Conceitos e Caracteristicas Devicenet

VERSÃO 1.2 01/10/2001

2. CONCEITOS E CARACTER ÍSTICAS DA REDE DEVICENET

2.1. CONCEITOS DE DEVICENET ............................................................................................................................................. 2.1 2.1.1. CARACTERÍSTICAS E FUNCIONALIDADE DO DEVICENET ...................................................................... 2.2 2.1.2. CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO......................................................................... 2.2 2.1.3. O MODELO DE OBJETO ............................................................................................................................................ 2.3

2.2. CAMADA FÍSICA E MEIO DE TRANSMISSÃO DO DEVICENET ......................................................................... 2.3 2.2.1. CABOS .............................................................................................................................................................................. 2.5 2.2.2. CONECTORES E TERMINAIS ................................................................................................................................. 2.6 2.2.3. DERIVADORES “TAPS” .............................................................................................................................................. 2.8

2.2.3.1. Derivação T “T-Port TAP “ ................................................................................................................................ 2.8 2.2.3.2. Derivação de dispositivo “Device -Port” ....................................................................................................... 2.8 2.2.3.3. Derivação tipo box “DeviceBox” ...................................................................................................................... 2.8 2.2.3.4. Derivação de Alimentação “PowerTap” .......................................................................................................... 2.8

2.2.4. INDICADORES DOS DISPOSITIVOS DEVICENET ....................................................................................... 2.9 2.3. DISPOSITIVOS .................................................................................................................................................................. 2.10 2.3.1. INTERFACE DE OPERADOR RediSTATION ..................................................................................................... 2.13 2.3.2. BLOCO DE I/O TIPO ArmorBlock ........................................................................................................................ 2.15 2.3.3. SENSOR FOTOELÉTRICO PHOTOSWITCH SERIE 9000 .......................................................................... 2.16 2.3.4. INVERSOR DE FREQUÊNCIA 1305 AC DRIVE ............................................................................................... 2.18 2.3.5. RELE DE SOBRE-CARGA SMP-3 ............................................................................................................................ 2.19 2.3.6. LEITOR DE CÓDIGO DE BARRAS ........................................................................................................................ 2.21 2.3.7. INTERFACE DE OPERADOR DTAM Plus e DTAM Micro ............................................................................... 2.22

2.4. DETALHAMENTO DO PROJETO DEVICENET ............................................................................................................................. 2.24 2.4.1. Método simplificado para cálculo da queda de tensao ..................................................................................... 2.25 2.4.2. Método completo para cálculo da queda de tensao ........................................................................................... 2.27

2.4.2.1. Exemplo de cálculo para um sistema com fonte instalada no final do segmento: ........................... 2.28 2.4.2.2. Exemplo de cálculo para um sistema com fonte instalada no meio da rede ..................................... 2.29

2.4.3. Exercício ........................................................................................................................................................................ 2.30 2.5. DATA LINK LAYER DO DEVICENET ......................................................................................................................................... 2.31 2.6. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO E APLICAÇÃO ..................................................................................................... 2.33 2.7. O SET PRÉ – DEFINIDO DE CONEXÃO DE MESTRE/ESCRAVO ......................................................................... 2.34 2.7.1. A MUDANÇA DE ESTADO E TRANSMISSÃO CÍCLICA .............................................................................. 2.34

2.8. EXERCÍCIO ........................................................................................................................................................................... 2.35

Senai-Santos/SP Conceitos e características da Rede DEVICENet

2.1

2.1. CONCEITOS DE DEVICENET

O DeviceNet é um link de comunicações para ligar dispositivos industriais (tais como fim de curso, sensores fotoelétricos, partidas de motor, sensores de processo, leitores de código de barra, drivers de freqüência variável e interfaces de usuário) a uma rede , eliminando vários cabos .

A conectividade direta proporciona comunicação melhorada entre dispositivos assim como diagnósticos importantes a nível de dispositivos não facilmente acessível nem disponível em dispositivos de I/O convencionais.

O DeviceNet é uma rede aberta. A especificação e o protocolo podem ser obtidas na Associação Aberta de Vendedores de DeviceNet, Inc. (ODVA) .

DeviceNet é baseado num protocolo de comunicações chamado CAN. 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 como controle de freios ABS e Air bags.

