Curso Rede Devicenet

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REDES INDUSTRIAIS 
DeviceNet 
 
 
Abstract: 
The purpose of this essay is to provide our reader with a practical and complete overview of a 
DeviceNet industrial network, the facilities that this technology supplies, the differences involved in a 
conventional PLC application, from the equipment specification to the installation, in a clear and 
objective way, in order to enable even a person who has never seen it before to properly figure this 
technology and all required steps to implement it successfully. 
 
Resumo: 
Este artigo visa dar ao leitor uma visão prática e completa do que é uma rede industrial DeviceNet, as 
facilidades que a utilização deste tecnologia proporciona, as diferenças com relação a um projeto com 
cartões de PLC convencional desde a definição dos equipamentos até a instalação em campo, de 
uma maneira clara e objetiva de forma que uma pessoa que nunca teve contato com esta tecnologia 
tenha uma idéia bem definida dos passos necessários para implementar um projeto com sucesso. 
 
Palavras chaves: redes industriais, DeviceNet, protocolo CAN, projeto de rede, instalação. 
 
 
1 – INTRODUÇÃO: 
Grande parte dos projetos atuais de automação industrial incluem a tecnologia de redes industriais 
para os equipamentos de campo, e existentes no mercado vários protocolos disponíveis, sendo que 
abordaremos neste trabalho a rede DeviceNet, que possui um grande parque instalado no Brasil. 
 
O tema será abordado de forma simples de fácil compreensão focando sempre a instalação da rede 
onde o leitor encontrará informações desde o surgimento da rede DeviceNet até os requisitos de sua 
implementação física; incluindo a especificação dos equipamentos até sua instalação e start up da 
planta. 
 
Em levantamentos realizados em empresas de engenharia e industrias, podemos ver claramente as 
vantagens da utilização das redes industriais como fato irreversível, devido a inúmeras vantagens que 
a tecnologia trás, com destaque para a redução do custo de projeto, instalação e start up. Por outro 
lado podemos perceber a necessidade que o mercado tem hoje de profissionais que dominem a 
tecnologia, e possam raciocinar com base nas novas ferramentas proporcionadas pelas redes. 
 
2 - O PROTOCOLO CAN: 
A rede DeviceNet é baseada no protocolo CAN (Controller Area Network), desenvolvido pela Bosh 
nos anos 80 originalmente para aplicação automobilística, mais especificamente para a Mercedes, 
pois devido ao grande número de sensores utilizados tornando inviável o encaminhamento dos fios. 
 
Posteriormente a tecnologia aplicada para o uso industrial devido ao excelente desempenho 
alcançado, pois em um automóvel encontramos todas as características críticas das instalações 
industrias, com destaque para: altas temperaturas, umidade, ruídos eletromagnéticos. 
Ao mesmo tempo que necessitamos de alta velocidade e tempo de resposta reduzidos para a 
aplicação em tempo real e confiabilidade das informações, analogamente ao veículos com alto índice 
de eletrônica embarcada, como exemplo: freios ABS e airbag, altamente críticos em termos de 
confiabilidade e tempo de resposta. 
 
O protocolo CAN define uma metodologia de acesso ao meio físico MAC (Controle de Acesso ao 
Meio) e fornece como segurança bits de checagem CRC (Vistoria Redundante Cíclica), que detecta 
estruturas alteradas e erros. 
3 - A REDE DeviceNet: 
A rede DeviceNet é derivada da rede CAN, adaptada para operar ao nível de equipamentos desde os 
mais simples como sensores on/off e módulos I/O até os mais complexos, como interfaces homem-
máquinas e inversores de freqüência para controle de velocidade de motores. 
 
A rede DeviceNet possui protocolo aberto, tendo um expressivo número de fabricantes ofertando 
equipamentos, regulamentados via a associação OVDA (Open DeviceNet Vendor Association – 
www.odva.org), organização independente que tem o objetivo de divulgar, padronizar e difundir a 
tecnologia visando seu crescimento global. 
 
3.1 - Meio físico: 
A rede DeviceNet utiliza dois pares de fios, um deles para a comunicação e o outro para alimentação 
em corrente contínua dos equipamentos conectados a rede. Existe ainda uma blindagem externa dos 
pares, via fita de alumínio e a blindagem geral do cabo via malha trançada com fio de dreno. 
As cores dos fios são padronizadas, com o par de alimentação em vermelho (V+) e preto (V-) e o par 
de comunicação com branco para o sinal chamado de CAN High e azul para o CAN Low. 
 
