نمایش مبدأ برای DeviceNet

{{مطلب آموزشی
|عنوان=پروتکل DeviceNet
|خلاصه=DeviceNet یک شبکه ارتباطی دیجیتال و چندمنظوره (Multi-drop) است که برای اتصال کنترلرهای صنعتی (مانند PLCها) به تجهیزات سطح میدان (سنسورها، عملگرها، درایوها و...) طراحی شده است. این پروتکل که بر پایه فناوری CAN (Controller Area Network) بنا شده، امکان انتقال توان (برق) و داده را به صورت همزمان از طریق یک کابل واحد فراهم می‌کند. DeviceNet تحت مدیریت سازمان ODVA قرار دارد و به دلیل کاهش هزینه‌های سیم‌کشی، نصب آسان و قابلیت‌های تشخیصی (Diagnostics) قوی، دهه‌هاست که به عنوان یکی از استانداردهای اصلی در اتوماسیون کارخانه‌ای، به‌ویژه در صنایع خودروسازی و بسته‌بندی، شناخته می‌شود.
|موضوعات=[[:رده:آموزش اتوماسیون صنعتی|اتوماسیون صنعتی]]، [[:رده:شبکه های صنعتی|شبکه صنعتی]]، [[فیلدباس]]، [[CAN bus]]، [[CIP]]، [[PLC]]، [[ODVA]]، [[ابزار دقیق]]
|سطح=تخصصی
}}

= معرفی پروتکل DeviceNet =

'''DeviceNet''' یکی از پروتکل‌های لایه فیزیکی و پیوند داده در شبکه‌های صنعتی است که بر پایه پروتکل [[CAN]] توسعه یافته است. این شبکه به منظور جایگزینی سیم‌کشی‌های سنتی نقطه-به-نقطه (Point-to-Point) طراحی شده و به تجهیزات اجازه می‌دهد تا در یک ساختار باس (Bus) با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند.

پروتکل DeviceNet از مدل ارتباطی '''CIP''' (مخفف Common Industrial Protocol) در لایه‌های بالایی استفاده می‌کند که باعث می‌شود با شبکه‌های دیگری نظیر [[ControlNet]] و [[EtherNet/IP]] سازگاری ساختاری داشته باشد.

== تاریخچه و توسعه ==
پروتکل DeviceNet در ابتدا توسط شرکت آمریکایی '''Allen-Bradley''' (که اکنون بخشی از Rockwell Automation است) در اوایل دهه ۱۹۹۰ میلادی توسعه یافت. بعدها این شرکت مالکیت پروتکل را به سازمان مستقل '''ODVA''' واگذار کرد تا به عنوان یک استاندارد باز (Open Standard) در اختیار تمامی سازندگان تجهیزات اتوماسیون قرار گیرد. امروزه صدها شرکت در سراسر جهان تجهیزات منطبق با این استاندارد را تولید می‌کنند.

== ویژگی‌های فنی و لایه فیزیکی ==
یکی از تمایزهای اصلی DeviceNet، لایه فیزیکی آن است که بر پایه کابل‌های مخصوص ۵ رشته‌ای طراحی شده است.

=== ساختار کابل و توان‌رسانی ===
کابل DeviceNet شامل موارد زیر است:
* '''یک جفت سیم شیلددار برای داده:''' (سیم‌های آبی و سفید) جهت انتقال سیگنال‌های CAN.
* '''یک جفت سیم برای توان:''' (سیم‌های قرمز و سیاه) جهت انتقال برق ۲۴ ولت DC به تجهیزات.
* '''یک سیم بدون روکش (Drain):''' برای اتصال به زمین (Ground) و حذف نویز.

این ویژگی باعث می‌شود که تجهیزات کم‌مصرف (مانند فتوسل‌ها یا لیمیت‌سوئیچ‌ها) نیازی به منبع تغذیه جداگانه نداشته باشند.

=== سرعت و فاصله انتقال ===
سرعت ارتباط در DeviceNet با فاصله شبکه رابطه معکوس دارد. این پروتکل در سه سرعت استاندارد عمل می‌کند:
{| class="wikitable"
! سرعت شبکه (Baud Rate) !! حداکثر طول کابل اصلی (Trunk)
| 125 Kbps || ۵۰۰ متر (۱۶۴۰ فوت)
|-
| 250 Kbps || ۲۵۰ متر (۸۲۰ فوت)
|-
| 500 Kbps || ۱۰۰ متر (۳۲۸ فوت)
|}

== توپولوژی شبکه ==
DeviceNet از توپولوژی '''Trunk-Line / Drop-Line''' استفاده می‌کند. در این ساختار:
* یک کابل اصلی (Trunk) در طول مسیر کشیده می‌شود.
* تجهیزات از طریق کابل‌های فرعی (Drop) به کابل اصلی متصل می‌شوند.
* در دو انتهای کابل اصلی، باید از '''مقاومت‌های ترمیناتور''' (Terminating Resistor) ۱۲۱ اهمی استفاده شود تا از بازگشت سیگنال و ایجاد خطا جلوگیری گردد.

