장치넷

DeviceNet

DeviceNet은 자동화 산업에서 데이터 교환을 위해 제어 장치를 상호 연결하는 데 사용되는 네트워크 프로토콜이다. 그것은 제어기 영역 네트워크 미디어 계층을 통한 공통 산업 프로토콜을 활용하고 다양한 장치 프로필을 커버하기 위한 애플리케이션 계층을 정의한다. 대표적인 어플리케이션으로는 정보 교환, 안전 장치, 대형 I/O 제어 네트워크가 있다.[1]

역사

DeviceNet은 원래 미국 회사 Allen-Bradley에 의해 개발되었다(현재 Rockwell Automation이 소유하고 있다). 보쉬가 개발한 CAN(Controller Area Network) 기술 위에 있는 애플리케이션 계층 프로토콜이다.[2] DeviceNet은 Common Industrial Protocol의 기술을 채택하고 CAN을 활용함으로써 기존의 RS-485 기반 프로토콜에 비해 저렴하고 강력한 성능을 발휘한다.

전세계적으로 DeviceNet의 이용을 촉진하기 위해 Rockwell Automation은 "개방형" 개념을 채택하고 이 기술을 제3자 벤더에 공유하기로 결정했다. 따라서 현재는 북미에 위치한 독립기구인 ODVA에 의해 관리되고 있다. ODVA는 DeviceNet의 사양을 유지하고 DeviceNet으로의 발전을 감독한다. 또한 ODVA는 적합성 시험과 벤더 적합성을 제공함으로써 DeviceNet 표준의 준수를 보장한다.

ODVA는 이후 DeviceNet을 다시 전임자의 우산으로 가져오기로 결정했으며, 이 기술을 다음과 같은 기술을 포함하는 공통 산업 프로토콜 또는 CIP라고 총칭했다.

ODVA는 공통 프로토콜 적응으로 인해 3개 기술 간의 높은 무결성을 주장하고 있어 다른 기술에 비해 산업 통제가 훨씬 간단하다.

DeviceNet은 IEC 62026-3으로 표준화되었다.[3]

건축

기술 개요 OSI 7계층 아키텍처 모델 물리적 계층, 데이터 링크 계층 및 애플리케이션 계층 정의

  1. 신호 외에 네트워크, 전원, 자체 전원 지원 네트워크 기능(일반적으로 사진 검출기, 제한 스위치 또는 근접 스위치 등과 같은 소형 장치에 사용됨)도 포함. [2]
  2. 비트 전송률 125 kbit/s, 250 kbit/s 및 500 kbit/s의 세 가지 비트 전송률 허용, 비트 전송률(트렁크)이 다른 메인 트렁크는 길이 및 비트 전송률에 반비례
  3. 플랫 케이블 네트워크를 사용할 수 있음
  4. 단일 네트워크는 0–63년까지 최대 64개의 노드, 노드 주소(DeviceNet에서는 MAC ID라고 함)를 가질 수 있다. 일반적으로 새로 출시된 장치의 기본 주소는 63이다.
  5. 중복 노드 주소 탐지 기능
  6. 마스터-슬레이브 및 엔드-투-엔드(peer-to-peer) 통신 아키텍처를 지원하지만 대부분의 장비가 이전의 네트워크 아키텍처에서 작동하고 있다.
  7. 다중 네트워크를 통해 단일 마스터 기능 허용
  8. 노이즈가 높은 환경에서 사용 가능

물리층

노드는 간선 드로플라인 토폴로지를 통해 DeviceNet 네트워크를 따라 분산된다. 이 토폴로지는 다중 탭으로부터 배선과 네트워크로의 접근을 용이하게 한다. 또한 노드를 쉽게 제거하고 추가하여 프로덕션 다운타임을 줄이고 네트워크 유연성을 높이며 문제 해결 시간을 단축할 수 있다. 물리적 계층은 광학적으로 장치에서 격리되므로 통신 전력과 장치 전력이 동일한 버스를 공유할 수 있다(내부 네트워크와 구성 요소의 복잡성을 더욱 감소). (소개[4])

DeviceNet은 125 kbit/s, 250 kbit/s 및 500 kbit/s 데이터 전송 속도를 지원한다. DeviceNet은 선택한 케이블 유형에 따라 최대 500m(원형, 대직경 케이블 사용)까지 통신을 지원할 수 있다. 일반적인 원형 케이블은 최대 100m까지 지원되며, 플랫 스타일 케이블은 125kbit/s에서 최대 380m, 500kbit/s에서 75m까지 지원된다(물리적 레이어).

