2. DeviceNet é um rede digital,
multi-drop para conexão entre
sensores, atuadores e sistema
de automação industrial em
geral. Ela foi desenvolvida para
ter máxima flexibilidade entre
equipamentos de campo e
interoperabilidade entre
diferentes vendedores.
3. Apresentado em 1994 originalmente
pela Allen-Bradley, o DeviceNet teve
sua tecnologia transferida para a
ODVA em 1995. A ODVA (Open
DeviceNet Vendor Association) é
uma organização sem fins lucrativos
composta por centenas de empresas
ao redor do mundo que mantém,
divulga e promove o DeviceNet e
outras redes baseadas no protocolo
CIP (Common Industrial Protocol).
4. A rede DeviceNet é classificada
no nível de rede chamada
devicebus, cuja características
principais são: alta velocidade,
comunicação a nível de byte
englobando comunicação com
equipamentos discretos e
analógicos e alto poder de
diagnostico dos devices da
rede.
5. A tecnologia DeviceNet é um padrão
aberto de automação com objetivo de
transportar 2 tipos principais de
informação:
Dados cíclicos de sensores e
atuadores, diretamente relacionados
ao controle.
Dados acíclicos indiretamente
relacionados ao controle, como
configuração e diagnóstico.
6. Os dados cíclicos representam
informações trocadas
periodicamente entre o
equipamento de campo e o
controlador. Por outro lado, os
acíclicos são informações
trocadas eventualmente durante
configuração ou diagnóstico do
equipamento de campo.
7. A camada física e de acesso
da rede DeviceNet é baseada
na tecnologia CAN (Controller
Area Network) e as camadas
superiores no protocolo CIP,
que define uma arquitetura
baseada em objetos e
conexões entre eles.
8. O CAN originalmente foi
desenvolvido pela BOSCH para o
mercado de automóvel Europeu
para substituir os caros chicotes
de cabo por um cabo em rede de
baixo custo em automóveis. Como
resultado, o CAN tem resposta
rápida e confiabilidade alta para
aplicações principalmente nas
áreas automobilística.
9. Uma rede DeviceNet pode
conter até 64 dispositivos onde
cada dispositivo ocupa um nó na
rede, endereçados de 0 a 63.
Qualquer um destes pode ser
utilizado. Não há qualquer
restrição, embora se deva evitar
o 63, pois este costuma ser
utilizado para fins de
comissionamento.
11. Características da Rede
Topologia baseada em tronco principal com
ramificações. O tronco principal deve ser
feito com o cabo DeviceNet grosso, e as
ramificações com o cabo DeviceNet fino ou
chato. Cabos similares podem ser usados
desde que suas características elétricas e
mecânicas sejam compatíveis com as
especificações dos cabos padrão
DeviceNet.
12. Características da Rede
Permite o uso de repetidores,
bridges, roteadores e gateways.
Suporta até 64 nós, incluindo o
mestre, endereçados de 0 a 63
(MAC ID).
Cabo com 2 pares: um para
alimentação de 24V e outro para
comunicação.
13. Características da Rede
Inserção e remoção à quente, sem
perturbar a rede.
Suporte para equipamentos alimentados
pela rede em 24V ou com fonte própria.
Uso de conectores abertos ou selados.
Proteção contra inversão de ligações e
curto-circuito.
Alta capacidade de corrente na rede
(até 16 A).
14. Características da Rede
Uso de fontes de alimentação de prateleira.
Diversas fontes podem ser usadas na
mesma rede atendendo às necessidades da
aplicação em termos de carga e
comprimento dos cabos.
Taxa de comunicação selecionável :125,250
e 500 kbps.
Comunicação baseada em conexões de E/S
e modelo de pergunta e resposta.
Diagnóstico de cada equipamento e da rede.
15. Características da Rede
Transporte eficiente de dados de
controle discretos e analógicos.
Detecção de endereço duplicado
na rede.
Mecanismo de comunicação
extremamente robusto a
interferências eletromagnéticas.
16. Protocolo DeviceNet
DeviceNet é uma das três tecnologias abertas e
padronizadas de rede, cuja camada de aplicação
usa o CIP (Common Application Layer). Ao lado
de ControlNet e EtherNet/IP, possuem uma
estrutura comum de objetos. Ou seja, ele é
independente do meio físico e da camada de
enlace de dados. Essa camada de aplicação
padronizada, aliada a interfaces de hardware e
software abertas, constitui uma plataforma de
conexão universal entre componentes em um
sistema de automação, desde o chão-de-fábrica
até o nível da internet.
17. O Modelo de Objeto
Um nó DeviceNet é modelado como uma coleção de
objetos. Um objeto proporciona uma representação
abstrata de um componente particular dentro de um
produto. Um exemplo de objeto e uma classe de objeto
têm atributos (dados), fornecem serviços (métodos ou
procedimentos), e implementa comportamentos.
Atributos, exemplos, classe e endereço de nó (0-63)
são endereçados por número.
Existem objetos obrigatórios (todo dispositivo deve
conter) e objetos opcionais. Objetos opcionais são
aqueles que moldam o dispositivo conforme a
categoria (chamado de perfil) a que pertencem, tais
como: AC/DC Drive, leitor de código de barras ou
válvula pneumática. Por serem diferentes, cada um
destes conterá um conjunto também diferente de
objetos.
18. Devicenet utiliza o padrão CAN na
camada de link de dados.O mínimo
overhead requerido pelo protocolo CAN
no data link layer faz o DeviceNet
eficiente no tratamento de mensagens.
Frame de dados DeviceNet utiliza
somente o tipo de frame de dados do
protocolo CAN (dentre outros existentes
no protocolo CAN). O protocolo utiliza
um mínimo de largura de banda para
transmissão das mensagens CIP.
20. Modos de Comunicação
O protocolo DeviceNet possui
dois tipos básicos de
mensagens, cyclic I/O e explicit
message. Cada um deles é
adequado a um determinado
tipo de dado:
21. Explicit Message
Explicit Message: tipo de
telegrama de uso geral e não
prioritário. Utilizado
principalmente em tarefas
assíncronas tais como
parametrização e configuração do
equipamento.
22. Cyclic I/O
Cyclic I/O: tipo de telegrama síncrono
dedicado à movimentação de dados
prioritários entre um produtor e um ou
mais consumidores. Dividem-se de
acordo com o método de troca de
dados. Os principais são:
Polled;
Bit-strobe;
Change of State;
Cyclic;
23. Cyclic I/O
Polled: método de comunicação em que o
mestre envia um telegrama a cada um dos
escravos da sua lista (scan list). Assim que
recebe a solicitação, o escravo responde
prontamente a solicitação do mestre. Este
processo é repetido até que todos sejam
consultados, reiniciando o ciclo.
24. Cyclic I/O
Bit-strobe: método de comunicação onde o
mestre envia para a rede um telegrama
contendo 8 bytes de dados. Cada bit destes 8
bytes representa um escravo que, se
endereçado, responde de acordo com o
programado.
25. Cyclic I/O
Change of State: método de comunicação onde a
troca de dados entre mestre e escravo ocorre
apenas quando houver mudanças nos valores
monitorados/controlados, até um certo limite de
tempo. Quando este limite é atingido, a
transmissão e recepção ocorrerão mesmo que não
tenha havido alterações. A configuração desta
variável de tempo é feita no programa de
configuração da rede.
26. Cyclic I/O
Cyclic: outro método de comunicação muito
semelhante ao anterior. A única diferença fica
por conta da produção e consumo de
mensagens. Neste tipo, toda troca de dados
ocorre em intervalos regulares de tempo,
independente de terem sido alterados ou não.
Este período também é ajustado no software de
configuração de rede.
27. Arquivo de Configuração
Todo nodo DeviceNet possui um
arquivo de configuração associado,
chamado EDS (Electronic Data
Sheet). Este arquivo contém
informações importantes sobre o
funcionamento do dispositivo e
deve ser registrado no software de
configuração de rede.
28. Camada Física e Meio de Transmissão
DeviceNet usa uma topologia de rede do tipo
tronco/derivação que permite que tanto a fiação de
sinal quanto de alimentação estejam presentes no
mesmo cabo. Esta alimentação, fornecida por uma
fonte conectada diretamente na rede, e possui as
seguintes características:
24Vdc;
Saída DC isolada da entrada AC;
Capacidade de corrente compatível com os
equipamentos instalados.
O tamanho total da rede varia de acordo com a taxa
de transmissão (125,250, 500Kbps)
29. As especificações do DeviceNet definem a topologia e os componentes
admissíveis. A variedade de topologia possíveis é mostrada na figura à seguir.
Topologia da
Rede
30. Há 4 tipos de cabos padronizados: o grosso, o médio, o fino e o chato. É
mais comum o uso do cabo grosso para o tronco e do cabo fino para as
derivações.
Cabos
31. Há três tipos básicos de conectores: o aberto, o selado mini e o selado micro. O
uso de um ou de outro depende da conveniência e das características do
equipamento ou da conexão que deve ser feita. Veja nas figuras seguintes a
codificação dos fios em cada tipo.
Conectores
32. Terminadores de Rede
As terminações na rede DeviceNet ajudam a minimizar
as reflexões na comunicação e são essenciais para o
funcionamento da rede. Os resistores de terminação
(121W, 1%, ¼ W) devem ser colocados nas
extremidades do tronco, entre os fios CAN_H e CAN_L
(branco e azul).
Não coloque o terminador dentro de um equipamento
ou em conector que ao ser removido também remova
o terminador causando uma falha geral na rede. Deixe
os terminadores sempre independentes e isolados nas
extremidades do tronco, de preferência dentro de
caixas protetoras ou caixas de passagem.
Para verificar se as terminações estão presentes na
rede, meça a resistência entre os fios CAN_H e
CAN_L (branco e azul) com a rede desenergizada: a
resistência medida deve estar entre 50 e 60 Ohms.