Capacidade e Funcionalidades
Histórico
• Baeada na
Tecnologia
desevolvida pela
Allen-Bradley
• Introduzida em
março de 1994
• Transferida para
ODVA em 1995
Tecnologia
• Usa padrão CAN
• DeviceNet é a
camada 7 (camada de
aplicação)
ISO Layers
ISO Layer 7
-Application
ISO Layer 2
-Data Link
ISO Layer 1
-Physical
ISO Layer 0
-Media
{
{
{
{
Application Layer
Data Link Layer
Physical Signaling
Transceiver
Transmission Media
}
DeviceNet
Application Layer
Specification
}
CAN Protocol
Specification
}
DeviceNet
Physical Layer
Specification
CAN
• rede CAN (Controller Area Network) desenvolvida pela
BOSCH para integrar elementos inteligentes em veículos
autônomos (eletrônica embarcada).
• Automóvel pode possuir mais de 200 microprocessadores:
- carburação eletrônica
- frenagem anti-bloqueante (ABS)
- controle e supervisão da temperatura do óleo e do
radiador, pressão de óleo de freio, etc.
- ajuste automático de espelhos retrovisores, banco do
motorista, etc.
CAN
• CAN lançado em 1984.
• Em 1987 lançado chip 82526 (INTEL).
• A partir de 1991 outros fabricantes licenciados:
– Phillips/Signetics (chips 82C200, 87C592, 82CE598 e
82C150).
– Motorola (chip 68HC05).
– NEC (chip 72005).
– Siemens, Thompson, National, Hitachi.
• Cia (CAN in Automation): entidade constituída de usuários
e fabricantes de produtos para automação industrial
baseados no protocolo. Até 1993, a cia já tinha 64
associados fora da industria automobilística.
• CAN vendeu mais de 5 milhões de chips só em 1995.
CAN
• Camada física (padrão ISO/DIS 11898):
 Topologia:
barramento
ou
estrela
(com
concentrador);
 Taxa de transmissão: 125 Kbps até 1 Mbps;
 Comprimento máximo do barramento: 40 m para 1
Mbps; até 1 Km para 125 Kbps;
 Número máximo de nós: 64;
 Codificação de bits: NRZ (Non Return to Zero);
 Meio de transmissão: não especificado na norma,
mas usualmente usado par trançado ou fibra ótica.
CAN
• Subcamada MAC:
 Método de acesso ao meio: Forcing
Headers com prioridades para mensagens.
• Subcamada LLC:
 Comprimento máximo dos quadros de
dados: 8 Bytes;
 Controle de erro por CRC de 16 bits.
• Camadas 3 até 6 do RM-OSI foram suprimidas.
Enlace
• CSMA/NBA - Carrier Sense Multiple access with Nondestructive Bitwise Arbitration (Forcing Headers)
• Qualquer nó pode acessar o meio se estiver livre
• NBA garante 100% de utilização do meio e priorização de
mensagens baseada no identificador de 11 bits do frame
Frame CAN
S
O
F
11 bit
IDENTIFIER
Arbitration
Field
Control Length
Field
0 to 8 bytes Data
CRC
A E
C O
K F
Data Field
SOF - Start of Frame
EOF – End of Frame
CRC - Cyclic Redundancy Check (CRC 16)
ACK - Acknowledgment
CAN – Exemplo De Arbitragem
Nó 1 Transmite:
0
10110110100
0
0
0
1
00000001
E
xxxx 11 O
F
Nó 2 Transmite:
0
Nó 2 perde arbitragem
e pára transmissão!
10110111
No meio:
0
10110110100
0
0
0
1
00000001
E
xxxx 01 O
F
CAN
• Modelos de comunicação:
– Frame não contém campos específicos para endereço
destino/origem.
– Campo IDENTIFIER pode conter endereço de uma
estação, grupo de estações (multicasting) ou mensagens
são difundidas para todas as estações (broadcasting).
– Campo IDENTIFIER pode identificar o conteúdo da
mensagem (dados), que é difundida para todas as
estações.
• Gerador da mensagem: PRODUTOR.
• Estações interessadas no conteúdo da mensagem:
CONSUMIDORES.
CAN
• Norma CAN não define especificação para a camada de
Aplicação
• Grupo CiA definiu uma especificação para aplicações
em automação:
CMS (CAN Message Services): serviços de
leitura e escrita de variáveis remotas e tratamento
de eventos, baseados no MMS;
NMT (Network Menagement): serviços de
inicialização e gerenciamento da rede;
DBT (Distributor): provê uma distribuição
dinâmica de nomes definidos pelo usuário para
identificar as mensagens.
CAN
• O sistema suporta até 2032 objetos, aos quais é
associado um número de identificação único na
aplicação.
• O tempo para leitura de dados a nível da camada de
enlace é da ordem de 420 µs para o objeto de maior
prioridade.
• CAN tornou-se norma internacional definida pela ISO
em 1993 sob a designação ISO 11898.
Outros protocolos CAN
• J1939
– SAE Sponsored standard
– Communication between vehicle components
– Peer–Peer Messaging
• CANOpen
– European Community Standard
– Can In Automation (CiA) specification
– Wide acceptance in consumer to medical and
industrial applications
Capacidade e Funcionalidades
DeviceNet Overview
• DeviceNet construído sobre o Common Industrial
Protocol (CIP).
– DeviceNet é administrado pela ODVA.