Conceitos e características da Rede DEVICENet Senai-Santos/SP

2.2

2.1.1. CARACTERÍSTICAS E FUNCIONALIDADE DO DEVICENET

TAMANHO DA REDE Até 64 nós

COMPRIMENTO DA REDE Selecionável conforme velocidade

Para 125 Kbps ⇒ 500m



PACOTE DE DADOS 0 a 8 Bytes

TOPOLOGIA Linear (trunkline/dropline) com alimentação e sinal pelo mesmo cabo

ENDEREÇAMENTO Peer-to-peer com Multi-cast; Multi-master e Master/slave

CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA

Remoção e inserção de dispositivos da rede em funcionamento

2.1.2. CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO

• Troca de dados Peer-to-peer onde qualquer produto DeviceNet pode produzir e receber

mensagens. • Operação Mestre/Escravo definido como um sub-set adequado do peer-to-peer • Um produto DeviceNet pode comportar-se como um Cliente ou um Servidor ou ambos • Uma rede DeviceNet pode ter até 64 MAC Ids (Media Access Controle Identifiers).

DEVICENET MODÊLO ISO/OSI

DeviceNet Protocol ISO Application (layer 7)

CAN Protocol ISO Data Link (Layer 2)

Physical Layer ISO Physical (Layer 1)

Transmission Media ISO Media (Layer 0)


2.3

2.1.3. 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. A realização deste modelo abstrato de objeto com um produto é dependente de implementação.

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.

2.2. CAMADA FÍSICA E MEIO DE TRANSMISSÃO DO DEVICENET

As Especificações do DeviceNet definem a topologia e os componentes admissíveis. A variedade de topologia possíveis é mostrada na figura abaixo .

A especificação também trata do sistema de aterramento, mix entre cabo grosso e fino (thick e thin), além do cabo plano (flat), terminação, e alimentação de energia.

A figura à seguir, mostra os componentes básicos de uma instalação com cabo grosso e com cabo plano.


2.4

COMPONENTE DESCRIÇÃO

Tronco (Trunk line) O cabo principal entre os terminadores, podendo ser de cabo grosso, fino ou plano e conecta os taps ou diretamente os dispositivos

Derivação (Drop line) A derivação é feita de cabo fino ou grosso, conectando os dispositivos ao derivador (tap)

Nó / Dispositivo Um dispositivo endereçável que contém um chip Devicenet

Resistor de Terminação

Resistor de 121Ω conectado somente no final do tronco (trunck)

Conector estilo aberto (open-style)

Usado com dispositivos não expostos a ambientes agressivos

Conector estilo selado (sealed-style)

Usado com dispositivos expostos a ambientes agressivos


2.5

2.2.1. CABOS

A topologia básica tronco - derivação (“trunkline - dropline”) utiliza cabo (2 pares torcidos e separados para alimentação e sinal quando usado cabo grosso ou fino). Cabo plano (flat), grosso (thick) ou fino (thin) podem ser usados para trunklines ou droplines. A distância entre extremos da rede varia com a taxa de dados e o tamanho do cabo (veja na tabela à seguir).

TAXA DE DADOS 125 Kbps

250 Kbps

500 Kbps

Comprimento para barramento principal com cabo grosso

(“thick - trunk”)

500 m

250 m 100 m

Comprimento para barramento principal com cabo fino

(“thin - trunk”)

100 m 100 m 100 m

Comprimento para barramento principal com cabo plano

(“flat - trunk”)

420m 200m 75m

Comprimento máximo para 1 derivação do barramento principal (“maximum - drop”)

6 m 6 m 6 m

Comprimento acumulado das derivações do barramento principal (“cumulative - drop”)

156 m 78 m 39 m

Cabo Grosso (Thick)


2.6

Cabo Fino (Thin)

Cabo Plano (Flat)

Pontos de alimentação (“Power Taps”) podem ser acrescentados em qualquer ponto da rede tornando possível a redundância da alimentação na rede. A corrente no “Trunkline” é 8 ampères (com cabo grosso “thick”). No cabo tipo “thin” a corrente máxima é de 3 ampères. Uma opção opto - isolado de projeto permite dispositivos energizados externamente (por ex.: partidas de drivers AC e válvulas solenóides) compartilhar o mesmo cabo do bus. Outras redes baseadas em CAN permitem somente uma única fonte de alimentação para a rede inteira.

Os dispositivos podem ser alimentados diretamente da rede e comunicam-se com o mesmo cabo. Nós podem ser removido ou inseridos da rede sem desligar a rede.

2.2.2. CONECTORES E TERMINAIS

Vários tipos de conectores podem ser usados no DeviceNet. Tanto conectores selados como não - selados são disponíveis. Estão disponíveis conectores selados plugáveis do tipo grande (“mini - style”) e pequeno (“micro - stile”).


