| Количество подключаемых модулей | до 32 модулей |
| Протокол | DeviceNet |
| Объем данных ввода-вывода | 32 байта |
| Количество подключаемых модулей | до 63 модулей |
| Протокол | DeviceNet |
| Объем данных ввода-вывода | 128 байт на 1 модуль |
| Количество подключаемых модулей | до 63 модулей |
| Протокол | DeviceNet |
| Объем данных ввода-вывода | 128 байт на 1 модуль |
| Количество подключаемых модулей | до 32 модулей |
| Протокол | DeviceNet |
| Объем данных ввода-вывода | 32 байта |
| Количество подключаемых модулей | до 32 модулей |
| Протокол | DeviceNet |
| Объем данных ввода-вывода | 32 байта |
| Количество подключаемых модулей | до 32 модулей |
| Протокол | DeviceNet |
| Объем данных ввода-вывода | 128 байт |
Что такое DeviceNet
DeviceNet представляет собой промышленную сеть для связи ПЛК, удалённых станций ввода-вывода, датчиков, приводов и других устройств автоматизации. Название образовано от английских слов Device Network, то есть «сеть устройств».
На физическом и канальном уровнях DeviceNet использует технологию CAN (Controller Area Network). На верхних уровнях применяется CIP (Common Industrial Protocol). Этот же прикладной протокол используется в EtherNet/IP, однако физическая среда и способ передачи данных у этих сетей различаются.
DeviceNet появился в середине 1990-х годов. Технология была разработана компанией Allen-Bradley, которая позднее вошла в Rockwell Automation. Развитием спецификации, сертификацией оборудования и обеспечением совместимости устройств занимается международная организация ODVA. В техническом обзоре ODVA отмечается, что установленная база DeviceNet насчитывает миллионы узлов. В новых крупных системах всё чаще применяются промышленные Ethernet-протоколы, но DeviceNet продолжает использоваться при эксплуатации, расширении и модернизации действующего оборудования.
DeviceNet применяется в станках, конвейерных и сборочных линиях, складском оборудовании и роботизированных комплексах. К сети подключают удалённые станции ввода-вывода, датчики, клапаны, пускатели, преобразователи частоты, панели оператора и другие устройства автоматизации. Протокол часто встречается в системах на базе контроллеров Allen-Bradley и Rockwell Automation, но может использоваться с любым ПЛК, поддерживающим функцию DeviceNet Scanner.
Сеть DeviceNet использует шинную структуру с магистралью и ответвлениями. В документации такая схема называется trunkline-dropline. Основной кабель образует магистраль, а отдельные устройства подключаются к ней короткими ответвлениями.
Стандартный кабель DeviceNet содержит две жилы для передачи данных CAN_H и CAN_L, две жилы для питания V+ и V-, а также экран. По одному кабелю можно передавать данные и подавать питание 24 В DC на сетевые интерфейсы и маломощные устройства. Максимальный ток сетевой линии зависит от типа кабеля и схемы питания и может достигать 8 А.
Питание сети DeviceNet не следует путать с питанием внутренних модулей станции CREVIS. При проектировании необходимо отдельно рассчитать питание сетевого интерфейса, системной шины модулей и полевых цепей ввода-вывода.
Скорость и длина линии
Все устройства одного сегмента должны работать на одинаковой скорости. Чем выше скорость передачи, тем меньше допустимая длина магистрали.
| Скорость | Максимальная длина магистрали | Максимальная длина одного ответвления | Суммарная длина ответвлений |
|---|---|---|---|
| 125 Кбит/с | До 500 м | До 6 м | До 156 м |
| 250 Кбит/с | До 250 м | До 6 м | До 78 м |
| 500 Кбит/с | До 100 м | До 6 м | До 39 м |
Значения максимальной длины магистрали приведены для толстого круглого кабеля DeviceNet. Для тонкого или плоского кабеля допустимое расстояние может быть меньше, поэтому окончательный расчёт выполняют с учётом выбранного типа кабеля.