데이터 링크 계층

DeviceNet은 데이터 링크 계층으로 차등 직렬 버스(Controller Area Network)를 사용한다. CAN을 백본으로 사용하여 DeviceNet은 메시지를 전송하고 패키징하는 데 최소한의 대역폭을 필요로 한다. 또한 데이터 프레임 형식과 프로세서가 데이터를 구문 분석할 수 있는 용이성 덕분에 장치 설계에서 더 작은 프로세서를 선택할 수 있다. 전체 형식은 아래를 참조하십시오. (데이터 링크 계층[4])

CAN 데이터 프레임 형식 

1비트 => 프레임 시작 11비트 => 식별자 1비트 => RTR 비트 6비트 => 제어 필드 0–8바이트 => 데이터 필드 15비트 => CRC 시퀀스 1비트 => CRC 구분 기호 1비트 => Ack 구분자 7비트 =>프레임 >2비트 =>간격 공간

참조: 표:[4] 데이터 프레임 형식

첫 번째 데이터 패킷을 전송하면 프레임의 시작 비트가 전송되어 네트워크의 모든 수신기를 동기화한다. CAN 식별자(0-63으로 표시됨)와 RTR 비트가 결합되어 데이터에 액세스하거나 변경할 수 있는 우선 순위를 설정한다. 낮은 식별자는 높은 식별자보다 우선한다. 장치는 이 데이터를 다른 장치로 전송하는 것 외에 전송된 데이터도 감시한다. 이 중복성은 전송된 데이터를 검증하고 동시 전송을 제거한다. 노드가 다른 노드와 동시에 송신하는 경우, 하위 11비트 식별자를 가진 노드는 송신하는 동안 상위 11비트 식별자를 가진 장치는 정지한다.(소개 & 물리계층)[4]

다음 6비트는 제어 필드를 지정하기 위한 정보를 포함하고 있다. 초기 2비트는 고정되어 있는 반면, 마지막 4비트는 데이터 필드의 길이 필드를 지정하는 데 사용된다. 데이터 필드에는 0 ~ 8바이트의 사용 가능한 데이터가 포함되어 있다. (물리층)[4]

다음 데이터 프레임은 CRC 필드 입니다. 프레임은 프레임 오류를 감지하기 위해 15비트로 구성되며, 수많은 포맷 구분자를 유지한다. 대부분의 시끄러운 네트워크에 대한 구현의 용이성과 내성 때문에 CAN은 높은 수준의 오류 점검과 결함 감금을 제공한다. (물리층)[4]

네트워크

DeviceNet은 연결 기반 네트워크를 통합한다. 연결은 UCMM(Unconnected Message Manager) 또는 그룹 2 Unconnected Port에 의해 초기에 설정되어야 한다. 여기서부터 명시적, 암시적 메시지를 주고받을 수 있다. 명시적 메시지는 일반적으로 다른 장치의 응답을 요구하는 데이터 패킷이다. 일반적인 메시지는 구성 또는 시간에 민감한 데이터 수집이다. 암묵적 메시지는 시간적으로 중요하며 일반적으로 네트워크를 통해 실시간 데이터를 통신하는 데이터 패킷이다. Implicit Message Connection은 Implicit Message Connection이 이루어지기 전에 먼저 설정하기 위해 사용되어야 한다. 일단 연결이 되면, CAN 식별자는 해당 노드로 데이터를 전송한다. (네트워크 및 전송 계층).[4]

참고 항목

외부 링크

메모들

  1. ^ [1], DeviceNet 기술 개요.
  2. ^ Controller Area Network Solutions FAQ(자주 묻는 질문), DeviceNet이란?
  3. ^ "IEC 62026-3:2014: Low-voltage switchgear and controlgear - Controller-device interfaces (CDIs) - Part 3: DeviceNet". IEC. Retrieved 20 July 2016.
  4. ^ a b c d e f g h "DeviceNet 기술 개요" ODVA(Open DeviceNet Vendor Association, Inc.)의 웨이백 머신에 2007-01-28 보관