Capacidade e Funcionalidades Tecnologia Usa padrão CANUsa padrão CAN DeviceNet é a camada 7...
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Capacidade e FuncionalidadesCapacidade e Funcionalidades
TecnologiaTecnologia• Usa padrão CANUsa padrão CAN• DeviceNet é a camada DeviceNet é a camada
7 (camada de 7 (camada de aplicação)aplicação)
HistóricoHistórico• Baeada na Baeada na
Tecnologia Tecnologia desevolvida pela desevolvida pela Allen-BradleyAllen-Bradley
• Introduzida em Introduzida em março de 1994março de 1994
• Transferida para Transferida para ODVA em 1995ODVA em 1995
ISO LayersISO Layers
Application Layer
Physical Signaling
Transceiver
Transmission MediaISO Layer 0 -Media
ISO Layer 1 -Physical
ISO Layer 2 -Data Link {
{{
ISO Layer 7 -Application {
Data Link Layer
DeviceNet Application Layer
Specification
CAN Protocol Specification
DeviceNet Physical Layer Specification
}}
}
CACANN
• rede CAN (Controller Area Network) desenvolvida pela rede CAN (Controller Area Network) desenvolvida pela BOSCH para integrar elementos inteligentes em veículos BOSCH para integrar elementos inteligentes em veículos autônomos (eletrônica embarcada). autônomos (eletrônica embarcada).
• Automóvel pode possuir mais de 200 microprocessadores: Automóvel pode possuir mais de 200 microprocessadores:
- carburação eletrônicacarburação eletrônica
- frenagem anti-bloqueante (ABS)frenagem anti-bloqueante (ABS)
- controle e supervisão da temperatura do óleo e do controle e supervisão da temperatura do óleo e do radiador, pressão de óleo de freio, etc.radiador, pressão de óleo de freio, etc.
- ajuste automático de espelhos retrovisores, banco do ajuste automático de espelhos retrovisores, banco do motorista, etc. motorista, etc.
CANCAN• CAN lançado em 1984.CAN lançado em 1984.• Em 1987 lançado chip 82526 (INTEL).Em 1987 lançado chip 82526 (INTEL).• A partir de 1991 outros fabricantes licenciados:A partir de 1991 outros fabricantes licenciados:
– Phillips/Signetics (chips 82C200, 87C592, 82CE598 e Phillips/Signetics (chips 82C200, 87C592, 82CE598 e 82C150).82C150).
– Motorola (chip 68HC05).Motorola (chip 68HC05).– NEC (chip 72005).NEC (chip 72005).– Siemens, Thompson, NationalSiemens, Thompson, National, Hitachi. , Hitachi.
• Cia (CAN in Automation): entidade constituída de Cia (CAN in Automation): entidade constituída de usuários e fabricantes de produtos para automação usuários e fabricantes de produtos para automação industrial baseados no protocolo. Até 1993, a cia já tinha industrial baseados no protocolo. Até 1993, a cia já tinha 64 associados fora da industria automobilística.64 associados fora da industria automobilística.
• CAN vendeu mais de 5 milhões de chips só em 1995.CAN vendeu mais de 5 milhões de chips só em 1995.
CANCAN
• Camada física (padrão ISO/DIS 11898):Camada física (padrão ISO/DIS 11898): Topologia: barramento ou estrela (com Topologia: barramento ou estrela (com
concentrador);concentrador); Taxa de transmissão: 125 Kbps até 1 Mbps;Taxa de transmissão: 125 Kbps até 1 Mbps; Comprimento máximo do barramento: 40 m para 1 Comprimento máximo do barramento: 40 m para 1
Mbps; até 1 Km para 125 Kbps;Mbps; até 1 Km para 125 Kbps; Número máximo de nós: 64;Número máximo de nós: 64; Codificação de bits: NRZ (Non Return to Zero);Codificação de bits: NRZ (Non Return to Zero); Meio de transmissão: não especificado na norma, Meio de transmissão: não especificado na norma,
mas usualmente usado par trançado ou fibra ótica.mas usualmente usado par trançado ou fibra ótica.
CANCAN
• Subcamada MAC:Subcamada MAC: Método de acesso ao meio: Forcing Método de acesso ao meio: Forcing
Headers com prioridades para mensagens.Headers com prioridades para mensagens.• Subcamada LLC:Subcamada LLC:
Comprimento máximo dos quadros de Comprimento máximo dos quadros de dados: 8 Bytes;dados: 8 Bytes;
Controle de erro por CRC de 16 bits.Controle de erro por CRC de 16 bits.• Camadas 3 até 6 do RM-OSI foram suprimidas. Camadas 3 até 6 do RM-OSI foram suprimidas.
