Tudo sobre a rede DeviceNet

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DeviceNet

Fala pessoal, beleza? Hoje, vamos falar sobre mais um protocolo de comunicação bastante utilizado na indústria, o DeviceNET.

E aí, você entendeu o cartoon? Deixe seu comentário com #euentendi e comente também sobre sua experiência com a rede onde trabalha ou estuda.ok? Agora, sem mais delongas, vamos entrar no mundo da comunicação. 🙂

Tabela de conteúdo:

A rede Devicenet



Quando o assunto é protocolos de comunicação no mundo da automação de processos, diversos nomes surgem em nossa mente. No entanto, a comunicação analógica ainda é a mais comum em diversas empresas.

Se tratando de protocolos digitais, podemos citar FOUNDATION Fieldbus,PROFIBUS, HART, entre outros. Talvez você não sabia, mas existem outras opções de protocolos para realizar a integração dos seus equipamentos com o sistema de controle.

Hoje, a ideia é falar sobre o DeviceNet, um protocolo aplicado na camada de aplicação de baixo nível nos processos industriais, podendo conectar até 64 nós em uma rede. Cada um desses nós, pode conter sensores simples ou até dispositivos mais complexos.

Falando sobre sua história

O protocolo DeviceNet utiliza o padrão Controller Area Network (CAN), um padrão desenvolvido para que dispositivos inteligentes pudessem se comunicar entre si. Ele foi desenvolvido pela Bosch em 1985, focado na substituição automotiva.

Já em 1990, a empresa Allen-Bradley-Rockwell Automation foi responsável pelo desenvolvimento do protocolo DeviceNet utilizando o CAN como padrão para sua criação. A Allan-Bradley utilizou o CAN como a camada física do DeviceNet, criando uma camada física bem robusta.

Além de ter criado uma tecnologia aberta para todos os fabricantes com baixo custo de implementação permitindo diversas topologias, cabos e outras flexibilidades.

De fato, notamos que no campo, o DeviceNet é mais utilizado em sensores e atuadores simples. Mas ao mesmo tempo, podemos encontrar dispositivos mais complexos conectados a rede DeviceNet, como alguns modelos de medidores de vazão Coriolis.

Características da rede DeviceNet

A rede DeviceNet utiliza uma topologia tronco (Trunk-line), conectado a diversas derivações (Drop-lines). Essas pequenas derivações não podem ficar mais do que 6 metros de distância do tronco.

Os dispositivos conectados na rede são alimentados pelo próprio loop e a rede fornece essa alimentação para a maioria dos sensores conectados a ela, com alguma exceções.

Além disso, a rede também suporta diversos tipos de troca de dados, como cíclicas, polled e strobed. Já na sua configuração, podemos configurar entre multi-mester ou mestre-escravo.

Lembrando que você pode ter até 64 nós e o tamanho da rede de ponta a ponta dependerá de sua taxa de transmissão:

  • 125 kilobytes por segundo (Kbps) – 500 metros
  • 250 Kbps – 250 metros
  • 500 Kbps – 100 metros

Nas camadas superiores, o DeviceNet utiliza o Protocolo Industrial Comum (CIP). O CIP segue o modelo de interconexão de sistemas abertos (OSI) em sete camadas, sendo: camada física, link de dados, rede, transporte, sessão, apresentação e aplicação.

Topologia da rede Devicenet



Aplicando o protocolo de comunicação DeviceNet, é possível estruturar a rede de diversas formas. No entanto, você precisa conhecer as limitações da rede.

Falando em limitações, a rede utiliza 24 Vdc e 8 amperes. Como já dito, com a sua alimentação pelo loop de comunicação, você pode alimentar diversos dispositivos de baixa energia.

Em algumas exceções, teremos equipamentos que exigem mais energia do que a fornecida no loop. Para eles, faz-se necessário uma fonte de alimentação externa, utilizando o loop apenas para sua comunicação.

O comprimento da rede depende do tipo de cabo utilizado e a velocidade de comunicação da rede, certo? Por exemplo, caso você esteja utilizando um cabo flat, a distância do tronco para uma taxa de transmissão de 125 Kbps terá que ficar no limite de 420 metros.

Portanto, 250 Kbps tem o limite de até 200 metros, já 500 Kbps possui uma distância máxima de 75 metros. Você pode escolher um cabo arredondado e mais grosso, um cabo fino arredondado ou outros tipos de cabos, alterando esses resultados.

Na imagem abaixo é possível ter uma ideia de como pode ser feita a topologia de rede. Você pode ter diversas derivações de diferentes formas conectadas ao tronco da rede.

DeviceNet
DeviceNet

Para realizar o dimensionamento da rede DeviceNet, você precisará de algumas equações matemáticas simples. Nesta equação, é necessário considerar o tipo de cabo, consumo de energia dos dispositivos, corrente, entre outros pontos.

Arquivos EDS para rede DeviceNet

O arquivo EDS significa planilha eletrônica ou Electronic Datasheet. Atuando como uma folha de dados física, o arquivo EDS de um dispositivo fornece todas as informações relevantes fundamentais deste dispositivo.

É necessário ter o arquivo EDS na sua ferramenta de configuração para saber qual o dispositivo que você conectou à rede e quais os seus parâmetros. Você encontrará  arquivos similares em outras redes de campo, além do DeviceNet também.

Por exemplo, digamos que você queira configurar um dispositivo HART. Portanto, sua ferramenta de configuração precisa do arquivo específico (DD, DTM) para esse dispositivo específico.

Se a sua ferramenta usa o PROFIBUS para o seu protocolo, você também precisa dos arquivos (GSD) para aquele dispositivo naquele protocolo. Ficou claro agora?