Existem hoje 3 cabos disponíveis, o cabo tronco também conhecido por cabo grosso, que tem 
diâmetro externo de 12,5 mm, outro chamado de cabo fino com diâmetro externo de 7 mm e um 
terceiro chamado flat que possui um perfil chato para ser utilizado por conectores especiais com a 
tecnologia de perfuração visando reduzir o tempo de montagem. 
 
Os sinais de comunicação utilizam a técnica de tensão diferencial para os níveis lógicos, visando 
diminuir a interferência eletromagnética, que será igual nos dois fios e aliada a blindagem dos cabos, 
tende a conservar a integridade da informação. 
 
 
Figura 1 – Cabos utilizados na rede DeviceNet 
 
3.2 - Topologias: 
A rede DeviceNet admite somente a topologia com um cabo tronco (principal) e derivações 
executadas obrigatoriamente do cabo principal. A tabela abaixo ilustra as restrições quanto 
ao comprimento dos cabos em função a taxa de transmissão adotada para a troca dos 
dados na rede. 
 
Taxa de Transmissão Tipo de Cabo Função do Cabo 
125 kbits/s 250 kbits/s 500 kbits/s 
Cabo Grosso Tronco 500 m 250 m 100 m 
Cabo Fino Tronco 100 m 
Cabo Flat Tronco 380 m 200 m 75 m 
Cabo Fino Derivação individual 6 m 
Cabo Fino Σ Derivações 156 m 78 m 39 m 
Tabela 1 – Comprimento de redes aplicáveis em função da velocidade 
 
3.3 - Resistores de terminação: 
A rede DeviceNet requer resistores de terminação montados nos dois extremos do cabo principal da 
rede, que tem como função evitar a reflexão dos sinais, e deve ser montado com resistores de 121Ω 
¼ watt, conectado entre os dois fios do par de comunicação (azul e branco). 
Figura 2 – Método de
comunicação polled
3.4 Número de estações ativas: 
A rede admite 64 equipamentos ativos, endereçados de 0 a 63, porém sugerimos a utilização de no 
máximo 62 equipamentos, deixando os endereços 62 e 63 livres, sendo o 62 reservado para a 
interface de comunicação com o micro de configuração da rede e o endereço 63 para conexão de 
novos instrumentos, visto que este é o endereço default que os equipamentos saem de fábrica. 
 
3.5 Métodos de comunicação: 
O conceito de produtor - consumidor foi adotado pela rede DeviceNet, sendo que um elemento 
“produz” a informação no barramento e os elementos que necessitam desta informação a 
“consomem”, diferentemente da maioria dos protocolos em que a comunicação é única e 
exclusivamente entre dois elementos. 
O conceito produtor - consumidor visa eliminar troca de informações desnecessárias, e utiliza 
métodos de comunicação apropriados tais como: polled, strobed, change-of-state e cyclic. 
 
3.5.1 - Polled message: 
Neste método o mestre, no caso o cartão 
scanner da rede montado no controlador, 
gera uma mensagem de comando 
direcionada a um determinado escravo 
(ponto-a-ponto) e a resposta do escravo é 
direcionada ao mestre, portanto podemos 
perceber que para cada escravo o mestre 
gera uma requisição individual e recebe um 
pacote de informações do respectivo 
escravo. 
 
3.5.2 - Strobed message: 
Neste método o mestre gera uma 
requisição tipo mult-cast no barramento 
da rede e todos os escravos com 
comunicação strobed respondem um 
após o outro, portanto temos uma 
requisição geral do mestre e respostas 
individuais de cada escravo strobed; 
 
 
 
3.5.3 - Cyclic message: 
Neste método o escravo atualiza seus 
dados no mestre da rede em intervalos 
de tempo pré-definidos, e este método 
tem grande utilização em aplicaçõesonde a variação de determinado ponto 
não necessita de atualização 
instantânea; 
 
 
3.5.4 - Change of state: 
Neste caso o escravo irá enviar seus 
dados ao mestre somente quando houver 
mudança de estado de suas entradas, e 
quando o escravo é configurado para 
trabalhar com método COS ele tem um 
recurso de comunicação cíclica para 
indicar ao mestre que ele está na rede e 
funcionando corretamente, sendo este 
recurso conhecido como heartbreaker. 
 