CAN – CAN – Enlace Enlace
• CSMA/NBA CSMA/NBA - - CCarrier arrier SSense ense MMultipleultiple a access with ccess with NNon-destructive on-destructive BBitwiseitwise A Arbitration (Forcing Headers)rbitration (Forcing Headers)
• Qualquer nó pode acessar o meio se estiver livre Qualquer nó pode acessar o meio se estiver livre • NBA garante 100% de utilização do meio e priorização de NBA garante 100% de utilização do meio e priorização de
mensagens baseada no identificador de 11 bits do framemensagens baseada no identificador de 11 bits do frame
SOF - Start of FrameEOF – End of FrameCRC - Cyclic Redundancy Check (CRC 16)
ACK - Acknowledgment
CRC
ACK
EOF
SOF
11 bit IDENTIFIER Length 0 to 8 bytes Data
Arbitration Field
ControlField
Data Field
Frame CAN
CAN – Exemplo De Arbitragem CAN – Exemplo De Arbitragem
0 0 0 1 00000001 xxxx 11EOF
10110110100 0
Nó 1 Transmite:
No meio:
0 0 0 1 00000001 xxxx 01EOF
10110110100 0
Nó 2 Transmite:
0 10110111
Nó 2 perde arbitrageme pára transmissão!
CANCAN
• Modelos de comunicação:Modelos de comunicação:– Frame não contém campos específicos para endereço Frame não contém campos específicos para endereço
destino/origem.destino/origem.– Campo IDENTIFIER pode conter endereço de uma Campo IDENTIFIER pode conter endereço de uma
estação, grupo de estações (multicasting) ou mensagens são estação, grupo de estações (multicasting) ou mensagens são difundidas para todas as estações (broadcasting).difundidas para todas as estações (broadcasting).
– Campo IDENTIFIER pode identificar o conteúdo da Campo IDENTIFIER pode identificar o conteúdo da mensagem (dados), que é difundida para todas as estações.mensagem (dados), que é difundida para todas as estações.
• Gerador da mensagem: PRODUTOR.Gerador da mensagem: PRODUTOR.• Estações interessadas no conteúdo da mensagem: Estações interessadas no conteúdo da mensagem:
CONSUMIDORES.CONSUMIDORES.
CANCAN
• Norma CAN não define especificação para a camada de Norma CAN não define especificação para a camada de AplicaçãoAplicação
• Grupo CiA definiu uma especificação para aplicações Grupo CiA definiu uma especificação para aplicações em automação:em automação:
CMS (CAN Message Services):CMS (CAN Message Services): serviços de serviços de leitura e escrita de variáveis remotas e tratamento leitura e escrita de variáveis remotas e tratamento de eventos, baseados no MMS;de eventos, baseados no MMS;
NMT (Network Menagement): serviços de NMT (Network Menagement): serviços de inicialização e gerenciamento da rede;inicialização e gerenciamento da rede;
DBT (Distributor): provê uma distribuição DBT (Distributor): provê uma distribuição dinâmica de nomes definidos pelo usuário para dinâmica de nomes definidos pelo usuário para identificar as mensagens.identificar as mensagens.
CANCAN
• O sistema suporta até 2032 objetos, aos quais é O sistema suporta até 2032 objetos, aos quais é associado um número de identificação único na associado um número de identificação único na aplicação. aplicação.
• O tempo para leitura de dados a nível da camada de O tempo para leitura de dados a nível da camada de enlace é da ordem de 420 µs para o objeto de maior enlace é da ordem de 420 µs para o objeto de maior prioridade. prioridade.
• CAN tornou-se norma internacional definida pela ISO CAN tornou-se norma internacional definida pela ISO em 1993 sob a designação ISO 11898.em 1993 sob a designação ISO 11898.