O DeviceNet funciona da mesma maneira. Os fornecedores precisam lhe fornecer os arquivos adequados para os dispositivos que utilizam DeviceNet como seu protocolo.

Muitas vezes, você precisa fazer o download desse arquivo no site de um fornecedor. Se você não encontrar o arquivo, entre em contato com o representante local para obter ajuda.

Configuração da rede DeviceNet

A maneira como você configura seus dispositivos DeviceNet pode variar de acordo com fatores como, o tipo de sistema de controle que você possui.

No entanto, lhe darei uma visão geral para lhe dar aquela ajuda na direção certa.

Logo acima falamos que você pode ter até 64 nós em sua rede, certo? Cada nó possui seu próprio identificador de controle de acesso à mídia ou MAC ID.

Quando você compra um dispositivo para o DeviceNet, ele terá um MAC ID. Depois de configurar o dispositivo, você também precisará definir a rede onde planeja instalar o equipamento.

Além de outros dados, como o identificador de classe, teremos também o identificador de instância e o identificador de atributo. Depois disso, é necessário acessar o sistema de controle e adicionar o DeviceNet scanner.

Em seguida, o software navegará na rede, localizará todos os dispositivos conectados ao driver e, assim por diante.

Lembre-se de verificar os MAC IDs dos seus dispositivos. Se você encontrar duplicatas, precisará alterar um dos endereços antes de concluir a instalação.

Códigos de erro para manutenção da rede DeviceNet

Você pode usar códigos de erro do DeviceNet para manutenção corretiva ou preventiva. Você pode comprar ferramentas específicas para a rede DeviceNet de vários fornecedores, como NetAlert para DeviceNet, DeviceNet Detective 2, entre outros.

Esta é provavelmente a maneira mais fácil para a maioria dos usuários.

Existe ainda uma outra alternativa! Você pode usar o bom e velho multímetro para verificar sua rede, mas esta opção exigirá mais conhecimento. Portanto, se você encontrou um código de erro e deseja usar o primeiro método, é possível obter o seguinte:

  • Erros: A ferramenta pode localizar erros e mostrar dados relevantes para facilitar a análise como, a taxa mínima ou máxima e o total de erros. Você também pode encontrar e identificar erros por nós.
  • Tráfego: O estudo de mensagens de tráfego (largura de banda por erros, quadros de bus por segundo, etc.) pode informar se você possui muitos dispositivos em uma rede. Sendo necessário, movê-los para outras redes para reduzir o volume de dados.
  • Voltagem: Você deve verifica-la no campo onde você tem o seu dispositivo instalado. Medir o valor de pico a pico ou mínimo e máximo pode apontar o caminho para o problema.

Você também pode coletar mais dados com suas ferramentas de analisador DeviceNet ou multímetro, como tensão do shield, diferencial de tensão entre recessivo e dominante e, assim por diante.

Você deve encontrar suas respostas, analisando todos os dados, sempre!

Rede PROFINET com DeviceNet

Você pode usar um gateway PROFINET com DeviceNet? Sim! No entanto, você precisará utilizar truques para que isso funcione.

Digamos que você precise integrar mais de uma rede ao seu sistema de controle. Essa é uma situação bem comum no dia a dia, certo? Você pode optar por ter uma rede no campo e outra rede no nível do sistema de controle. Para fazer isso funcionar, você utilizará couplers ou conversores.

Você também pode ter uma conexão transparente entre o sistema de controle e os dispositivos de campo. Por exemplo, se você tem uma rede PROFIBUS, mas possui dispositivos de campo HART, então você pode usar o conceito HART over PROFIBUS.

Nesta estrutura, você tem um couplers (acopladores) para conectar o sinal HART na rede PROFIBUS. Dando a possibilidade de configurar os dispositivos  de campo HART remotamente via rede PROFIBUS.

Agora, se você tem uma rede DeviceNet no campo, mas deseja conectá-la a um sistema de controle PROFINET, o mercado oferece várias opções de conversores, couplers, etc.

Livros sobre o assunto:

E aí? ficou mais fácil agora? Deixe seu comentário e compartilhe o artigo com seus colegas e amigos de profissão, ajudando a espalhar o conhecimento e mantendo o blog vivo!

Forte abraço, até a próxima! 😉

Fabrício Andrade
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6 Comentários

Fabrício Andrade

Tenho 12 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Trabalhei por 3 anos na Alemanha em um e-commerce de automação industrial e hoje sou gerente de marketing digital global na Endress+Hauser Suiça focado em IIoT. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.

6 Comentários

  1. Sandro Paulo
    outubro 3, 2018 em 9:43 pm

    Muito bom, curti o artigo e também essa piada fazendo relação com a Net. continue postando

  2. Mauricio Cordeiro
    outubro 27, 2018 em 10:41 am

    Muito bom artigo, Eu estou fazendo manutenção em uma rede Devicenet e o artigo foi bastante ilustrativo. Caso tenha mais informações sobre esse assunto gostaria se possível de ser informado.

    Grato

  3. Paulo
    março 1, 2019 em 1:26 pm

    Excelente, todo o artigo é muito explicativo e claro de entender. Só novato no assunto e estou buscando conhecimento do assunto.

  4. Railan Santos
    outubro 7, 2019 em 10:16 pm

    Exelente artigo!

  5. Thiago Souza
    dezembro 11, 2019 em 10:53 am

    Parabéns por esse trabalho, ensina de forma divertida e didática sem perder o foco profissional que o assunto industrial exige. Meus parabéns!!!

  6. Raphael Belizario
    junho 2, 2020 em 4:57 pm

    Ótimo artigo. A didática foi excelente.
    Aos leitores segue o link para um vídeo que complementa muito bem o assunto: “What is DeviceNet?” do canal “RealPars”.
    No vídeo mostra os diferentes tipos de conectores e cabos, entre outras coisas.

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