đề tài tìm hiểu mạng devicenet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
Đề Tài: Tìm Hiểu Mạng DeviceNet
Lớp: Cđđt11alt
Tên nhóm: Nhóm 2
GVHD: Nguyễn Ngọc Sơn
Môn: Mạng truyền thông công nghiệp
BÀI THUYẾT TRÌNH TIỂU LUẬN
Thành Viên Trong Nhóm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
CĐĐT11A4LT
1. Ngô Thanh Hải
2. Trần Đậu Minh Giang
3. Nguyễn Minh Trí
4. Lê Văn Thuận
Lời cảm ơn
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Tp.Hồ Chí Minh đã tạo điều
kiện cho lớp cũng như nhóm em được học tập, nghiên cứu trong một môi trường khang trang, đầy
đủ tiện nghi.
Cũng xin cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Sơn đã tận tình hướng dẫn chúng em làm nên bài tiểu luận
này.
Quá trình tìm hiểu chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, kính mong Ban giám hiệu cũng như quý
thầy cô bỏ qua.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn.
Trân trọng
Tháng 5 năm 2013
Nhóm: CĐĐĐ11A4LT
Mục Lục
I.Giới Thiệu Mạng DeviceNet.
II.Đặc Điểm Mạng DeviceNet.

1. Lớp kiến trúc vật lý
2. Lớp liên kết dữ liệu
2.1. Cơ chế giao tiếp
2.2. Cấu trúc bức điện.
2.3. Dịch vụ thông báo.
2.4. Truy nhập Bus.
3.Lớp ứng dụng
3.1. Mô hình đối tượng
3.2. Mô hình địa chỉ.
I.Giới Thiệu Mạng DeviceNet
DeviceNet được giới
thiệu vào năm 1994
bởi hãng Allen-
Bradley.Sau đó được
chuyển giao công
nghệ cho ODVA. Hiện
nay ODVA có trên
300 công ty được đăng
ký thành viên và hơn
800 nhà cung cấp sản
phẩm DeviceNet trên
toàn thế giới.
Mạng DeviceNet
Mỗi mạng DeviceNet
cho phép ghép 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.Việc
bổ sung hay bỏ đi một
trạm có thể thực hiện
ngay khi mạng còn
đóng nguồn.
Cấu trúc mạng là
đường trục/đường
nhánh. 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
500m, 250m và 100m.
II.Đặc Điểm Của Mạng DeviceNet
Mạng DeviceNet
Lớp kiến trúc
vật lý
Lớp ứng
dụng
Lớp liên kết
dữ liệu
Cơ chế
giao
tiếp
Dịch vụ
thông
báo
Cấu
trúc

bức
điện
Mô
hình
đối
tượng
Mô
hình
địa chỉ
Truy
nhập
Bus
*Đặc Điểm.

DeviceNet phát triển dựa trên CAN vì vậy DeviceNet có nhiều điểm tương đồng với mạng
CAN, nó chuẩn hóa lớp 1,2 và 7 theo mô hình tham chiếu OSI.

DeviceNet là một trong ba công nghệ mở và mạng lưới tiêu chuẩn hóa, có lớp ứng dụng sử
dụng các CIP (Common Application Layer). Cùng với ControlNet và EtherNet/IP nó có cấu trúc
đối tượng phổ biến, nói cách khác là nó độc lập với lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Lớp ứng dụng
này là một lớp tiêu chuẩn thống nhất để mở giao diện phần cứng và phần mềm tạo thành một nền
tảng kết nối tổng quát giữa các thành phần trong một hệ thống tự động hóa tới cấp Internet.

CIP có hai chức năng chính:
-
Truyền thông và kiểm soát dữ liệu trong các thiết bị I/O.
-
Vận chuyển thông tin cấu hình và chẩn đoán hệ thống mà nó đang kiểm soát.
1. Lớp kiến trúc vật lý
-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.
-
DeviceNet chỉ sử dụng một sợi dây cáp. Dây này vừa là dây nguồn vừa là dây
truyền dữ liệu.
-
Trở đầu cuối có tác dụng đánh dấu điểm cuối cùng của mạng.
-
Về kĩ thuật truyền dẫn: DeviceNet không quy định cụ thể về chuẩn truyền cũng
như môi trường truyền thông.
-
Phương pháp mã hóa bit: DeviceNet sử dụng phương pháp mã hóa bit của
CAN.
Tốc độ truyền 125 Kbps 250 Kbps 500 Kbps
Chiều dài tối đa của cáp chính thân dày 500 m 250 m 100 m
Chiều dài tối đa của cáp chinh thân mỏng 100 m 100 m 100 m
Chiều dài tối đa của cáp nhánh 6 m 6 m 6 m
Bảng 1: Mối quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài của cáp
DeviceNet chỉ sử dụng một sợi dây cáp. Cáp này là thường là loại có 5 sợi (như
bảng dưới)
Dây tín hiệu(dây truyền dữ liệu)Dây trần(dây bảo vệ)
Dây điện(dây
cấp nguồn)
Hình vẽ cắt ngang của một sợi cáp tròn
Dây màu Tín hiệu Cáp tròn Cáp dẹt
Trắng CAN_H DN tín hiệu Tín hiệu DN DN
Xanh CAN_L DN tín hiệu DN tín hiệu
Dây trần Dòng máng Bảo vệ Không sử dụng
Đen V- Điện Điện

