Der definitive Leitfaden für DeviceNet

Gesetzt den Fall, dass  wir über Protokolle zur Prozessautomatisierung sprechen, tauchen viele Namen in unseren Köpfen auf. Wir haben natürlich analog als das üblichste. Bei digitalen Protokollen stehen in der Regel HART, FOUNDATION Fieldbus und PROFIBUS PA an erster Stelle. Sie können jedoch auch andere Möglichkeiten finden, ein Feldgerät in ein Steuerungssystem zu integrieren, das für Ihre Anwendung geeignet ist.

Heute sprechen wir über DeviceNet, ein Low-Level-Application-Layer-Protokoll für den industriellen Einsatz. Sie können bis zu 64 Knoten an ein DeviceNet-Netzwerk anschließen. Jeder Knoten kann einfache Sensoren oder komplexere Geräte wie eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) enthalten.

DeviceNet verwendet den CAN-Standard (Controller Area Network), einen Standard für die Kommunikation zwischen intelligenten Geräten. Bosch hat es 1985 entwickelt, um die Fahrzeugverkabelung zu ersetzen. Und im Jahr 1990 hat Allen-Bradley-Rockwell Automation DeviceNet, als ein auf diesem Standard basierendes Application-Layer-Protokoll, entwickelt. Allen-Bradley wählte CAN als physische Schicht des DeviceNet aufgrund seiner robusten physischen Schicht, offenen Technologie und günstigen Teile. Dieses Netzwerk bietet auch verschiedene Topologien, Kabel und mehr.

Sie finden DeviceNet am häufigsten mit einfachen Sensoren und Aktoren. Sie können jedoch auch komplexere Geräte wie Micro Motion 2400 finden.

Funktion

DeviceNet verwendet eine Stammleitungs-Dropline-Topologie (mehr dazu später), bei der kleine Leitungen die Geräte mit der Stammleitung verbinden. Diese kleinen Leitungen sollten nicht mehr als sechs Meter von der Stammleitung entfernt verlaufen.

Mit dem DeviceNet-Kabel können Sie viele Geräte mit Strom versorgen, je nachdem, wie viel Strom das Gerät benötigt. Es unterstützt auch unterschiedlichen Datenaustausch wie zyklisch, abgerufen und stroboskopisch. Zur Einrichtung können Sie zwischen Multi-Master oder Master-Slave wählen.

In Ihrem Netzwerk können Sie bis zu 64 Knoten haben und Ende-zu-Ende-Punkte hängen von Ihrer Baudrate ab:

  • 125 Kilobyte pro Sekunde (Kbps) – 500 Meter
  • 250 Kbps – 250 Meter
  • 500 Kbps – 100 Meter

DeviceNet verwendet für seine oberen Schichten das Common Industrial Protocol (CIP). Das CIP folgt dem OSI-Modell (Open Systems Interconnection) in sieben Schichten: physisch, Datenverbindung, Netzwerk, Transport, Sitzung, Präsentation und Anwendung.

Topologie

Mit DeviceNet können Sie Ihr Netzwerk auf viele Arten strukturieren. Sie müssen jedoch seine Einschränkungen kennen.

DeviceNet verwendet 24 Volt Gleichstrom und ca.8 Ampere. Mit der Verwendung können Sie energiearme Geräte betreiben. Wenn Ihr Gerät jedoch mehr Strom benötigt als das Netzwerk bietet, benötigen Sie ein externes Netzteil. In diesem Fall dient das Netzwerk nur zur Kommunikation.

Die Länge des Netzwerks hängt von Ihrer Netzwerkgeschwindigkeit, wie im letzten Abschnitt erwähnt, und von der Art der Kabel ab, die Sie verwenden.

Wenn Sie beispielsweise ein Flachbandkabel haben, muss die Leitungsdistanz für eine Baudrate von 125 Kbit / s innerhalb von 420 Metern bleiben. Also 250 Kbit / s benötigt 200 Meter und 500 werden auf 75 Meter gehen. Sie können runde dicke Kabel, runde dünne Kabel oder andere auswählen, um diese Nummern zu ändern.

Wie Sie in diesem Bild sehen können, können Sie Ihre Droplines auf viele Arten konfigurieren, solange sie dünner als Ihre Hauptleitung bleiben.

DeviceNet Topology
Mit freundlicher Genehmigung von Rockwell Automation

Um ein DeviceNet-Netzwerk einzurichten, benötigen Sie nur ein paar einfache mathematische Gleichungen. Sie müssen jedoch auf jeden Fall Ihren Kabeltyp, den Energieverbrauch des Geräts, den Stromverbrauch und andere Spezifikationen berücksichtigen, um Ihre Berechnungen durchzuführen zu können.

EDS-Dateien

EDS steht für elektronisches Datenblatt. Wie ein physisches Datenblatt liefert die EDS-Datei eines Geräts alle relevanten Informationen, die Sie auf dem Gerät benötigen. Sie müssen es also in Ihrem Konfigurationstool haben, um zu wissen, welches Gerät Sie mit dem Netzwerk verbunden haben und welche Parameter es hat. Sie finden diese Dateien auch in vielen anderen Feldnetzen neben DeviceNet. Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel geben.

Nehmen wir an, Sie möchten ein HART-Gerät einrichten. Ihr Konfigurationstool benötigt also die EDS-Datei für dieses spezifische Gerät. Wenn Ihr Tool PROFIBUS für sein Protokoll verwendet, benötigen Sie die EDS-Dateien für dieses Gerät in diesem Protokoll. Ergibt das einen Sinn??

