournissent des données de diagnostic très utiles qui peuvent faciliter le dépannage des systèmes et réduire les temps d'arrêt.
• Ce protocole peut être utilisé avec n'importe quel PC ou PLC ou systèmes de contrôle basés.

Les inconvénients du protocole DeviceNet sont les suivants.

• Ces protocoles ont une longueur de câble maximale.
• Ils ont une taille de message limitée et une bande passante limitée.
• 90 à 95 % de tous les problèmes DeviceNet surviennent principalement en raison d'un problème de câblage.
• Moins d'appareils pour chaque nœud
• La taille limitée du message.
• La distance du câble est nettement plus courte.

Applications du protocole DeviceNet

La Applications du protocole DeviceNet inclure les éléments suivants.

• Le protocole DeviceNet fournit des connexions entre différents appareils industriels tels que des actionneurs, systèmes d'automatisation , des capteurs, et aussi des dispositifs compliqués sans qu'il soit nécessaire d'intervenir
• Blocs ou modules d'E/S.
• Le protocole DeviceNet est utilisé dans les applications d'automatisation industrielle.
• Le protocole réseau DeviceNet est utilisé dans l'industrie de l'automatisation pour interconnecter les dispositifs de contrôle afin d'échanger des données.
• Le protocole DeviceNet est utilisé pour contrôler un moteur.
• Ce protocole est applicable en proximité, fins de course simples & boutons poussoirs pour contrôler les collecteurs,
• Ceci est utilisé dans les applications complexes d'entraînement CA et CC.

Ainsi, ceci est un aperçu de DeviceNet qui est un réseau de bus de terrain numérique multipoint utilisé pour connecter plusieurs appareils de plusieurs fournisseurs tels que des automates programmables, des contrôleurs industriels, des capteurs, des actionneurs et des systèmes d'automatisation en fournissant un réseau rentable aux utilisateurs pour gérer et distribuer des appareils simples en utilisant l'architecture. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un protocole?