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D-NET

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Tutorial DeviceNet

1 -IntroduccinDeviceNetes una red digital,multi-punto para conexin entre sensores, actuadores y sistemas de automatizacin industrial en general. Esta tecnologa fue desarrollada para tener mxima flexibilidad entre los equipos de campo e interoperabilidad entre diferentes fabricantes.Introducido originalmente en 1994 por Allen-Bradley,DeviceNettransfiri sutecnologa a ODVA en 1995. La ODVA (OpenDeviceNetVendorAssociation) es una organizacin sin fines de lucro compuesta porcentosde empresas alrededor del mundo que mantiene, difunde y promueve la tecnologaDeviceNety otras redes basadas en el protocolo CIP (CommonIndustrialProtocol). Actualmente ms de 300 empresas estn registradas como miembros, y 800 ms ofrecen productosDeviceNetde todo el mundo.La redDeviceNetest clasificada en el nivel de red llamadadevicebus, cuyas caractersticas principales son: alta velocidad, comunicacin a nivel de byte que incluye comunicacin con equipos discretos y analgicos y el alto poder de diagnstico de los dispositivos de la red (como se muestra en la figura 1.1).

Figura 1.1:Avances Tecnolgicos - Fuente: ATAIDE, F.H. (2004)La tecnologaDeviceNetes un estndar abierto de automatizacin con el objetivo de transportar 2 tipos principales de informacin: Datos cclicos de sensores y actuadores, directamente relacionados al control y, Datos no cclicos indirectamente relacionados al control, como configuracin y diagnstico.Los datos cclicos representan la informacin intercambiada peridicamente entre el equipo de campo y el controlador. Por otro lado, los no cclicos son informaciones intercambiadas eventualmente durante la configuracin o diagnstico del equipo de campo.La capa fsica y de acceso a la redDeviceNetest basada en la tecnologa CAN (ControllerAreaNetwork) y las capas superiores en el protocolo CIP, que define una arquitectura basada en objetos y conexiones entre ellos.El CAN fue originalmente desarrollado por la BOSCH para el mercado de automviles Europeos para sustituir el cableado costoso por un cable en red de bajo costo en automviles. Como resultado, el CAN tiene respuesta rpida y confiabilidad alta para aplicaciones principalmente en las reas automovilstica.Una redDeviceNetpuede tener hasta 64 dispositivos donde cada dispositivo ocupa un nodo en la red, direccionados de 0 a 63. Cualquier de ellos puede ser utilizado. No hay ninguna restriccin para el uso de ellos, aunque el uso de los 63 no es recomendable, ya que se utiliza para la puesta en marcha.Un ejemplo de redDeviceNetse muestra en la figura siguiente.

Figura 1.2:Exemplo de Rede DeviceNet1.2 - Caractersticas de la red Topologa basada en bus principal con ramificaciones. El bus principal debe ser hecho con el cableDeviceNetgrueso, y las ramificaciones con el cableDeviceNetdelgado o plano. Cables similares podrn usarse siempre y cuando sus caractersticas elctricas y mecnicas sean compatibles con las especificaciones de los cables estndarDeviceNet. Permite o uso de repetidores, bridges,ruteadoresygateways. Suporta hasta 64 nodos, incluyendo el maestro, direccionados de 0 a 63 (MAC ID). Cable de 2 pares: uno para alimentacin de 24V y otro para comunicacin. Capacidad de insertar y cambiar en caliente, sin interrumpir a la red. Compatible con equipos alimentados por la red de 24V o como que tengan su propia fuente. Uso de conectores abiertos o cerrados. Proteccin contra conexin inversa y corto-circuito. Alta capacidad de corriente en la red (hasta 16 A). Usa la misma energa de la fuente de alimentacin. Varias fuentes pueden ser usadas en la misma red para satisfacer las necesidades de la aplicacin en trminos de carga y la longitud de los cables. Velocidad de comunicacin seleccionable: de 125,250 y 500 kbps. Comunicacin basada en conexiones de E/S y modelo de pregunta y respuesta. Diagnstico de cada equipo y de la red. Transporte eficiente de datos de control discretos y analgicos. Deteccin de direccionamiento duplicado en la red. Mecanismo de comunicacin extremamente robusto para interferencias electromagnticas.

1.2.1 - ProtocoloDeviceNetDeviceNetes una de las tres tecnologas de redes abiertas y estandarizadas, cuya capa de aplicacin usa el CIP (CommonApplicationLayer Capa de Aplicacin Comn). Al lado deControlNetyEtherNet/IP, posee una estructura comn de objetos. Es decir, es independiente del medio fsico y de la capa de enlace de datos. Esta capa es una capa de aplicacin estndar, integrada a interfaces de hardware y software abiertas, constituye una plataforma de conexin universal entre componentes en un sistema de automatizacin, desde la fbrica hasta el nivel de internet.La Figura 1.2 muestra una arquitectura del CIP dentro del modelo OSI.