Адреса устройств
Каждый узел получает адрес MAC ID от 0 до 63. Это адрес устройства внутри сети DeviceNet, а не Ethernet MAC-адрес. В одном сегменте может быть до 64 узлов, включая сканер. Повторение адресов не допускается.
На адаптерах CREVIS адрес узла и скорость передачи задаются DIP-переключателями. Положение переключателей необходимо проверять до включения сети.
Оконечные резисторы
На двух физических концах магистрали DeviceNet устанавливаются оконечные резисторы, которые также называют терминаторами. Они уменьшают отражение сигнала и обеспечивают устойчивую работу линии CAN.
Количество терминаторов определяется не количеством устройств, а количеством физических концов магистрали. Даже если в сегменте находятся только ПЛК и один каплер, линия всё равно имеет два конца и должна быть терминирована с обеих сторон.
У адаптеров CREVIS оконечный резистор может включаться DIP-переключателем. Его включают только в том случае, если адаптер находится на физическом конце магистрали. На промежуточных устройствах терминатор должен быть отключён.
Как происходит обмен по протоколу DeviceNet
В типовой системе головной контроллер работает в роли Scanner, а сетевой адаптер CREVIS является ведомым устройством DeviceNet. В документации адаптеры также могут обозначаться как Slave или Group 2 Only Server.
Настройка соединения
До запуска сети в среду программирования или конфигуратор сканера импортируют файл EDS. Затем для каплера задают MAC ID, скорость передачи, размеры входных и выходных данных и способ обмена. Устройство добавляют в список опроса сканера, который обычно называется Scan List.
После загрузки конфигурации сканер устанавливает соединение с адаптером. Файл EDS используется на этапе настройки и не передаётся по сети при каждом рабочем цикле.
Рабочий обмен данными
- Каплер определяет состав подключённых модулей и обменивается с ними данными по внутренней шине.
- Состояния дискретных входов, аналоговые значения и данные специальных модулей формируют входной образ процесса.
- Сканер передаёт каплеру данные, предназначенные для выходных модулей.
- Каплер возвращает контроллеру входные данные станции.
- ПЛК обрабатывает полученную информацию и формирует новые команды.
- Обмен повторяется в соответствии с выбранным режимом и настройками списка опроса.
DeviceNet поддерживает несколько способов передачи данных:
- Polled: сканер последовательно обращается к устройствам из списка опроса, передаёт выходные данные и получает значения входов;
- Cyclic: устройство передаёт данные с заданным временным интервалом;
- COS, Change of State: устройство отправляет данные после изменения состояния, а также периодически передаёт контрольное сообщение;
- Bit-Strobe: сканер одновременно отправляет короткий запрос нескольким устройствам, после чего они возвращают небольшие объёмы данных.
Для передачи входных и выходных данных используются I/O-сообщения, которые также называют неявными сообщениями, Implicit Messaging. Для настройки, диагностики и чтения параметров применяются явные сообщения, Explicit Messaging.
Подключение и настройка каплера DeviceNet
- Проверить, что ПЛК или отдельный коммуникационный модуль поддерживает функцию DeviceNet Scanner.
- Выбрать скорость 125, 250 или 500 Кбит/с с учётом длины кабеля.
- Назначить каждому устройству уникальный MAC ID от 0 до 63.
- Спроектировать магистраль и ответвления с учётом ограничений по длине.
- Установить оконечные резисторы только на двух физических концах магистрали.
- Рассчитать ток сетевого питания и определить точки подключения источников 24 В DC.
- Собрать станцию CREVIS и проверить соответствие модулей выбранной серии.
- Импортировать EDS каплера в программу настройки сканера.
- Добавить устройство в Scan List и указать размеры входных и выходных данных.
- Запустить сеть и проверить индикаторы состояния модуля, сети и внутренней шины.