Figura 3 – Método de
comunicação strobed 
Figura 4 – Método de
comunicação cyclic 
Figura 5 – Método de 
comunicação change 
of state 
 
3.5 - Protocolo: 
As regras da comunicação serial na rede DeviceNet são complexas e envolvem mensagens 
rotineiras, cíclicas e as mensagens de configuração e diagnósticos (acíclicas) dentre outras, na figura 
abaixo ilustramos um frame típico de troca de dados: 
 
 
Figura 6 – Frame de dados da rede DeviceNet 
 
Sem se aprofundar nos significados de cada bit deste frame, destacamos apenas o campo de dados 
que pode conter de 1 a 8 bytes de informação, e normalmente é suficiente para as trocas de dados 
de módulos I/O distribuídos, e demais equipamentos da rede. 
 
Caso necessário a informação pode ser sub dividida em vários frames, pois existem equipamentos 
que necessitam trocar mais informações, tais como: interfaces homem / máquina, inversores de 
freqüência, etc. 
 
4 - PROJETO DA REDE DeviceNet: 
Como ponto crucial uma instalação DeviceNet bem sucedida é a elaboração do projeto de instalação 
da rede, que deve contemplar os conceitos básicos tais como: topologia, comprimento de cabos, 
número de estações ativas, queda de tensão ao longo da linha, utilização da banda de comunicação 
dentre outros, onde destacamos: 
 
4.1 - Topologia da rede: 
Na definição da topologia deve-se verificar o tamanho total do cabo tronco e derivações, para que 
não ultrapasse os limites estabelecidos, a localização dos equipamentos na rede, endereçamentos, 
identificação dos vários trechos de cabos e localização dos terminadores da rede. 
Figura 7 – Verificação comprimento da rede 
4.2 - Alimentação da rede: 
A rede DeviceNet necessita de alimentação de 24Vcc e a posição onde a fonte na rede deve ser 
definida após um estudo criterioso. 
Aplicações com fonte única deve-se tentar seu posicionamento próximo ao centro de carga evitando 
a deterioração da tensão ao longo da linha evitando que os escravos recebam tensões inferiores a 
que possam efetivamente operar. 
 
Deve-se conferir através da formula abaixo as tensões que efetivamente ocorrerão em cada 
equipamento, e caso necessário deve-se adotar uma posição diferente para a fonte: 
 
U = ρ x L x I; 
sendo: 
U – Tensão em volts; 
L – Comprimento do cabo em metros; 
I – Corrente em ampères; 
ρ - De acordo com a tabela ao lado; 
 
No caso de uma fonte não conseguir atender todos os equipamentos da rede, existe a possibilidade 
de utilização de mais de uma fonte, e isto é feito separando os trechos interrompendo somente o fio 
vermelho do cabo, conforme é ilustrado na figura abaixo: 
Figura 8 – Utilização de mais de uma fonte na rede DeviceNet 
 
4.3 - Aterramento da rede: 
A rede DeviceNet, assim como a grande 
maioria das redes industriais, deve ser 
aterrada em um único ponto, 
independentemente do número de fontes, e 
no ponto que o aterramento for feito deve-se 
interligar a malha e o negativo da fonte (V-), 
conforme é ilustrado na figura ao lado: 
Outro detalhe a ser observado no item 
aterramento é que conforme foi apresentado 
anteriormente, o cabo da rede DeviceNet 
possui um fio de dreno para interligar a malha 
do cabo quando a rede passar por caixas de 
distribuições. 
 
Figura 9 – Aterramento de uma rede DeviceNet 
Tipo de cabo Resistividade do cabo 
Cabo Grosso 0,015 Ω/m 
Cabo Fino 0,069 Ω/m 
Cabo Flat 0,019 Ω/m 
4.4 Encaminhamento do cabo da rede: 
O cabo da rede pode estar junto com os cabos de toda instrumentação, devendo ser evitado somente 
o encaminhamento junto com cabos de motores e alta tensão, evitando a indução de ruídos de 
grande porte na rede. 
 
5 - INSTALAÇÃO DA REDE DeviceNet: 
Outro ponto fundamental para o bom funcionamento de uma rede industrial, seja ela DeviceNet ou 
não, é a execução exata e bem feita do projeto previamente elaborado, com a identificação de todos 
os cabos, fios e bornes sempre compatíveis com a documentação, pois teremos vários equipamentos 
ligados a um mesmo cabo e somente com sua identificação adequada pode-se saber quais 
equipamentos existem no campo, onde destacamos os cuidados com: 
 
5.1 - Fidelidade ao projeto: 
A rede deve ser instalada de acordo com todos os pontos definidos no projeto, como topologia, 
identificação dos cabos, posicionamento da fonte, encaminhamento dos cabos e aterramento. 
 