2.7

Conectores selados tipo micro e mini

Para produtos que não requerem conectores selados , o tipo aberto (“open - style”) pode ser usado. Conexões com parafuso ou conexões de grampo podem ser feitos diretamente ao cabo se a conexão plugada não é requerida.

A figura à seguir mostra uma configuração típica usando dispositivos tipo aberto “open-style”:

Terminação tipo “Open-style”


2.8

2.2.3. DERIVADORES “TAPS”

Existem vários tipos de derivadores “TAPS” para serem conectados em uma rede do tipo DeviceNet. Estes derivadores permitem ligar os vários elementos da rede. Classificam-se como:

2.2.3.1. Derivação T “T-Port TAP “

2.2.3.2. Derivação de dispositivo “Device -Port”

2.2.3.3. Derivação tipo box “DeviceBox”

2.2.3.4. Derivação de Alimentação “PowerTap”

“DeviceBox” são elementos passivos que conectam diretamente os dispositivos DeviceNet no “Trunk Line” através de conexões de terminais para até 8 nós. Eles possuem tampa removível selada que permite montagem em máquina ou no chão de fábrica.

“DevicePort” são componentes selados que conectam ao “Trunk line” via “drop line” através de conectores de desconexão rápida somente dispositivos compatíveis a rede DeviceNet. Existem DevicePort para conectar 4 ou 8 dispositivos.

O “PowerTap” possui proteção de sobre - corrente para o cabo tipo “thick” (grosso). Com proteção a diodo é possível utilizar vários “PowerTaps” permitindo assim o uso de várias fontes de alimentação.

O derivador “T-Port” conecta um dispositivo simples ou uma linha de derivação “drop line” através de um conector estilo plug - rápido.


2.9

2.2.4. INDICADORES DOS DISPOSITIVOS DEVICENET

Embora um produto DeviceNet não necessite ter indicadores, se este produto possuir indicadores, devem aderir à Especificação da DeviceNet. É recomendado que ou um Led de Estado do Módulo “Module Status” ou um Led de Estado da Rede “Network Status”, ou uma combinação dos dois seja incluído.

O(s) indicadore(s) consiste em um Led bicolor (verde/vermelho) que pode ter combinações de ligado, desliga e piscando. O Led de Estado do Módulo “Module Status” indica se o dispositivo tem alimentação e está operando adequadamente. O Led de Estado da Rede “Network Status” indica o estado do link de comunicação.


2.10

2.3. DISPOSITIVOS

A ODVA, define alguns parâmetros interessantes de se conhecer. Por exemplo, cada fabricante recebe um código, chamado VENDOR_ID:

VEND_CODE VENDOR_NAME 1 Allen-Bradley Company 5 Reliance Electric

119 EXOR-RD 263 SENSE ELETRÔNICA LTDA

A Tabela à seguir, mostra um código de identificação, chamado PROD_TYPE, em função do tipo do dispositivo

PROD_TYPE DESCRIÇÃO DO DISPOSITIVO

0 Generic Device 2 AC Drive 3 Motor Overload 4 Limit Switch 5 Inductive Prox Sensor 6 Photoelectric Sensor 7 Discrete I/O 11 Software 12 Communication Adapter 13 Bar-Code Reader 22 Machine Tool Builder 24 Human Machine

Interface 101 SCANport Device 115 Servo Drive

Estes códigos, além de outros, são utilizados nos EDS – Eletronic Data Sheet dos dispositivos. Os EDS´s são arquivos, necessários para a configuração dos dispositivos através dos softwares de configuração da rede DeviceNet. À seguir, é mostrado um exemplo deste arquivo EDS:

$ Author: GRO $ Date: 11/24/97 $ [File] DescText = "Óptico OR3K+VF+DN EDS File"; CreateDate = 04-11-97; CreateTime = 15:00:00; ModDate = 07-07-99; ModTime = 17:00:00; [Device] VendCode = 263;