Если каплер не выходит в рабочий режим, сначала проверяют питание сети, положение переключателей скорости и MAC ID, наличие повторяющихся адресов, полярность CAN_H и CAN_L, экран кабеля и оконечные резисторы.
DeviceNet и EtherNet/IP относятся к семейству CIP и используют файлы с расширением EDS. файл EDS. Его импортируют в среду программирования ПЛК или конфигуратор DeviceNet Scanner, после чего устройство добавляют в Scan List и задают размеры входных и выходных данных. В рабочем обмене файл EDS не участвует. При этом для каждого протокола и каждой модели нужен соответствующий файл EDS, файл EDS от адаптера EtherNet/IP нельзя автоматически использовать для модели DeviceNet.
Как строится удалённая система ввода-вывода по протоколу DeviceNet
Типовая система включает ПЛК с интерфейсом DeviceNet Scanner, магистральный кабель, источник сетевого питания, ответвители, каплеры и установленные рядом с ними модули ввода-вывода.
Типовая система ввода-вывода DeviceNet включает:
- ПЛК или коммуникационный модуль, работающий в роли DeviceNet Scanner;
- магистральный кабель DeviceNet с ответвителями и оконечными резисторами;
- источник питания сети 24 В DC;
- сетевые адаптеры, подключающие станции CREVIS к магистрали;
- дискретные, аналоговые и специальные модули, из которых собираются корзины ввода-вывода.
При подборе станции учитывают серию оборудования, количество модулей, объём входных и выходных данных, потребление по внутренней шине и необходимость горячей замены. Физический порядок модулей должен соответствовать конфигурации, заданной в проекте ПЛК.
Физический порядок модулей в корзине должен соответствовать конфигурации станции в проекте. При подборе учитывают количество модулей, объём входных и выходных данных, потребление по внутренней шине и необходимость горячей замены.
Сетевые адаптеры DeviceNet CREVIS
| Модель | Количество подключаемых модулей | Серия | Особенности |
|---|---|---|---|
| GN-9211 | До 32 модулей | G | 5-контактный разъём открытого типа. Скорость 125, 250 или 500 Кбит/с. До 32 байт входных и 32 байт выходных данных. Поддерживаются Polled, Bit-Strobe, Cyclic и COS. Питание внутренней шины: 1,5 А при 5 В DC. Без горячей замены модулей. |
| GN-9212 | До 63 модулей | G | 5-контактный разъём открытого типа. Скорость 125, 250 или 500 Кбит/с. До 128 байт данных на один модуль расширения. Предусмотрены настройка MAC ID и включение терминатора DIP-переключателями, а также сервисный порт RS-232. Питание внутренней шины: 1,5 А при 5 В DC. Без горячей замены. |
| M9212 | До 63 модулей | M | 5-контактный разъём. Скорость 125, 250 или 500 Кбит/с. До 128 байт данных на один модуль расширения. Предусмотрены настройка MAC ID, включение терминатора и сервисный порт RS-232. Питание внутренней шины: 2 А при 5 В DC. Поддерживает горячую замену модулей. |
| NA-9111 | До 32 модулей | S | 5-контактный разъём. Скорость 125, 250 или 500 Кбит/с. До 32 байт входных и 32 байт выходных данных. Питание внутренней шины: 1,2 А при 5 В DC. Серия снята с производства. |
| NA-9211 | До 32 модулей | S | 5-контактный разъём. Скорость 125, 250 или 500 Кбит/с. До 32 байт входных и 32 байт выходных данных. Предусмотрены DIP-переключатели для настройки MAC ID и терминатора, а также сервисный порт RS-232. Питание внутренней шины: 1,5 А при 5 В DC. Серия снята с производства. |
| NA-9212 | До 32 модулей | S | 5-контактный разъём. Скорость 125, 250 или 500 Кбит/с. До 252 байт входных и 252 байт выходных данных. Предусмотрены настройка MAC ID, включение терминатора и сервисный порт RS-232. Питание внутренней шины: 1,5 А при 5 В DC. Серия снята с производства. |
Для новой станции серии G можно использовать GN-9211 или GN-9212. GN-9211 подходит для небольших конфигураций с ограниченным объёмом данных. GN-9212 рассчитан на подключение до 63 модулей и позволяет передавать больший объём информации.