== لایه پیوند داده و مدل ارتباطی ==
از آنجایی که DeviceNet بر پایه CAN است، از تکنیک '''CSMA/NBA''' (دسترسی چندگانه با قابلیت تشخیص سیگنال و داوری بدون تخریب) استفاده می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که اولویت‌بندی پیام‌ها به دقت رعایت شده و در صورت برخورد پیام‌ها (Collision)، پیام با اولویت بالاتر (شناسه کمتر) بدون تاخیر ارسال شود.

=== انواع مدل‌های تبادل داده ===
DeviceNet از دو روش اصلی برای جابجایی داده‌ها استفاده می‌کند:
# '''پیام‌رسانی صریح (Explicit Messaging):''' برای کاربردهای غیرزمان‌واقعی مانند پیکربندی دستگاه، عیب‌یابی و آپلود/دانلود پارامترها.
# '''پیام‌رسانی ضمنی (Implicit / I/O Messaging):''' برای تبادل داده‌های کنترلی زمان‌واقعی (Real-time) که با سرعت بالا تکرار می‌شوند.

== مزایا و معایب DeviceNet ==

=== مزایا ===
* '''کاهش سیم‌کشی:''' جایگزینی صدها رشته سیم با یک کابل واحد.
* '''قابلیت تعویض در حین کار (Hot Swapping):''' امکان جدا کردن یا اضافه کردن یک دستگاه بدون خاموش کردن کل شبکه.
* '''تشخیص خطا (Diagnostics):''' توانایی گزارش خطاهای دقیق مانند اتصال کوتاه، قطع شدن سنسور یا افت ولتاژ در سطح هر گره (Node).
* '''هزینه پایین:''' نسبت به پروتکل‌های پیچیده‌تر، پیاده‌سازی آن برای تجهیزات ساده ارزان‌تر است.
* '''مقاومت در برابر نویز:''' به دلیل استفاده از تفاضل ولتاژ در پروتکل CAN، در محیط‌های پرنویز صنعتی بسیار پایدار است.

=== معایب ===
* '''پهنای باند محدود:''' در مقایسه با [[EtherNet/IP]] یا [[PROFINET]] سرعت پایینی دارد.
* '''محدودیت تعداد گره‌ها:''' حداکثر ۶۴ آدرس (Node ID) در یک شبکه قابل تعریف است.
* '''پیچیدگی در عیب‌یابی فیزیکی:''' در صورت خرابی کابل اصلی یا نویز شدید، پیدا کردن نقطه دقیق خطا بدون ابزار مخصوص دشوار است.

== مقایسه با سایر پروتکل‌ها ==
DeviceNet در لایه تجهیزات (Device Level) رقیب اصلی پروتکل‌هایی مانند [[Profibus DP]] و [[AS-Interface]] محسوب می‌شود. در حالی که Profibus سرعت بالاتری دارد، DeviceNet به دلیل قابلیت انتقال توان روی کابل شبکه و استفاده از لایه فیزیکی منعطف‌تر، در بسیاری از پروژه‌های اتوماسیون ترجیح داده می‌شود.

== کاربردها در صنعت ==
امروزه DeviceNet در حوزه‌های زیر کاربرد وسیعی دارد:
* '''صنعت خودرو:''' اتصال ربات‌ها، کانوایرها و جوش‌زن‌ها.
* '''صنایع غذایی و دارویی:''' کنترل سوپاپ‌ها، پمپ‌ها و سنسورهای سطح.
* '''ماشین‌سازی:''' یکپارچه‌سازی سیستم‌های کنترل در ماشین‌آلات بسته‌بندی و چاپ.

== جمع‌بندی ==
پروتکل DeviceNet با وجود ظهور شبکه‌های پرسرعت مبتنی بر اترنت، همچنان به دلیل پایداری بالا و هزینه کم در سطح I/O، جایگاه خود را در صنعت حفظ کرده است. برای مهندسان برق و تکنسین‌های اتوماسیون، درک مفاهیم ولتاژ باس، مقاومت‌های انتها و آدرس‌دهی گره‌ها در این پروتکل برای نگهداری و عیب‌یابی سیستم‌های صنعتی حیاتی است.

== جستارهای وابسته ==
* [[CAN bus]]
* [[Common Industrial Protocol]]
* [[EtherNet/IP]]
* [[PLC]]
* [[منبع تغذیه صنعتی]]

== منابع ==
* ODVA, "DeviceNet Specifications", Edition 2.0.
* Rockwell Automation, "DeviceNet Media Design and Installation Guide".
* "Industrial Data Communications", Lawrence M. Thompson.

[[رده:شبکه‌های صنعتی]]
[[رده:ناشناس]]