2.11

ProdType = 06; ProdCode = 288; UCMM = 0; MajRev = 0; MinRev = 1; VendName = "SENSE ELETRÔNICA LTDA"; ProdTypeStr = "OR3K-VF-DN"; ProdName = "OR3K-VF-DN"; Catalog = "(no data)"; [IO_Info] Default = 0x0002; $ Strobe only StrobeInfo = 0x0003, 1, 1; $ Use Input1 and Output1 for Strobe Input1 = 1, $ 1 byte 2, $ 2 bit used 0x0003, $ Strobe or Poll Connection "Sensor Link", $ Name 6, $ Path size "20 08 24 01 30 03", $ Path to DI value attribute "Output value from DeviceLink."; $ Help string [ParamClass] MaxInst = 2; Descriptor = 0x08; [Params] Param1 = $ Definição dos filtro de entrada 0, $ Data Placeholder 6, "20 0f 24 01 30 07", $ Path size and Path to Operate Mode Attribute 0x02, $ Descriptor - (Support Enumerated Strings) 4, 1, $ Data Type and Size - (8 bit) "Param1", $ Name "", $ Units (Not Used) "", 0,1,0, $ min, max, default values 1,1,1,0, $ mult, div, base, offset scaling 0,0,0,0, $ mult, div, base, offset links (Not Used) 0; $ decimal places Param2 = $ Sensor Input 0, $ Data Placeholder 6, "20 0f 24 01 30 08", $ Path size and Path to Operate Mode Attribute 0x12, $ Descriptor - (Support Enumerated Strings) 4, 1, $ Data Type and Size - (8 bit) "Sensor ", $ Name


2.12

"", $ Units (Not Used) "", 0,1,0, $ min, max, default values 1,1,1,0, $ mult, div, base, offset scaling 0,0,0,0, $ mult, div, base, offset links (Not Used) 0; $ decimal places [EnumPar] Param1 = $ Configuração da entrada "DARK ON", $ For value = 0 "DARK OFF "; $ For value = 1 Param2 = $ Configuração da saída "OFF", $ For value = 0 "ON "; $ For value = 1


2.13

2.3.1. INTERFACE DE OPERADOR RediSTATION

A interface de operador “RediSTATION” é uma unidade que possue chaves tipo push-button e lâmpadas piloto. A configuração do endereço de rede DeviceNet, velocidade e frequência de pisca da lâmpada deste dispositivo é feito por uma Dip-Switch.

Os detalhes da comunicação deste dispositivo, quando conectado via 1203-GK5, podem ser vistos na tabela à seguir:


2.14

O método de conexão na rede DeviceNet é mostrado na figura à seguir:


2.15

2.3.2. BLOCO DE I/O TIPO ArmorBlock

O bloco de I/O ArmorBlock é uma unidade compacta que contém circuitos de I/O, além de fonte de alimentação e um adaptador de rede DeviceNet todos embutidos em um único encapsulamento selado.



2.16


2.3.3. SENSOR FOTOELÉTRICO PHOTOSWITCH SERIE 9000

O sensor fotoelétrico é um sensor de proximidade e está disponível com conexões do tipo estilo mini ou micro, além do tipo “open-style”.


2.17

Os detalhes da comunicação deste dispositivo, podem ser vistos na tabela à seguir:



2.18

2.3.4. INVERSOR DE FREQUÊNCIA 1305 AC DRIVE

Um Inversor de Frequência (AC Drive), normalmente é conectado na rede via um módulo de comunicação. No modêlo mostrado, este módulo é o 1203-GK5.




2.19

2.3.5. RELE DE SOBRE-CARGA SMP-3

O rele de sobre-carga SMP-3, normalmente é conectado na rede via um módulo de comunicação. No modêlo mostrado, este módulo é o 1203-GK5.



2.20

O método de conexão na rede DeviceNet é mostrado nas figuras à seguir:


2.21

2.3.6. LEITOR DE CÓDIGO DE BARRAS

O leitor de código de barras “AdaptaScan Bar Code Reader”, permite decodificar códigos de barra e comunicar-se com um CLP via rede DeviceNet..



2.22

O método de conexão na rede DeviceNet é mostrado nas figuras à seguir:

2.3.7. INTERFACE DE OPERADOR DTAM Plus e DTAM Micro

A interface de operador “DTAM Plus” e “DTAM Micro” é uma unidade que possue um display de 2 ou 4 linhas, além de um teclado. A configuração do endereço de rede DeviceNet, e velocidade deste dispositivo é feito por um Software de configuração e programação da interface.


2.23



2.24

2.4. Detalhamento do projeto Devicenet

Em uma rede Devicenet, uma consideração importante a ser observada é que a queda de tensão ao longo do condutor V- da rede, não deve exceder a 5V, portanto é importante calcular esta queda em função principalmente do:

• Ponto em que está instalada a fonte • Consumo de corrente de cada dispositivo • Distância da fonte de cada dispositivo • Tipo de cabo usado no tronco • Número de Derivadores (Taps) conectados

Partindo do princípio que a fonte pode estar instalada no final do tronco ou em qualquer outro ponto do mesmo, é possível existir um, dois ou mais segmentos para serem analisados, conforme ilustração à seguir.