Если требуется горячая замена модулей ввода-вывода, применяется M9212 серии M. Возможность отключения отдельного узла от работающей сети DeviceNet не означает автоматической поддержки горячей замены модулей внутри корзины. Такая функция должна поддерживаться самой станцией, поэтому для неё выбирают серию M.
NA-9111, NA-9211 и NA-9212 относятся к снятой с производства серии S. При модернизации их заменяют станцией серии G или M целиком. Выбор современной замены зависит от состава модулей, объёма данных и требований к горячей замене.
Частые вопросы о DeviceNet
Достаточно ли обычного CAN-порта у ПЛК?
Нет. DeviceNet использует CAN на нижних уровнях, но добавляет протокол CIP, правила адресации, типы соединений и профили устройств. Контроллер должен поддерживать DeviceNet Scanner либо подключаться через отдельный коммуникационный модуль.
Чем отличаются сети DeviceNet и CANopen?
Обе сети используют технологию CAN, но имеют разные прикладные протоколы, способы конфигурации и описания устройств. Оборудование CANopen нельзя напрямую подключить к DeviceNet без шлюза или поддержки обоих протоколов.
Чем отличаются сети DeviceNet и EtherNet/IP?
Обе технологии используют CIP. DeviceNet передаёт данные через сеть CAN со скоростью до 500 Кбит/с. EtherNet/IP работает через стандартный Ethernet и TCP/IP или UDP/IP. Одинаковая прикладная модель упрощает интеграцию, но физически и на уровне настройки эти сети несовместимы.
Нужны ли терминаторы, если в сети только два устройства?
Да. DeviceNet работает на базе CAN, поэтому на двух физических концах магистрального кабеля должны быть установлены оконечные резисторы. Они уменьшают отражение сигнала и помогают обеспечить устойчивую передачу данных. Если сеть состоит из ПЛК и одного каплера, терминатор устанавливают возле каждого устройства.
В адаптерах CREVIS оконечный резистор можно включить DIP-переключателем. Его включают, если каплер находится на конце магистрали. Если адаптер подключён в середине линии или через ответвление, встроенный терминатор должен быть отключён.
Можно ли устанавливать разные скорости на устройствах одного сегмента?
Нет. Сканер, каплеры и остальные узлы должны работать на одной скорости. Несовпадение настроек приводит к ошибкам связи или полной невозможности запустить сеть.
Что такое MAC ID?
MAC ID представляет собой адрес узла DeviceNet в диапазоне от 0 до 63. Он не связан с аппаратным MAC-адресом Ethernet. В одном сегменте не должно быть двух устройств с одинаковым MAC ID.
Что означает ограничение в байтах?
Это максимальный объём технологических данных, который каплер может передавать контроллеру и получать от него. Ограничение не является скоростью DeviceNet. Для многоканальных аналоговых и специальных модулей требуется больше байтов, чем для простых дискретных каналов.
Можно ли объединять модули серий G и M в одной корзине?
Нет. Каплер и установленные справа от него модули должны относиться к одной аппаратной серии. При этом отдельные станции G и M могут работать в одном сегменте DeviceNet как самостоятельные узлы.
Специалисты ООО «КРЕВИС» помогут подобрать каплер DeviceNet, совместимые модули ввода-вывода, модули питания и современную замену оборудованию серии S. Для подбора желательно указать модель ПЛК, состав корзины, требуемый объём данных, длину линии и наличие горячей замены.