Hệ thống bus công nghiệp DeviceNet

[ATYLA]

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 dữ 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 điểm-điểm hoặc chủ tớ. Cấu trúc mạng là đường trục/đường nhánh, trong đó chiều dài đường nhánh hạn chế dưới 6 m. 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.
Mỗi mạng DeviceNet cho phép ghép nối tối đa 64 trạm. Khác với CAN, 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.

[ATYLA]

Kiến trúc giao thức DeviceNet

DeviceNet phát triển dựa trên CAN, nó chuẩn hóa lớp 1,2 và 7 theo mô hình tham chiếu OSI. Lớp 1 và 2 định nghĩa các kiến trúc nền tảng cơ bản của mạng, lớp 7 cung cấp giao diện cho phần mềm ứng dụng.

[ATYLA]

Lớp vật lý trong kiến trúc DeviceNet

DeviceNet có cấu trúc mạng kiểu đường trục/ đường nhánh. Đường trục (các dây màu xanh da trời hoặc trắng) là xương sống (backbone) của mạng và phải 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.

[ATYLA]

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
- 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. 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.

c.Truy nhập bus

DeviceNet sử dụng phương thức truy nhập bus là CSMA/CA với sự phân xử từng bit. Trong đó sự phân xử thực hiện việc thay thế từng bit dựa vào trường thông tin đầu tiên trong khung truyền (trường thông tin nhận dạng Identifier 11 bit). Nếu một nút muốn truyền, nó phải chờ sự truyền dẫn đang tồn tại trên đường truyền. Sau khi sự truyền đó kết thúc, nó phải chờ thêm 1 khoảng thời gian bằng 3 lần thời gian bit (khung quá tải) rồi mới được truyền.
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.