Fonte de alimentaçao instalada no final da rede

1 Fonte instalada em um ponto da rede

Outra característica importante, é que a corrente que alimentará os dispositivos da rede não deve exceder aos limites de cada tipo de cabo em função das distâncias dos dispositivos.


2.25

2.4.1. Método simplificado para cálculo da queda de tensao

Este método assume que todos os dispositivos estao conectados no lado oposto da fonte de alimentaçao, o que normalmente não é a realidade, portanto este método pode superestimar o dimensionamento da fonte de alimentaçao, o que torna mais recomendável o metodo completo que será descrito posteriormente. Neste método, parte-se do princípio da utilizaçao de tabelas para encontrar-se a maior corrente admissível em um segmento em funçao unicamente da distancia do segmento.

Tabelas para sistema com uma fonte de alimentação n o fim da rede

Tabelas para sistema com duas fontes de alimentação no fim da rede

CABO GROSSO (Thick) CABO PLANO (Flat) CABO FINO

(Thin)

CABO GROSSO (Thick) CABO PLANO (Flat)


2.26

Tabelas para sistema com duas fontes de alimentação , sendo uma no fim da rede e outra no meio

CABO GROSSO (Thick)

CABO PLANO (Flat)


2.27

2.4.2. Método completo para cálculo da queda de tensao

Para calcular a queda de tensão ao longo da rede, deve-se usar a seguinte equação:

SUM [ (Ln x Rc) + (Nt x 0,005)] x In ≤ 4,65V

Sendo:

Termo Descrição

Ln L = Distância em (m) entre o dispositivo e a fonte de alimentação, excluindo as derivações (drop line).

n = O número do dispositivo que está sendo avaliado, começando com 1 para o dispositivo mais próximo da fonte e incrementando 1 para cada próximo dispositivo

Rc Cabo grosso (Thick) = 0,015 Ω/m

Cabo fino (Thin) = 0,069 Ω/m

Cabo plano (Flat) = 0,019 Ω/m

Nt O número de derivações (taps) entre a fonte e o dispositivo que está sendo avaliado. Por exemplo:

• Para o dispositivo mais perto da fonte, este número é 1.

• Quando o dispositivo possue somente um outro entre ele e a fonte, este número é 2.

• Quando 10 dispositivos existem entre o que está sendo avaliado e a fonte, este número é 11.

Para dispositivos conectados via derivações tipo Device box ou Device port, a derivação deve ser tratada como uma única derivação. A corrente de todos os dispositivos conectados em uma destas derivações, deve ser somada e usada somente uma vez na equação.

0,005 Resistência nominal de contato, usada para qualquer conexão ao tronco

In I = Corrente drenada do cabo, pelo dispositivo. A corrente de todos os dispositivos conectados em uma derivação tipo Device box ou Device port, deve ser somada, e conte esta derivação como somente 1.

n = O número do dispositivo que está sendo avaliado, começando com 1 para o dispositivo mais próximo da fonte e incrementando 1 para cada próximo dispositivo que está sendo avaliado.

4,65V A máxima queda de tensão permitida no tronco. Este é o total da queda de tensão no cabo que é 5,00V menos 0,35V reservado para queda de tensão nas derivações.


2.28

2.4.2.1. Exemplo de cálculo para um sistema com fonte instalada no final do segmento:

O seguinte exemplo, considera 4 dispositivos conectados em um tronco com cabo grosso, cujas distâncias são mostradas na figura à seguir, tanto em metros (m) como em pés (ft), com uma fonte instalada no final do segmento.

• Calcule a queda de tensão para cada dispositivo, usando a equação básica:

SUM [ (Ln x Rc) + (Nt x 0,005)] x In ≤ 4,65V

D1 ⇒ [ (15 x 0,015) + (1 x 0,005) ] x 1,00 = 0,23V

D2 ⇒ [ (30 x 0,015) + (2 x 0,005) ] x 0,50 = 0,23V

D3 ⇒ [ (122 x 0,015) + (3 x 0,005) ] x 0,50 = 0,92V

D4 ⇒ [ (244 x 0,015) + (4 x 0,005) ] x 0,25 = 0,92V

• Adicione a queda de tensão individual dos dispositivos, para obter a queda total do sistema:

