Báo cáo mạng DeviceNet

DeviceNet là một hệ thống bus được hãng AllenBradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN, dùng để nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành. Sau này , chuẩn DeviceNet được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) và được dự thảo chuẩn hóa IEC 620263.DeviceNet không chỉ đơn thuần là chuẩn giao thức cho lớp ứng dụng của CAN, mà còn bổ sung một số chi tiết thực hiện lớp vật lý và đưa ra các phương thức giao tiếp kiểu tay đôi (peer to peer) hoặc chủ tớ.

Trang 1

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Tìm hiểu:

Hệ thống BUS công nghiệp DeviceNet

NHÓM 4 – Ca 1

GVHD: T.S ĐINH HOÀNG BÁCH

SV:LÊ MINH TÀI MSSV:081512D

NGUYỄN TRUNG TÍN MSSV:

NGUYỄN TẤN THÀNH MSSV:

Trang 2

Hệ thống bus công nghiệp DeviceNet

DeviceNet là một hệ thống bus được hãng

Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN, dùng để nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành Sau này , chuẩn DeviceNet được chuyển sang dạng

mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open

DeviceNet Vendor Asscociation) và được dự thảo

chuẩn hóa IEC 62026-3.

DeviceNet không chỉ đơn thuần là chuẩn giao thức

cho lớp ứng dụng của CAN, mà còn bổ sung một số

chi tiết thực hiện lớp vật lý và đưa ra các phương thức giao tiếp kiểu tay đôi (peer to peer) hoặc chủ tớ

Trang 3

Kiến trúc giao thức DeviceNet

Chuẩn hóa lớp 1,2 và 7 theo mô hình tham chiếu OSI

Trang 4

 Ba tốc độ truyền qui định là 125 Kbit/s, 250 Kbit/s và

500 Kbit/s tương ứng với chiều dài tối đa của đường trục là 500 m, 250 m và 100m

Ghép nối tối đa 64 trạm

Mỗi thành viên trong một mạng DeviceNet được đặt một địa chỉ trong khoảng từ 0-63, được gọi là

MAC-ID (Medium Access Control Identifier)

 Việc bổ sung hay bỏ đi một trạm có thể thực hiện

ngay khi mạng còn đóng nguồn.

Lớp kiến trúc vật lý

Trang 5

DeviceNet có cấu trúc mạng kiểu đường trục/

đường nhánh.

 Đường trục là xương sống của mạng, chiều dài tối

đa là 500m và được kết thúc với trở đầu cuối là

120 Ohm, 0.25W

Các đường nhánh có chiều dài tối đa là 6 m, dùng

để kết nối các nút mạng với đường trục chính

DeviceNet cho phép ghép nối 64 trạm.

Lớp vật lý trong kiến trúc DeviceNet

Trang 6

Trang 7

Về kĩ thuật truyền dẫn: DeviceNet không quy định

cụ thể về chuẩn truyền cũng như môi trường truyền thông Thực tế, cáp dây xoắn kết hợp với chuẩn RS – 485 cũng như cáp quang được sử dụng rộng rãi.

Phương pháp mã hóa bit: phương pháp Non –

Return – to - Zero (NRZ), có nghĩa là trong suốt một

chu kỳ bit, mức tín hiệu hoặc là trội hoặc là lặn.

Hệ thống cáp trong DeviceNet

DeviceNet chỉ sử dụng một sợi dây cáp Dây này

vừa là dây nguồn vừa là dây truyền dữ liệu

Trang 8

Lớp liên kết dữ liệu trong kiến trúc Device Net

a.Cơ chế giao tiếp

Một mạng DeviceNet hoạt động dựa trên mô hình nhà sản xuất/người tiêu dùng(producer/consumer) Trong các bài

toán điều khiển, mô hình này cho phép các hình thức giao tiếp như sau :

- Điều khiển theo sự kiện : một thiết bị chỉ gửi dữ liệu mỗi khi dữ liệu có thay đổi

-Điều khiển theo thời gian : Mỗi thiết bị có thể gửi dữ liệu một cách tuần hoàn theo chu kì do người sử dụng đặt

Trang 9

- Gửi đồng loạt : thồng báo được gửi đồng thời tới tất cả

hoặc một nhóm thiết bị

- Hỏi tuần tự : Phương pháp cổ điển cho các hệ thống có

cấu hình chủ /tớ

Việc đặt cấu hình và tham số cho các thiết bị cho các thiết

bị trong khi đưa vào hoạt động cũng như trong khi vận

hành không gây ảnh hưởng đáng kể tới tính năng thời gian của ứng dụng điều khiển

Trang 10

Bên cạnh đó, có thể thực hiện chức năng thu thập dữ

liệu một cách định kì hoặc theo nhu cầu, phục vụ các

ứng dụng giao diện người-máy, vẽ đồ thị và phân

tích, quản lý công thức, bảo dưỡng và gỡ rối.

b.Cấu trúc bức điện

Khung bức điện DeviceNet được mô tả ở trên hình

vẽ, trường thông tin dữ liệu nhỏ hơn 8 byte, khi

truyền các bức điện lớn ta phải phân mảnh dữ liệu.