Đỏ V- Điện Điện

Đầu nối: Có 3 loại kết nối cơ bản: mở, mini-sealed và micro-sealed. Tùy thuộc vào
ứng dụng và các đặc tính của thiết bị mà ta sẽ lựa chọn từng cách ghép nối sao cho
phù hợp.
o
Ngoài ra còn có các thiết bị khác như là DeviceBox Tap, DeviceBox để kết nối giữa cáp
nhánh với cáp chính, giữa cáp chính với cáp chính.
DeviceBox
2. Lớp liên kết dữ liệu
2.1. 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 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 : thông 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.
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
2.2. 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.
* Nó bao gồm các phần như sau:
- 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.
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
- 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.
- 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).
- 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
2.3. Dịch vụ thông báo
- DeviceNet phân biệt hai kiểu thông báo là thông báo rõ ràng (Explicit
Messaging) và thông báo vào/ra (I/O-Messaging).
- Đối với kiểu thông báo rõ ràng, một thông báo mang địa chỉ đầy đủ của

thuộc tính cần truy cập hoặc dịch vụ cần gọi. Đây là kiểu giao tiếp có yêu cầu
và đáp ứng. Còn các thông báo vào/ra chỉ mang dữ liệu, được tự động gửi đi
chứ không nhất thiết phải có yêu cầu.
- Việc trao đổi các thông bao vào/ra thường được thực hiện trong cấu hình
giao tiếp chủ/tớ, với các phương pháp như sau:
* Polling (Hỏi tuần tự).
* Strobing (Quét đồng loạt).
* Cyclic (Tuần hoàn).
* Change of State (Thay đổi trạng thái).
2.4. Truy nhập Bus.
- DeviceNet giống như CAN cũng sử
dụng 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.
- 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.
- 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 có sự sai khác giữa 2 bit truyền thì
tín hiệu của nút 2 sẽ lấn át nút 1. Lúc bấy giờ nút 1 sẽ mất quyền ưu tiên và ngừng
truyền còn nút 2 tiếp tục truyền.
3.Lớp ứng dụng.
3.1. Mô hình đối tượng.
- Lớp ứng dụng của DeviceNet

được xây dựng trên cơ sở một mô
hình đối tượng. Một thiết bị
DeviceNet được coi là một sưu
tập các đối tượng đại diện cho
các thành phần của trạm. Mỗi đối
tượng là một thể nghiệm
(instance) của một trong các lớp
mô tả trên hình 5.
- Mỗi đối tượng có một tập hợp
các thuộc tính và chức năng dịch
vụ. Các đối tượng có ý nghĩa cụ
thể như sau:
*Đối tương căn cước (Indentity
Object): Chứa các thuộc tính như
mã số nhà sản xuất (Vendor ID),
kiểu thết bị (Device Type). Phiên
bản (Revision), trạng thái
(Status), số serial (Serial
Number) và tên sản phẩm
(Product Name).
Hình 5: Mô hình đối tượng một trạm thiết bị DeviceNet
*Đối tượng chuyển thông báo (Message Router Object): Chuyển tiếp thông
báo tới các đối tượng khác, thông thường không chứa các thuộc tính nào có
thể truy cập mạng.
*Đối tượng DeviceNet (DeviceNet Object): Chứa các thuộc tính như địa chỉ
trạm (MAC-ID), tốc độ truyền, hành động khi ngắt bus (Bus-Off Action), số
đếm lần ngắt bus (Bus-Off Counter) và địa chỉ trạm chủ (Master’s MAC-ID).
*Đối tượng ghép (Assembly Object): Đối tượng tùy chọn này tổng hợp thuộc
tính của nhiều đối tượng ứng dụng khác nhau, để có thể gửi đông loạt cho
chúng một thông báo duy nhất.

*Đối tượng nối (Connection Object): Đại diện một điểm cuối của một đường
nối ảo giữa hai trạm của một mạng.
*Đối tượng tham số (Parameter Object): Đối tượng tùy chọn này đóng vai
trò giao diện dữ liệu cấu hình của một thiết bị. Các thuộc tính bao gồm giá trị
(Value), phạm vi (Ranges), chuỗi (Strings) và giới hạn (Limits).
*Đối tượng ứng dụng (Application Object): Đại diện cho chính chương trình
ứng dụng.
3.2. Mô hình địa chỉ