0,23 + 0,23 + 0,92 + 0,92 = 2,30V

CONCLUSÃO: Como a queda de tensão total não excedeu a 4,65V, o sistema operará normalmente (2,30V < 4,65V)

• O percentual de carga pode ser calculado dividindo-se o valor encontrado pela máxima queda de tensão:

%CARGA = 2,30V / 4,65 = 49,5%


2.29

2.4.2.2. Exemplo de cálculo para um sistema com fonte instalada no meio da rede

O seguinte exemplo, considera 6 dispositivos conectados em um tronco com cabo grosso, cujas distâncias são mostradas na figura à seguir, tanto em metros (m) como em pés (ft), com uma fonte instalada no meio do segmento, significando que para efeito de cálculo da queda de tensão, consideraremos dois segmentos.

Sempre que a fonte for instalada no meio da rede, procure colocar os dispositivos com maior consumo próximo da fonte, quando isto for possível.

Portanto, para calcular-se este exemplo, faz-se necessário a divisao em duas secçoes e realizar um cálculo para cada secçao.


2.30

2.4.3. Exercício

Calcular a queda de tensão ao longo da rede, da seguinte instalaçao:

Considerar:

• Fonte conectada na terminaçao próxima ao dispositivo MASTER


2.31

2.5. Data Link Layer do DeviceNet

A Camada “Data Link Layer” do DeviceNet é totalmente definida pela Especificação CAN e implementada com chips CAN. A especificação CAN define dois estados do bus chamados : dominante (lógica 0) e recessivo (lógica 1). Qualquer transmissor pode acionar o bus no estado dominante. O bus pode estar no estado recessivo quando nenhum transmissor estiver no estado dominante.

Vários tipos de frame (estrutura ) são definidos pelo CAN:

• Dados • Remoto • Sobrecarga • Erro

Os dados são movidos no DeviceNet usando o frame de dados. Os outros frames não são usados no DeviceNet ou são de uso excepcional.

Formato do “Frame de Dados”

O CAN usa um mecanismo de arbitragem tipo “non destuctive bit wise”. Esta característica específica do CAN permite resolução de colisões (determinação de um vencedor "winner”) sem perda de desempenho ou reenvio de dados pelo nó de prioridade mais alto.

O CAN usa um método de resolução de colisão do tipo “bit wise arbitration”. Todos os receptores numa rede CAN sincronizam a transição de recessivo para dominante representado por um bit chamado “Start of Frame”. O Identificador “Identifier” e o bit RTR (Solicitação Remota de Transmissão) formam o Campo de Arbitragem “Arbitration Field”.

O Campo de Arbitragem é usado para facilitar o acesso ao meio. Como o DeviceNet não usa o bit de RTR para qualquer propósito, este não entra na consideração prioritária de acesso ao bus. Quando um dispositivo transmite, também monitora (recebe) o que envia, para assegurar-se do mesmo. Isto permite detecção de transmissão simultânea. Se um nó que transmite um bit recessivo recebe um bit dominante enquanto envia o campo de arbitragem, ele pára de transmitir. O vencedor de uma arbitragem entre dois nós transmitindo simultaneamente é o com o menor numerador do identificador (“11 bit-identifier”).


2.32

CAN também especifica um formato de frame de dados com um campo identificador de 29 bits que não é usado pelo DeviceNet.

O Campo de Controle contem dois bits fixos e um campo com comprimento de 4 bits. O comprimento do campo de dados pode ser qualquer número de 0 a 8 representando o número de bytes neste campo. O tamanho de bytes 0-8 é ideal para dispositivos finais com pequenas quantias de dados de I/O que deve ser atualizado freqüentemente. E, em oito bytes, há flexibilidade suficiente para dispositivos simples enviarem dados de diagnósticos, ou enviarem uma referência de velocidade e taxa de aceleração a um driver.

O campo de CRC é uma check de redundância cíclica que é usado por controladores CAN para detectar erros de frame. É calculado pelos bits que vem antes dele.

Um bit dominante no campo ACK significa que pelo menos um receptor além do transmissor ouviu a transmissão.

CAN usa vários tipos de detecção de erros e falha incluindo CRC e tentativas automática. Estes métodos, que são principalmente transparente à aplicação, previnem um nó defeituoso de corromper a rede.