Outros protocolos CANOutros protocolos CAN
• J1939J1939– SAE Sponsored standardSAE Sponsored standard– Communication between vehicle componentsCommunication between vehicle components– Peer–Peer MessagingPeer–Peer Messaging
• CANOpenCANOpen– European Community StandardEuropean Community Standard– Can In Automation (CiA) specificationCan In Automation (CiA) specification– Wide acceptance in consumer to medical and Wide acceptance in consumer to medical and
industrial applicationsindustrial applications
Capacidade e FuncionalidadesCapacidade e Funcionalidades
Transport,Data Link &
Physical Layers
Common Industrial ProtocolDevice Profiles & Electronic Data Sheets
Application Object LibraryMessaging Routing & Connection Management
ControlNet EtherNet/IP
Device Level Control Level Information Level
DeviceNet
User &Application
Layers
DeviceNet OverviewDeviceNet Overview
• DeviceNet construído sobre o Common Industrial DeviceNet construído sobre o Common Industrial Protocol (CIP).Protocol (CIP).– DeviceNet é administrado pela ODVA.DeviceNet é administrado pela ODVA.– ControlNet é administrado pela ControlNet InternationalControlNet é administrado pela ControlNet International– EtherNet/IP é administrado pela ControlNet International & ODVAEtherNet/IP é administrado pela ControlNet International & ODVA
EstruturaEstrutura
SemiconductorDevice Profiles
AutomotiveDevice Profiles
Application Object Library
Messaging Routing & Connection Management
Device Net(CAN Bus)
DeviceNetPhysical Layer
Div 2
ControlNetDLL
Transport
ControlNetPhysical Layer
Future
FutureFirewire, USB
Bluetooth, ATM
Encapsulation
802.x EtherNetPhysical Layer
IP
UDP TCP
UserLayer
ApplicationLayer
Data Link & Transport
Layer
PhysicalLayer
Device Level Control Level Information Level
Common Device Profiles
Generic Device Profiles
CIP
Div 2 Div 1
Analytical Inst.Device Profiles
Interoperabilidade ( Interchangeability)Interoperabilidade ( Interchangeability)
• “ “Data Sets” (profiles) padrnizados para vários Data Sets” (profiles) padrnizados para vários tipos de dispositivo tipos de dispositivo
• Permite que os usuários substituam “logicamente” Permite que os usuários substituam “logicamente” dispositivos equivalentes entre diversos dispositivos equivalentes entre diversos fornecedores (certificados)fornecedores (certificados)– Mesmo tipo de dispositivo, mesma estrutura de dadosMesmo tipo de dispositivo, mesma estrutura de dados
CaracterísticasCaracterísticas
• Linha Tronco com ramosLinha Tronco com ramos• 64 nós64 nós• Multiplos mestreMultiplos mestre• Remoção e insersão dos nós “a quente” (com Remoção e insersão dos nós “a quente” (com
alimentação ligadaalimentação ligada• Cabo inclui alimentação (power) e dadosCabo inclui alimentação (power) e dados• Taxas de transmissão 125K, 250K and 500KB Taxas de transmissão 125K, 250K and 500KB
CaracterísticasCaracterísticas
• Tipos de Pacotes de dados Tipos de Pacotes de dados – Dados de I/ODados de I/O– Dados de ControleDados de Controle
• ComunicaçãoComunicação– Mestre/Escravo or ponto a ponto (peer-to-Mestre/Escravo or ponto a ponto (peer-to-
peer)peer)• EntreEntre
– Dispositivo representado por Objetos (modelo Dispositivo representado por Objetos (modelo orientado a objeto)orientado a objeto)
CaracterísticasCaracterísticas
Taxa de transmisão Comp.
Comp. Max. do dropp
Nodes Max
Cumulative dropp lenght
125k bits/s 500 m 6m 64 156m
250k bits/s 250 m 6m 64 78 m
500k bits/s 100 m 6m 64 39 m
Especificação da RedeEspecificação da Rede
CumulativeDrop-line Budget156m @ 125Kbaud 78m @ 250Kbaud 39m @ 500Kbaud(Maximum of 6m each)
Trunk line Distanceand Baud rate100m Max. with Thin cable500m @ 125Kbaud (thick)250m @ 250Kbaud (thick)100m @ 500Kbaud (thick)(4Km with Repeaters)
Maximum Devices64 Nodes per Network
Physical Media(Shielded Twisted Pair)Communications and Power•Thick - Trunk wire•Thin - Trunk or Drop
Drop-line wiring•Single drop•Daisy-chaining off drop•Branching off drop
Device ConnectionsT-TapsZero-drop
Terminating Resistors75 Resistors at bothnetwork trunk line ends
Network Power•24vDC power to devices•Thick trunk rated to 8 amps•Thin wire rated at 3 amps
Messaging ServicesProducer/Consumer•High-speed I/O•Programming•Configuration•Diagnostics
