instrukcja_devicenet_v1.pdf

INSTRUKCJA LABORATORYJNA

(PSK, KSR, SP, IP)

Sieć przemysłowa DeviceNet ™

Rew. 1.1

I NSTYTUT I NFORMATYKI

Z ESPÓŁ P RZEMYSŁOWYCH Z ASTOSOWAŃ I NFORMATYKI

G LIWICE 2007

Sieć DeviceNet ™ Laboratorium PSK, KSR, SP, IP

Spis treści

1. Wstęp.................................................................................................................................................... 3

2. Charakterystyka sieci DeviceNet.......................................................................................................... 4

2.1 DeviceNet w modelu OSI ........................................................................................................... 4

2.2 Warstwa fizyczna.........................................................................................................................5

2.3 Warstwa łącza danych..................................................................................................................6

3. Komunikaty w sieci DeviceNet.............................................................................................................7

3.1 Komunikaty typu polled...............................................................................................................7

3.2 Komunikaty typu strobed.............................................................................................................7

3.3 Komunikaty typu cyclic............................................................................................................... 8

3.4 Komunikaty typu COS.................................................................................................................9

4. DeviceNet na platformie sprzętowej VersaMax................................................................................. 10

5. Literatura.............................................................................................................................................12

Instrukcja nie stanowi materiału komercyjnego i służy wyłącznie do prowadzenia

zajęć dydaktycznych. Wykorzystywanie instrukcji do celów komercyjnych stanowi

naruszenie prawa.

Informacje zawarte w instrukcji mogą ulec zmianie wraz z rozwojem opisywanych

zagadnień. Materiał opracowany na podstawie literatury tematycznej, prac

studenckich oraz materiałów ogólnie dostępnych.

Sieć DeviceNet ™ Laboratorium PSK, KSR, SP, IP

1. Wstęp

Protokół komunikacyjny DeviceNet został opracowany przez firmę Allen-Bradley (obecnie

Rockwell Automation). Bazuje on na specyfikacji sieci CAN 2.0A, z której została zaczerpnięta

warstwa fizyczna oraz warstwa łącza danych.

DeviceNet jest dedykowany do łączenia w strukturę sieciową kontrolerów przemysłowych

(sterowników swobodnie programowalnych PLC) z urządzeniami wejścia/wyjścia (zdalnymi stacjami

wejść/wyjść cyfrowych, analogowych), które stanowią interfejs pomiędzy systemem a obiektem

sterowania. Możliwość zasilania urządzeń sieciowych bezpośrednio magistrali komunikacyjnej

upraszcza w znaczący sposób budowę systemu rozproszonego. Dzięki temu proste urządzenia, jak

sensory o nie dużym poborze prądu (maksymalnie 8 lub 16A dla wszystkich abonentów sieci

w zależności od zastosowanego okablowania), nie wymagają dodatkowego źródła zasilania.

Sieć DeviceNet jest bardzo popularnym standardem regulowanym przez organizację ODVA –

„Open DeviceNet Vendors Association”). Urządzenia z obsługą sieci DeviceNet produkuje ponad 700

firm na całym świecie. Na popularność standardu istotny wpływ ma jego „otwartość”.

Sieć DeviceNet ™ Laboratorium PSK, KSR, SP, IP

2. Charakterystyka sieci DeviceNet

Sieć DeviceNet jest siecią dedykowaną do łączenia kontrolerów przemysłowych takich, jak

sterowniki swobodnie programowalne PLC z odległymi urządzeniami stanowiącymi interfejs

pomiędzy systemem a obiektem sterowania. Urządzeniami takimi mogą być zdalne stacje wejść/wyjść

wyposażone w moduły wejść/wyjść cyfrowych i analogowych. Mogą to być także pojedyncze czujniki

podłączone bezpośrednio do magistrali komunikacyjnej sieci DeviceNet i dostarczające binarnej

informacji o obiekcie, jak również urządzenia wykonawcze pozwalające na realizację sterowania

obiektem.

Przy użyciu sieci DeviceNet może być realizowana komunikacja „peer to peer”, multimaster

oraz master-slave. Sieć ta jest siecią typu Producent-Konsument. W tego typu sieciach występują

urządzenia będące „producentami” wartości zmiennych transmitowanych z użyciem magistrali

komunikacyjnej (na przykład położenie zaworu, przepływ itp.) oraz „konsumentami” tych wartości.

Każda zmienna musi mieć dokładnie jednego producenta oraz może mieć wielu konsumentów. Do

magistrali tej sieci może być podłączonych do 64 abonentów.