5.2 - Interligação dos instrumentos: 
Este ponto é crucial para o bom funcionamento da rede, pois não podemos esquecer que em uma 
rede DeviceNet poderemos ter até 64 instrumentos utilizando o mesmo meio físico ou seja o mesmo 
cabo e o que é pior com 5 condutores. 
Se a interligação não for feita com o capricho necessário poderá ocorrer curto-circuitos ou mau 
contato que não são fáceis de se encontrar, portanto os profissionais que irão fazer a montagem 
elétrica dos instrumentos deverão estar capacitados e bem orientados. 
Os cuidados necessários envolvem: as pontas dos cabos, identificação dos fios, terminais adequados 
para os fios, bornes corretos, isolação do fio de dreno nos bornes, e a isolação das malhas dos cabos 
para evitar duplo aterramento nos instrumentos de campo. 
Figura 10 – Correta conexão cabo 
 
6 - CONFIGURAÇÃO DA REDE DeviceNet: 
A rede DeviceNet é uma rede de protocolo aberto, ou seja, existem vários fabricantes que podem 
fornecer equipamentos, portanto existem vários softwares configuradores de instrumentos, e para 
viabilizar a uniformização das configuração devem ser observados os seguintes pontos: 
 
6.1 - EDS: 
Como existem vários softwares configuradores e diversos 
fabricantes de equipamentos, o configurador da rede deve 
propiciar o setup básicos dos equipamentos e para tanto 
precisa “conhecer” o equipamento a ser configurado, e para 
isto existe o EDS, sigla de Electronic Data Sheet, ou seja, 
isto é um arquivo eletrônico, disponível nos sites dos 
fabricantes. 
O arquivo de EDS informa as características dos 
instrumento, tais como: tipo, modelo, método de 
comunicação, memória a ser utilizada, pontos a serem 
configurados, etc. 
O arquivo, o mesmo deve ser instalado no software 
conforme procedimentos específico de cada padrões que 
passa a reconhecer o equipamento e disponível para as 
configurações necessárias. 
 
Figura 11 – Ilustração de um arquivo EDS 
 
6.2 - Scan List: 
O software de configuração deve instruir o controlador e a placa de scanner, que se comunica com a 
rede, sobre todos os equipamentos que compõem a rede. 
Deve-se identificar os equipamentos por seu endereço na rede, que pode ser configurado via 
dipswitch ou ainda através do software de configuração da rede. 
Os equipamentos normalmente possuem um led de status no escravo que indica que se o mesmo 
esta com o endereço correto e no scan list, o led estará verde se o endereço estiver correto, se o 
endereço não estiver no scan list o led ficará verde piscando e caso haja endereços repetidos, o led 
ficará vermelho; 
Figura 12 – Led de status da rede 
 
6.3 - Memória: 
Após definido o scan list, deve-se definir o espaço de memória no scanner para cada elemento, e o 
espaço para cada escravo será definido com base no número de bytes que o escravo necessita para 
as entradas e saídas, e este endereço definido é o que irá ser usado em toda a programação da 
estratégia de controle da planta. 
 
7 – CONCLUSÃO: 
A rede DeviceNet oferece aos usuários grandes benefícios, pois concilia todos as características deuma rede industrial com baixo custo de instalação e diagnóstico remoto, e tem a programação similar 
ao do PLC convencional, não trazendo nenhuma dificuldade, além de oferecer uma gama muito 
grande de fabricantes de equipamentos. 
Outro ponto muito importante que a observar é a importância de termos um projeto bem feito e 
principalmente uma instalação de acordo com os requisitos que uma rede industrial necessita, sendo 
que observado estes pontos o usuário não terá nenhum tipo de problema na utilização desta 
tecnologia. 
Esperamos ter informado o usuário de automação industrial que ainda não teve oportunidade de ter 
contato com esta tecnologia, lembrando dos pontos a observar para obter uma instalação bem 
sucedida. 
 
AGRADECIMENTOS: 
Agradecemos aos departamentos de Engenharia de Aplicações, Marketing e Engenharia de 
Desenvolvimento da Sense que tornaram este trabalho possível. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS: 
Curso de Redes Industriais: DeviceNet, Sense Eletrônica Ltda, 73 páginas 
ODVA, www.odva.com.br 
 
DADOS DOS AUTORES: 
Engo Marco Aurélio D. G. Padovan 
Engenheiro de Redes 
Sense Eletrônica Ltda 
E-mail: padovan@sense.com.br 
 
Engo Ricardo Rossit 
Gerente de Engenharia de Aplicações 
Sense Eletrônica Ltda 
E-mail: rossit@sense.com.br