ALLEN-BRADLEY
7 8 9
4 5 6
1 2 3
. 0 -
<----------------- '<--
F1
F6
F2
F7
F3
F8
F4
F9
F5
F10
PanelView 550
< >^
v
Tipos de Mensagens SuportadasTipos de Mensagens Suportadas
Multi-master
Cyclic
Change-of-State
Multicast
Point-to-Point
Peer to Peer
Polling
Broadcast
ALLEN-BRADLEY
7 8 9
4 5 6
1 2 3
. 0 -
<-----------------'<--
F1
F6
F2
F7
F3
F8
F4
F9
F5
F10
PanelView 550
< >^
v
Polling de I/OPolling de I/O
CTLR1CTLR1 HMIHMI
Drive1Drive1SensorSensor Drive3Drive3Drive2Drive2
ALLEN-BRADLEY
7 8 9
4 5 6
1 2 3
. 0 -
<-------------- ---'<--
F1
F6
F2
F7
F3
F8
F4
F9
F5
F10
PanelView 550
< >^
v
Polling
CTLR2CTLR2
Exemplos de DispositivosExemplos de Dispositivos
Montagem do meio físicoMontagem do meio físico
Multiport Taps
Tee Taps
Trunk line segments -molded mini-connectors
Drop lines - molded connectors - 0 to 6m. - mini or micro at device
Field Installabletrunk lineconnectors
NodeNode
NodeNodeNodeNode
NodeNode
NodeNode NodeNode
NodeNode NodeNode NodeNode
Photoeye Photoeye
• EtherNet/IP I/O Scanner (Client) • DeviceNet Monitor SoftwareDeviceNet Monitor Software
• EtherNet/IP Protocol Analyzer • EtherNet/IP Freeware (Server)
EtherNet/IP I/O Adapter
DeviceNet
EtherNet/IP to DeviceNet Gateway
I/O
EtherNet/IP
EtherNet/IPEtherNet/IP
ProdutosProdutos
• PLC Device Net Scanner: conecta PLC a PLC Device Net Scanner: conecta PLC a duas Device Net Networksduas Device Net Networks
• SLC Device Net Scanner: conecta SLC a SLC Device Net Scanner: conecta SLC a uma Device Net Networksuma Device Net Networks
• Device Net PC CardDevice Net PC Card Interface PMCIA: Interface PMCIA: conecta computador com o Device Net conecta computador com o Device Net NetworksNetworks
Produtos Produtos
• Módulo de Interface Device Net RS-232: Módulo de Interface Device Net RS-232: conecta portas RS-232 dos PC's com o conecta portas RS-232 dos PC's com o Device Net NetworksDevice Net Networks
• Device NetManager Software: configura Device NetManager Software: configura parâmetros do software dos componentes parâmetros do software dos componentes Device Net e realiza diagnóstico Device Net e realiza diagnóstico
Comparison of TechnologiesComparison of Technologies
Criterion WorldFIP CAN + LONTalk Seriplex ISP BITBUS
Perf. / Speed / Determinism Good Good Poor Medium Good Medium
Interoperability Good Medium Good Poor Good Medium
Cost and Tech. Leverage Medium Good Medium Poor Medium Medium
Product Availability Medium Good Good Medium Poor Good
Development and Impl. Cost Poor Good Medium Good Poor Good
Outlook Medium Good Good Good Medium Medium
Reliability Good Good Good Medium Good Good
Peer-to-Peer Capability Medium Good Good Poor Medium Poor
Memory Requirements Poor Good Medium Good Poor Medium
User Friend. / Tools Medium Medium Good Medium Medium Medium
Ownership Good Good Poor Poor Good Good
Instal. Base Sem. Mfg. / Proven Poor Medium Good Good Poor Good
Board Size Poor Good Medium Good Poor Good
Msg. Passing Capability Good Medium Good Poor Good Medium
Remaining Work Good Poor Good Poor Medium Medium
Table 1: Qualitative Candidate Analysis W.R.T. Selection Criteria(Selection criteria listed in order of importance)
Source: ANALYSIS OF SENSOR / ACTUATOR BUS INTEROPERABILITY STANDARD ALTERNATIVES FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING James R. Moyne, Nader Najafi 1 , Daniel Judd 2 , and Allen Stock 3 University of Michigan, Center for Display Technology Manufacturing, Ann Arbor, MI 48109-2108, 1 IBM, 2 Arlington Laboratories, 3 SEMATECH / Advanced Micro Devices
Papel da ODVAPapel da ODVA
• Open Devices Vendor Association é uma associação Open Devices Vendor Association é uma associação internacional composta por empresas de todo o internacional composta por empresas de todo o mundo. mundo.
• Proprietária e gerente da especificação DeviceNet. Proprietária e gerente da especificação DeviceNet.
• Assiste fabricantes e usuários com ferrramentas, Assiste fabricantes e usuários com ferrramentas, treinamento, etc. treinamento, etc.
• Gerencia laboratórios para testes e certificação de Gerencia laboratórios para testes e certificação de conformidade de produtos.conformidade de produtos.
LinksLinks
• Colocar linksColocar links