W sieci DeviceNet wyróżnia się ponadto co najmniej jednego abonenta często nazywanego

masterem sieci. Abonent ten jest odpowiedzialny za nadzorowanie procesem wymiany informacji

poprzez odpowiednie odpytywanie pozostałych abonentów sieci i odsługiwanie żądań komunikacji

przez nich wysyłanych.

Magistralę komunikacyjną sieci DeviceNet stanowią dwie skręcone pary w ekranie. Jedna z par

przewodów jest wykorzystywana do komunikacji pomiędzy urządzeniami. Druga para stanowi źródło

zasilania abonentów sieci. Maksymalna długość magistrali komunikacyjnej jest uzależniona od

częstotliwości jej pracy i wynosi do:

1. 500m przy prędkości transmisji 125kb/s.

2. 250m przy prędkości transmisji 250kb/s.

3. 125m przy prędkości transmisji 500kb/s.

Na magistrali komunikacyjnej mogą występować odgałęzienia. Maksymalna długość

pojedynczego odgałęzienia wynosi 6m. Suma długości wszystkich odgałęzień jest uzależniona od

częstotliwości pracy magistrali i wynosi 156, 8 oraz 39m dla odpowiednio 125, 250 oraz 500kb/s.

Przykład topologii sieci DeviceNet przedstawia Rys. 1.

Rys. 1 Przykład topologii sieci DeviceNet [3]

Niezwykle istotne w przypadku magistrali sieci DeviceNet jest umieszczenie na jej końcach

odpowiednich rezystorów terminujących (121 Ohm, 1% ¼ W). Bez ich zastosowania nie będzie

możliwa poprawne komunikacja pomiędzy urządzeniami sieci.

2.1 DeviceNet w modelu OSI

Standard ISO7498 definiuje model komunikacji znany pod nazwą OSI (ang. „Open Systems

Interconnection”). Model ten, zwany „otwartym standardem komunikacji”, opisuje w jaki sposób

powinna przebiegać komunikacja pomiędzy urządzeniami w dowolnej sieci.

Sieć DeviceNet ™ Laboratorium PSK, KSR, SP, IP

Rys. 2 Warstwy modelu OSI

Model OSI obejmuje siedem niezależnych warstw (Rys. 2) stosu protokołu sieciowego. Każda z

warstw jest odizolowana od pozostałych i może komunikować się pionowo tylko i wyłącznie poprzez

określony interfejs. Nie jest określona fizyczna budowa poszczególnych warstw, a jedynie sposób ich

współpracy. Takie podejście do problemu sprawia, że każda warstwa może być implementowana

przez producenta na swój sposób, a urządzenia sieciowe od różnych dostawców będą poprawnie

współpracować.

Bardzo rzadko zdarza się, aby sieć spełniała założenia modelu OSI, z podziałem na siedem

oddzielnych warstw. Specyfikacja DeviceNet jest oparta o dwie najniższe warstwy CAN (ISO11898)

oraz precyzuje dodatkowo warstwę aplikacji.

2.2 Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna definiuje fizyczne i elektryczne parametry magistrali i sprzętu, który zamienia

wartości bitów poszczególnych ramek na odpowiadające im sygnały elektryczne i odwrotnie. Warstwa

fizyczna jest implementowana zawsze w sprzęcie. Pozostałe warstwy modelu OSI (Rys. 2) mogą być

implementowane albo w sprzęcie albo programowo.

W standardzie CAN, na którym opiera się sieć DeviceNet, przyjętym sposobem kodowania

bitów jest NRZ (ang. „Non Return to Zero”) oznaczający, iż wartości konkretnego bitu odpowiada

stała wartość na magistrali trwająca przez całe okno czasowe (Rys. 3).

Rys. 3 Porównanie reprezentacji bitów w kodzie NRZ z kodowaniem Manchaster [1]

Przesyłanie sygnałów (reprezentacji bitów) po magistrali następuje w sposób synchroniczny, co

pozwala na lepszą wydajność, lecz wymaga użycia wyrafinowanej metody synchronizacji. Poza tym,

ze względu na użyty algorytm rozstrzygania dostępu do magistrali komunikacyjnej, jedno okno

czasowe musi być na tyle duże, aby pozwoliło na wystawienie bitu na linię, przesłanie go do

najbardziej oddalonego węzła i jego powrót do węzła początkowego. Między innymi z tego powodu

istnieje duża zależność pomiędzy długością magistrali a prędkością transmisji.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: