O documento descreve a tecnologia DeviceNet, uma rede digital para automação industrial desenvolvida para prover máxima flexibilidade e interoperabilidade entre equipamentos de campo. DeviceNet utiliza o protocolo CAN na camada física e CIP nas camadas superiores, permitindo a comunicação entre sensores, atuadores e sistemas de controle de forma síncrona e assíncrona.

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.

10. Exemplo de aplicação

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.

19. Camada de Link de Dados

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.

33. Terminadores de Rede