Trang 11

Mô hình cấu trúc bức điện

Trang 12

Trong đó:

Khởi đầu khung (Start of Frame) là một bit trội và đánh

dấu khởi đầu của một khung dữ liệu hoặc khung yêu cầu

dữ liệu Tất cả các trạm sẽ phải đồng bộ hóa dựa vào bit

khởi đầu này.

Mã căn cước (Indentifier) dài 11 bit, nó không nói lên địa

chỉ đích của thông báo, mà chỉ biểu diễn ý nghĩa của dữ

liệu trong thông báo Do đó mỗi trạm trên mạng có thể tự

quyết định tiếp nhận và xử lý thông báo hay không tiếp

nhận thông báo Mã căn cước được chia thành bốn lớp có

cấu trúc khác nhau để phân biệt bốn nhóm thông báo, như

minh họa.

Trang 13

Trang 14

Tiếp theo đó là bit RTR (Remote Transmission

Request), dùng để phân biệt giữa khung dữ liệu (bit

trội) và khung yêu cầu dữ liệu (bit lặn).

Ô điều khiển (Control Field) dài 6 bit, trong đó có 4

bit cuối mã hóa chiều dài dữ liệu (bit trội = 0, bit lặn

= 1) Tùy theo dạng khung là chuẩn hay mở rộng mà

ý nghĩa của hai bit còn lại khác nhau một chút

Ô dữ liệu (Data Field) có chiều dài từ 0-8 byte, trong

đó mỗi byte được truyền đi theo thứ tự từ bit có giá

trị cao nhất (MSB) đến bit có giá trị thấp nhất (LSB).

Trang 15

Ô kiểm soát lỗi CRC (CRC Sequence) bao gồm 15 bit được

tính theo phương pháp CRC và 1 bit lặn phân cách (CRC

Delimiter) Dãy bit đầu vào để tính bao gồm bit khởi đầu

khung, mã căn cước, ô điều khiển và ô dữ liệu.

Ô xác nhận ACK (Acknowlegment) gồm 2 bit, được phát đi là

các bit lặn Mỗi trạm nhận được bức điện phải kiểm tra mã

CRC, nếu đúng sẽ phát chồng một bit trội trong thời gian

nhận được bit ARC đầu tiên (ARC slot).

Khung kết thúc (End of Frame) được đánh dấu bằng 7 bit lặn.

Để phân biệt các khung bức điện với nhau thì ta dùng một

khoảng cách ít nhất là 3 bit lặn, được gọi là Interframe Space

Trang 16

c.Truy nhập bus

Phương thức truy nhập bus là CSMA/CA với sự phân xử từng bit

Sự phân xử đó được thực hiện dựa theo từng bit của mã căn cước

(Indentifier) trong khung bức điện khi hai hoặc nhiều trạm cùng đồng thời bắt đầu gửi thông báo

Nhưng trước khi truyền thì phải kiểm tra đường bus có rãnh hay

không Nếu đường bus rãnh thì nó sẽ cho phép truyền ngay lập tức

Ngược lại sẽ không cho truyền, sau khi sự truyền trên bus kết thúc thì trạm phải chờ thêm 1 khoảng thời gian bằng 3 lần thời gian bit

(khung quá tải) rồi mới được truyền.

Trang 17

Mỗi trạm đều phải so sánh mức tín hiệu của mỗi

bit gửi đi với mức tín hiệu trả về từ đường bus

Nếu hai mức tín hiệu đó có trạng thái logic giống

nhau thì trạm có quyền phát bit tiếp theo, trường

hợp ngược lại sẽ phải dừng ngay lập tức.

Theo quy ước thì bit giá trị 0 ứng với mức trội và

bit giá trị 1 ứng với mức lặn, bit 0 sẽ lấn át Vì vậy,

thông báo nào có mã căn cước càng bé thì mức ưu

tiên càng cao Trong trường hợp có cùng mã căn

cước thì loại thông báo sẽ được xét đến.

Trang 18

Trên hình vẽ mô tả việc truyền dữ liệu đồng thời

của nút 1 và 2 Mọi tín hiệu truyền đều bình

thường ở vài bit đầu tiên Khi trạng thái tín hiệu

chuyển lên mức cao, có sự sai khác giữa 2 bit

truyền Từ đó trạng thái ‘0’ là trội , đầu ra của nút

2 sẽ lấn át nút 1 Nút 1 sẽ mất quyền ưu tiên và

ngừng truyền

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	1,36 MB