2.33

2.6. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO E APLICAÇÃO

A camada de aplicação do DeviceNet define como os identificadores são designados e como o campo de dados do CAN é usado para especificar serviços, mover dados, e determina seu propósito. O fluxo dos meios de informação numa rede de comunicação são críticas .Tecnologias mais antigas de comunicação consistiam de mensagens que foram construídas com uma fonte específica e destino. Em vez da maneira tradicional de fonte - destino, a rede DeviceNet usa um Modelo mais eficiente de Produtor - Consumidor que requer uns “pacotes” para ter campos de identificação para os dados. O identificador proporciona o meio para múltiplos níveis prioritários (usado em arbitragem), transferência mais eficiente de dados de I/O, e múltiplos consumidores.

O device com dados coloca os dados na rede com o identificador adequado. Todos os dispositivos que necessitam de dados, aguardam estas mensagens. Quando dispositivos reconhecem o identificador apropriado, eles consomem os dados. Com o modelo de produtor – consumidor , a mensagem não é mais específico a uma fonte particular nem para destino. Uma única mensagem de um controlador pode ser usada por múltiplas chaves de partida de motores , por exemplo .

O DeviceNet define dois tipos de envio de mensagens diferentes. São chamados Mensagem de I/O e Mensagem Explícita.

As mensagens de I/O são para tempos críticos e para dados orientados ao controle . Proporcionam um caminho dedicado de comunicação de específico entre uma aplicação que produz e um ou aplicações mais consumidoras. São trocados através de únicas ou múltiplas conexões e tipicamente usam identificadores de prioritário alto. As mensagens de I/O não contêm nenhum protocolo no dados campo de 8 byte. A única exceção é para mensagens de I/O fragmentada onde um byte é usado para protocolo de fragmentação. O significado da mensagem é contido pelo ID de conexão (identificador CAN). Antes de mensagens serem enviadas usando estes IDs, ambos os devices que enviam e recebem devem ser configurados. A configuração contem a fonte e endereços de atributo de objeto de destino para o produtor e consumidor dos dados.

Mensagens explícitas proporcionam multi-cast, comunicação peer to peer entre dois

dispositivos. Proporcionam a típica comunicação pergunta / resposta na rede usadas para diagnóstico de problema de configuração e nó . Mensagens explícitas tipicamente usam identificadores de prioritário baixo e contem o significado específico da mensagem certa no campo de dados. Isto inclui o serviço ser executado e o endereço específico de atributo do objeto.

Os serviços de Fragmentação são proporcionados para mensagens que são mais longas que 8 bytes. Cada fragmento de Mensagem de I/O incorre só um único byte de protocolos gerais. Não há nenhum limite no número de fragmentos. A Fragmentação também é definida para mensagem explícita. Esta flexibilidade garante que como dispositivos mais sofisticados são introduzidos e mais “adapbilities” são projetados em dispositivos, eles podem ser adicionados a redes de DeviceNet.


2.34

2.7. O SET PRÉ – DEFINIDO DE CONEXÃO DE MESTRE/ESCRAVO

Enquanto DeviceNet proporciona um Protocolo poderoso de Camada de Aplicação que

permite configurações dinâmicas de conexões entre dispositivos, foi reconhecido que alguns dispositivos não terão a necessidade e nem os recursos para usar esta capacidade. Por esta razão, um set de identificadores de conexão conhecidos como o Set Pré - definido de Conexão de Mestre/Escravo foi especificado para simplificar o movimento de I/O e dados de configuração tipicamente visto numa arquitetura de Mestre/Escravo.

Muitos sensores e acionadores são projetados para executar alguma função pré - determinada (sensores de pressão, partida de motor, etc.). O tipo e a quantidade de dados que o device produzirá e/ou consumirá é conhecido na inicialização.

Tipicamente estes dispositivos proporcionam dados de entrada ou requerem dados de saída e dados de configuração. O Set Pré - definido de Conexão de Mestre/Escravo foi desenvolvido para estas necessidades por proporcionar objetos de conexão que são quase inteiramente configurados durante a inicialização do device. O único passo necessário no fluxo de dados para um device mestre é reivindicar posse deste set de conexão de seu escravo (s).

2.7.1. A MUDANÇA DE ESTADO E TRANSMISSÃO CÍCLICA

Com a mudança de estado, um device produz seus dados só quando estes mudam. Para

ficar seguro o device consumidor deve saber que o produtor ainda está vivo e ativo, o DeviceNet proporciona um ajuste, uma “ batida de coração “ para o device.