Figura 1.3- El modelo OSI de los objetos del CIP (fuente: ODVA)CIP tiene dos objetivos principales: Transporte de datos de control de los dispositivos de I/O. Transporte de informaciones de configuracin y diagnstico del sistema que se controla.Un nodoDeviceNetes entonces modelado por un conjunto de objetos CIP, los cuales encapsulan datos y servicios y determinan as mismo su comportamiento.El Modelo de ObjetoUn nodoDeviceNetes modelado como una coleccin de objetos. Un objeto proporciona una representacin abstracta de un componente particular dentro de un producto. Un ejemplo de objeto y una clase de objeto tiene atributos (datos), que proporcionan los servicios (mtodos o procedimientos), e implementan comportamientos. Atributos, ejemplos, clase y direccionamiento del nodo desde (0-63) sondireccionados por nmero.Existen objetos obligatorios (que tienen todos dispositivos) y objetos opcionales. Los objetos opcionales son aquellos que moldean el dispositivo de acuerdo con su categora (llamado perfil) a la que pertenecen, tales como: AC/DC Drive, lector de cdigo de barras o vlvula neumtica. Por ser diferentes, cada uno de ellos tendr tambin un conjunto diferente de objetos.Para mayor informacin, consulte las especificaciones deDeviceNeten (http://www.odva.org/)La Capa de Enlace de Datos (Data linklayer)Devicenetutiliza el estndar CAN sobre la capa de enlace de datos. El gasto mnimo requerido por el protocolo CAN en la Capa Enlace de Datos mejora el trabajo deDeviceNetcuando se trata de mensajes. El marco de datosDeviceNetutiliza solamente el tipo de estructura de datos del protocolo CAN (entre otros existentes en el protocolo CAN). El protocolo utiliza un mnimo de banda para transmisin de los mensajes de CIP. Elformato de la estructura de datosDeviceNetse muestra en la figura 1.4Figura 1.4- Formato de la estructura de datos1.2.2 - Modos de ComunicacinEl protocoloDeviceNettiene dos tipos bsicos de mensajes, mensaje cclico I/O y explcito. Cada uno de ellos es adecuado a un determinado tipo de dato, conforme se describe abajo: CclicI/O: tipo de telegrama sncrono dedicado al procesamiento de datos prioritarios entre un productor y uno o ms consumidores. Se dividen de acuerdo con el mtodo de intercambio de datos. Los principales son: Polled: mtodo de comunicacin en que el maestro enva un telegrama a cada uno de su lista deesclavos (scanlist). As mimo, en cuanto reciba la solicitud, el esclavo responde rpidamente a la solicitud del maestro. Este proceso es repetido hasta que todos sean consultados, reiniciando el ciclo. Bit-strobe: mtodo de comunicacin donde el maestro enva un telegrama por la red con 8 bytes de datos. Cada bit de estos 8 bytes representa un esclavo que, se direcciona y responde de acuerdo con lo programado. Cambio de Estado: mtodo de comunicacin donde el intercambio de datos entre el maestro y esclavo que ocurre cuando hubo cambios en los valores monitoreados/controlados, hasta un cierto lmite de tiempo. Cuando este lmite es alcanzado, la transmisin y recepcin ocurren, incluso sin alteraciones. La configuracin de esta variable de tiempo es hecha en el programa de configuracin de la red. Cclico: otro mtodo de comunicacin muy semejante al anterior. La nica diferencia est en la produccin y consumo de mensajes. En este tipo, todo el intercambio de datos ocurre en intervalos regulares de tiempo, independiente de ser alterados o no. Este periodo tambin es ajustado en el software de configuracin de la red. Mensaje Explcito: tipo de telegrama de uso general y no prioritario. Utilizado principalmente en tareas asncronas tales comoparametrizaciny configuracin del equipo.1.2.3 - Archivo de ConfiguracinTodo nodoDeviceNettiene un archivo de configuracin asociado, llamado EDS (ElectronicDataSheet). Este archivo contiene informaciones importantes sobre el funcionamiento del dispositivo y debe ser registrado en el software de configuracin de la red.1.3 - Capa Fsica y Medio de TransmisinDeviceNetusa una topologa de red del tipo bus principal/derivacin que permite que tanto para el cableado de la seal como el de la alimentacin estn presentes en el mismo cable. Esta alimentacin, es suministrada por una fuente conectada directamente en la red, y posee las siguientes caractersticas: 24Vdc; Salida DC aislada de la entrada AC; Capacidad de corriente compatible con los equipos instalados. El tamao total de la red vara de acuerdo con la velocidad de transmisin (125,250, 500Kbps)

Consulte tambin el documento DeviceNetCableSystem Manual de Planeacin e Instalacin Manual - para ms informacin sobre la instalacin de la redDeviceNetvisitehttp://www.odva.org/1.3.1 - Topologa de la redLas especificaciones deDeviceNetdefinen la topologa y los componentes admisibles. La variedad de topologas posibles se muestra en la figura siguiente.

Figura 1.5 - Topologas posibles con la redDeviceNetLa especificacin tambin trata del sistema deaterrizamiento, mezcla entre el cable grueso y delgado (thickythin), terminadores, y energa de alimentacin.La topologa bsica con derivacin Principal (trunkline-dropline) utiliza 1 cable (2 pares trenzados separados para alimentacin y seal). El cable grueso (thick) o delgado (thin) puede ser usado para lneas principales o verticales. La distancia entre los extremos de la re