DeviceNet funktioniert auf die gleiche Weise. Anbieter müssen die richtigen Dateien für ihre Geräte bereitstellen, die DeviceNet als Protokoll verwenden. Oft müssen Sie diese Datei von der Website eines Anbieters herunterladen und dann auf Ihr System hochladen. Wenn Sie die Datei nicht finden können, wenden Sie sich an Ihren lokalen Ansprechpartner. Dieses Bild zeigt Ihnen, wie es auf der Webseite von Rockwell Automation aussieht.

Aufbau

Die Art und Weise, wie Sie Ihre DeviceNet-Geräte konfigurieren, kann von Faktoren wie der Art Ihres Steuerungssystems abhängen. Wir können Ihnen jedoch einen Überblick geben, der Sie in die richtige Richtung weist.

Wie bereits erwähnt, können Sie bis zu 64 Knoten in Ihrem Netzwerk haben. Jeder Knoten hat seine eigene Media Access Control Kennung oder MAC ID.

Wenn Sie ein Gerät für DeviceNet erwerben, sollte es eine MAC-ID haben. Nachdem Sie das Gerät eingerichtet haben, müssen Sie auch das Netzwerk einrichten, in dem Sie es installieren möchten. Sie benötigen andere Daten wie wie den Klassenidentifikator, den Instanzidentifikator und den Attributidentifikator.

DeviceNet configuration screen
Mit freundlicher Genehmigung von MyOmron

Gehen Sie danach zu Ihrem Steuerungssystem und fügen Sie den DeviceNet-Scanner hinzu. Dann durchsucht die Software das Netzwerk, findet alle mit dem Treiber verbundenen Geräte und so weiter.

Denken Sie daran, die MAC-IDs Ihrer Geräte zu überprüfen. Wenn Duplikate gefunden werden, müssen Sie eine der Adressen ändern, bevor Sie die Installation abschließen können.

Dieses Video zeigt Ihnen, wie Sie das DeviceNet von Rockwell Automation konfigurieren:

Fehlercodes

Sie können DeviceNet-Fehlercodes entweder für die korrektive oder vorbeugende Wartung verwenden. Sie können spezifische Tools für das DeviceNet-Netzwerk von einer Reihe von Anbietern kaufen, z. B. NetAlert für DeviceNet, DeviceNet Detective 2 und andere. Dies ist wahrscheinlich der einfachste Weg für die meisten Benutzer.

Mit freundlicher Genehmigung von Gridconnect

Oder Sie können das gute alte Multimeter verwenden, um Ihr Netzwerk zu überprüfen. Diese Methode erfordert mehr Wissen, aber Sie können es trotzdem tun. Wenn Sie also einen Fehlercode gefunden haben und die erste Methode verwenden möchten, können Sie Folgendes erhalten:

  • Fehler – Das Tool kann Fehler lokalisieren und relevante Daten zur einfachen Analyse anzeigen, beispielsweise minimale oder maximale Rate und Gesamtfehler. Sie können auch Fehler nach Knoten finden und identifizieren.
  • Verkehr- Das Studium von Verkehrsmeldungen (Bandbreite durch Fehler, Bus-Frames pro Sekunde usw.) kann Ihnen sagen, ob Sie zu viele Geräte in einem Netzwerk haben. Dann können Sie sie in andere Netzwerke verschieben, um das Datenvolumen zu reduzieren.
  • Spannung – Sie sollten dies in dem Feld überprüfen, in dem Sie Ihr Gerät installiert haben. Die Messung des Spitze-zu-Spitze-Werts oder des Minimums und Maximums kann den Weg zu dem Problem weisen.

Sie können auch mehr Daten mit Ihren DeviceNet-Analysetools oder dem Multimeter erfassen, wie z. B. die Schirmspannung, die Spannungsdifferenz zwischen rezessiv und dominant und so weiter. Irgendwo in all diesen Daten sollten Sie Ihre Antwort finden.

PROFINET

Können Sie ein PROFINET-Gateway mit DeviceNet verwenden? Kurze Antwort: Ja! Allerdings müssen Sie eine gute Portion Geduld aufbringen, während Sie es in Ihr System integrieren, damit es funktioniert.

Angenommen, Sie müssen mehr als ein Netzwerk in Ihr Steuerungssystem integrieren. Das kann des öfteren passieren. Sie können festlegen, dass ein Netzwerk im Feld und ein anderes auf der Ebene des Kontrollsystems vorhanden sein soll. Dafür können Sie Brücken oder Konverter verwenden.

Sie können auch eine klare Verbindung zwischen dem Leitsystem und den Feldgeräten herstellen. Wenn Sie beispielsweise PROFIBUS mit HART-Feldgeräten haben möchten, können Sie das HART-über-PROFIBUS-Konzept verwenden. In dieser Struktur haben Sie einen Koppler, der das HART-Signal für den PROFIBUS umsetzt. Außerdem können Sie Geräte auch remote einrichten.

Wenn Sie ein DeviceNet-Netzwerk im Feld haben, es jedoch an ein PROFIBUS-Steuerungssystem anschließen möchten, bietet der Markt mehrere Optionen. Diese Grafik zeigt, wie es funktioniert.

Profinet DeviceNet
Mit freundlicher Genehmigung von ADF Web

Sie können diese Optionen auch überprüfen und die Spezifikationen lesen, um zu sehen, wie sie für Sie funktionieren:

  • Anybus X-Gateway – DeviceNet, PROFINET-IRT-Gerät
  • Hilsher – Gateway DeviceNet zu PROFINET IO-Devices
  • ADF Web – HD67608 PROFINET- / DeviceNet-Konverter
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