Os dispositivos enviam dados sempre que eles mudam ou a “ batida do coração “ expira. Isto serve para manter a conexão viva e deixa o consumidor saber que sua fonte de dados não tem falhas em algum meio. O tempo mínimo na “batida do coração” previne inerentemente nós ruidosos de dominarem a rede. Por ter o device que gerar a batida do coração, o controlador não é encarregado de enviar um pedido periodicamente , somente para assegurar-se que o dispositivo esta lá . Isto torna-se mais eficiente no caso de multicast. A opção cíclica pode reduzir trânsito desnecessário e processamento de pacote. Em vez de uma temperatura ou bloco de entrada análógico sendo “scaneado” dúzias de vezes a cada segundo, podem ser setados para informar seus dados numa base regular consistente com o índice de mudança que pode captar. Um sensor de temperatura em uma malha lenta de PID com um tempo de atualização de 500 ms podia ter seu set cíclico de índice a 500 ms. Não só iria preservar a banda para perceber mais rapidamente mudança de dados críticos de I/O, como também seriam mais exatos.


2.35

2.8. EXERCÍCIO

Este exercício tem como objetivo, especificar um sistema de controle com rede DEVICENET. Para tal, utilizaremos o software DEVICENET ASSISTANT:

1. Clique duas vezes no ícone DeviceNet Assistant, colocado no seu desktop, durante a instalação do software.

2. Esta tela será exibida:

3. Clique na guia File e, então em New

4. Insira CURSO SENAI, para o nome do projeto. Em seguida, clique na seta para baixo e clique em Thick para o tipo de cabo tronco de sua rede. Finalmente clique em OK.

NOTA: O cabo tipo Thick é um cabo que permite até 4 A de corrente nos condutores de alimentação. O cabo tipo Thin, pode suportar até 3 A de corrente.

5. Clique no ícone NODE.


2.36

6. Clique na seta para baixo para a seleção do nó e clique em SLC-500 Scanner , para adicionar um SDN-1747. Insira MASTER para o campo Name e clique em NEXT.

7. Clique em Micro T-Port (Currently Connected), que é o conector que conecta dispositivos simples ou uma derivação ao tronco principal (Trunck). Posicione o Tap a 1 metro, uma vez que o scanner está localizado na extremidade do cabo e clique em NEXT.

8. Clique na opção Thin 1 Meter Micro-Male to Conductor , Clique em FINISH.


2.37

9. Clique no ícone NODE, para adicionar o sensor de proximidade 871TM ao projeto.

10. Clique na seta para baixo, para a seleção do nó e clique em 871TM Shielded 18 mm with Micro para adicionar o sensor de proximidade 871TM. Insira SENS_INDUTIVO no campo Name e clique na seta para baixo, no campo Adress até que 03, seja exibido. Finalmente, clique em Next.

11. Clique em 2-Port DeviceBox, que é um distribuidor passivo que conecta até 2 dispositivos simples ao tronco principal (Trunck). Clique duas vezes no campo Tap Position e insira 4 nesse campo. Clique em NEXT.


2.38

12. Clique na opção Thin 2 Meter Micro-Male to Conductor , para selecionar um cabo de derivação de 2 metros. Clique em FINISH

13. A seguinte janela irá aparecer.

14. Acrescente os seguintes dispositivos:


2.39

TIPO DE DISPOSITIVO

ENDER. NOME TAP (DERIVAÇÃO)

CORDSET (CABO DE

DERIVAÇÃO)

Flex I/O Adapter 01 FLEX_I_O Mini-Micro T-Port à 3 metros

Custom com 3 metros

Series 9000ClearSight w/Cable (COS)

02 FOTO 2-Port DeviceBox (Currently Conected)

RS-232 Interface Card

62 KFD Mini-Micro T-Port à 120 metros

Thin 1 Meter Micro-Male to

Conductor

DeviceNet Adapter for

ScanPort Devices

04 DRIVE Mini-Micro T-Port à 10 metros

Thin 1 Meter Micro-Male to

Conductor

15. Após a inserção destes dispositivos, observe que na tela principal do Dnet Assistant, os valores de Current Usage (Uso de corrente) e de Voltage Drop (Queda de Tensão), são mostrados na parte inferior. Esses valores auxiiam no cálculo das características elétricas da rede, de forma que o posicionamento das fontes de alimentação da rede reduza os efeitos de queda de tensão.


2.40

16. Para visualizar a lista de material, clique na guia Tools . Em seguida clique em Display Bill of Materials . Será exibida uma tela, com a qual você deverá completar a tabela abaixo:

Número do catálogo Descrição Quant. Aplicação

17. Clique em File e, então, em Exit para fechar o software.

18. Não esqueça de salvar o projeto realizado.

Conceitos e Caracteristicas Devicenet

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