– ControlNet é administrado pela ControlNet International
– EtherNet/IP é administrado pela ControlNet International & ODVA
User &
Application
Layers
Transport,
Data Link &
Physical Layers
Common Industrial Protocol
Device Profiles & Electronic Data Sheets
Application Object Library
Messaging Routing & Connection Management
DeviceNet
ControlNet
EtherNet/IP
Device Level
Control Level
Information Level
Estrutura
Common Device Profiles
User
Layer
Automotive
Device Profiles
Semiconductor
Device Profiles
Analytical Inst.
Device Profiles
Generic
Device Profiles
Application Object Library
CIP
Application
Layer
Data Link &
Transport
Layer
Physical
Layer
Messaging Routing & Connection Management
Device Net
(CAN Bus)
DeviceNet
Physical Layer
Div 2Div 2Div 1
Device Level
ControlNet
DLL
Transport
Encapsulation
UDP
TCP
Future
IP
ControlNet
Physical Layer
802.x EtherNet
Physical Layer
Control Level
Information Level
Future
Firewire, USB
Bluetooth, ATM
Interoperabilidade ( Interchangeability)
•
“Data Sets” (profiles) padrnizados para vários tipos
de dispositivo
• Permite que os usuários substituam “logicamente”
dispositivos equivalentes entre diversos
fornecedores (certificados)
– Mesmo tipo de dispositivo, mesma estrutura de dados
Características
•
•
•
•
Linha Tronco com ramos
64 nós
Multiplos mestre
Remoção e insersão dos nós “a quente” (com
alimentação ligada
• Cabo inclui alimentação (power) e dados
• Taxas de transmissão 125K, 250K and 500KB
Características
• Tipos de Pacotes de dados
– Dados de I/O
– Dados de Controle
• Comunicação
– Mestre/Escravo or ponto a ponto (peer-topeer)
• Entre
– Dispositivo representado por Objetos (modelo
orientado a objeto)
Características
Comp.
Taxa de
Comp. Max. do
transmisão
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 Rede
Physical Media
Network Power
Maximum Devices
•24vDC power to devices
•Thick trunk rated to 8 amps
•Thin wire rated at 3 amps
64 Nodes per Network
(Shielded Twisted Pair)
Communications and Power
•Thick - Trunk wire
•Thin - Trunk or Drop
Trunk line Distance
and Baud rate
100m Max. with Thin cable
500m @ 125Kbaud (thick)
250m @ 250Kbaud (thick)
100m @ 500Kbaud (thick)
(4Km with Repeaters)
ALLEN- BRADLEY
Panel Vi ew
7
8
9
4
5
6
1
2
3
.
0
-
<
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F8
F9
F1
0
550
<- - - - - - - - - - - - - - - - - '
^
<
>
v
Device Connections
T-Taps
Zero-drop
Cumulative
Drop-line Budget
Terminating Resistors
75 Resistors at both
network trunk line ends
Messaging Services
Producer/Consumer
•High-speed I/O
•Programming
•Configuration
•Diagnostics
Drop-line wiring
•Single drop
•Daisy-chaining off drop
•Branching off drop
156m @ 125Kbaud
78m @ 250Kbaud
39m @ 500Kbaud
(Maximum of 6m each)
Tipos de Mensagens Suportadas
Change-of-State
Polling
Cyclic
ALLEN- BRADLEY
Panel Vi ew
7
8
9
4
5
6
1
2
3
.
<
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F8
F9
F1
0
0
550
-
<- - - - - - - - - - - - - - - - - '
^
<
>
v
Point-to-Point
Multi-master
Peer to Peer
Broadcast
Multicast
Polling de I/O
Polling
ALLEN- BRADLEY
CTLR1
Panel Vi ew 550
CTLR2
7
8
9
4
5
6
1
2
3
.
0
<
F1
F2
F3
F4
^
F5
<
F6
Sensor
Drive1
Drive2
F7
F8
Drive3
F9
F1
0
-
<- - - - - - - - - - - - - - - - - '
>
v
HMI
Exemplos de Dispositivos
Montagem do meio físico
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Tee Taps
Field Installable
trunk line
connectors
Trunk line segments
-molded mini-connectors
Drop lines
- molded connectors
- 0 to 6m.
- mini or micro at device
Multiport Taps
EtherNet/IP
• EtherNet/IP I/O Scanner (Client)
• DeviceNet Monitor Software
• EtherNet/IP Protocol Analyzer
• EtherNet/IP Freeware (Server)
EtherNet/IP
EtherNet/IP I/O Adapter
EtherNet/IP to
DeviceNet Gateway
DeviceNet
Photoeye
Photoeye
I/O
Produtos
• PLC Device Net Scanner: conecta PLC a
duas Device Net Networks
• SLC Device Net Scanner: conecta SLC a
uma Device Net Networks
• Device Net PC Card
Interface PMCIA:
conecta computador com o Device Net
Networks
Produtos
• Módulo de Interface Device Net RS-232:
conecta portas RS-232 dos PC's com o
Device Net Networks
• Device NetManager Software: configura
parâmetros do software dos
componentes Device Net e realiza
diagnóstico
Comparison 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 ODVA
• Open Devices Vendor Association é uma associação
internacional composta por empresas de todo o
mundo.
• Proprietária e gerente da especificação DeviceNet.
• Assiste fabricantes e usuários com ferrramentas,
treinamento, etc.
• Gerencia laboratórios para testes e certificação de
conformidade de produtos.
Links
• Colocar links