現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)-第5章-DeviceNet-現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用-教學(xué)課件

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用第5講胡青松2024/4/2512、DeviceNet簡(jiǎn)介DeviceNet是二十世紀(jì)九十年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN總線技術(shù)的符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開放型通信網(wǎng)絡(luò)，它是一種低成本的通信總線。它既可以連接底端工業(yè)設(shè)備，又可連接像變頻器、操作員終端這樣的復(fù)雜設(shè)備。它將工業(yè)設(shè)備（如限位開關(guān)、光電傳感器、閥組、馬達(dá)啟動(dòng)器、過程傳感器、變頻驅(qū)動(dòng)器、面板顯示器和操作員接口等）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消除了昂貴的硬接線成本。（見圖）直接互連性改善了設(shè)備間的通信，同時(shí)又提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。2024/4/2542024/4/255DeviceNet是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，它在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時(shí)，減少了硬接線和安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間。它是分布式控制系統(tǒng)的理想解決方案。這種網(wǎng)絡(luò)雖然是工業(yè)控制網(wǎng)的低端網(wǎng)絡(luò)，通信速率不高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不太大，但它采用了先進(jìn)的通信概念和技術(shù)，具有低成本、高效率、高性能、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。DeviceNet規(guī)范還允許制造商提供電子數(shù)據(jù)文檔（EDS），以文件的形式記錄的一些具體操作參數(shù)信息，便于在配置設(shè)備時(shí)使用。便于第三方產(chǎn)品連接到DeviceNet上。2、DeviceNet簡(jiǎn)介2024/4/256DeviceNet可以提供低端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的低成本解決方案低端設(shè)備的智能化主/從以及對(duì)等通訊的能力DeviceNet有兩個(gè)主要的用途傳送與低端設(shè)備相關(guān)聯(lián)的面向的控制信息傳送與被控系統(tǒng)間接關(guān)聯(lián)的其他信息例如配置參數(shù)2024/4/2571、同一網(wǎng)段上最多可以容納64個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持的I/O數(shù)量沒有限制。2、采用主干-分支結(jié)構(gòu)。3、三種可選數(shù)據(jù)傳輸速率：125kbit/s、250kbit/s和500kbit/s。網(wǎng)絡(luò)端到端距離會(huì)因網(wǎng)絡(luò)速度的不同而有所變化。4、DeviceNet使用的通信模式是消息產(chǎn)生者(Producer)和消息使用者(Consumer)，消息產(chǎn)生者一次發(fā)送的數(shù)據(jù)可被多個(gè)消息使用者使用從而更有效的傳送數(shù)據(jù)。5、采用帶非破壞性逐位仲裁的載波偵聽多址訪問（CarrievSenseMultipleAccessWithNondestructNondestructiveBit-WiseArbitration—CSMA/NBA）總線技術(shù)。DeviceNet的主要技術(shù)特點(diǎn)2024/4/2586、支持位選通（Bit-Atrobe）、輪詢（Poll）、狀態(tài)改變（ChangeofState）和循環(huán)（cylic）的通信方式。7、DeviceNet使用的通信協(xié)議為11位標(biāo)識(shí)符，標(biāo)識(shí)符ID分成四個(gè)消息組，各有不同用途，總線上的設(shè)備監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上消息，當(dāng)設(shè)備辨識(shí)出正確的標(biāo)識(shí)符后，將接受該消息8、采用CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，采用CAN控制芯片，得到國(guó)際上主要芯片制造商的支持。9、采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果。具有通信錯(cuò)誤分級(jí)檢測(cè)機(jī)制及通信故障的自動(dòng)判別和恢復(fù)功能。10、通信介質(zhì)為獨(dú)立雙絞線，總線信號(hào)與電源承載于同一電纜。DeviceNet的主要技術(shù)特點(diǎn)2024/4/259

11、支持設(shè)備熱插拔，可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（不用中斷網(wǎng)絡(luò)就可以解除節(jié)點(diǎn)），在線修改網(wǎng)絡(luò)配置。12、接入DeviceNet的設(shè)備可選擇光隔離設(shè)計(jì)，由外部供電的設(shè)備與總線供電的設(shè)備共享總線電纜。13、總線的電源結(jié)構(gòu)和容量可調(diào)，以滿足各分類應(yīng)用的需要，每個(gè)電源的最大容量為16A。電源插頭可以連接符合DeviceNet標(biāo)準(zhǔn)的不同制造商的供電裝置，內(nèi)置式過載保護(hù)。DeviceNet的主要技術(shù)特點(diǎn)2024/4/2510DeviceNet的主要特點(diǎn)和功能

2024/4/2511DeviceNet通訊DeviceNet協(xié)議最基本的功能是在設(shè)備及其相應(yīng)的控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，這種通信是基于面向連接的（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多點(diǎn)傳送）通訊模型建立的。這樣，DeviceNet既可以工作在主從模式，也可以工作在多主模式。DeviceNet的報(bào)文主要分為高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程報(bào)文（I/O報(bào)文）和低優(yōu)先級(jí)的管理報(bào)文(直接報(bào)文)。兩種類型的報(bào)文都可以通過分段模式來傳輸不限長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。2024/4/2512所謂的“預(yù)定義主/從連接集”適用于簡(jiǎn)單的DeviceNet從站設(shè)備。作為DeviceNet協(xié)議的子集，它支持從主站到從站傳送的直接報(bào)文，輪詢I/O報(bào)文，位選通I/O報(bào)文以及由從站向主站傳送的狀態(tài)變化/循環(huán)I/O報(bào)文?！胺沁B接報(bào)文管理端口（UCMM）”以及動(dòng)態(tài)生成“直接及I/O連接”則適用于從站比較復(fù)雜的情況，這些從站可支持多個(gè)主站并能與其他設(shè)備維持點(diǎn)到點(diǎn)互聯(lián)。設(shè)備啟動(dòng)報(bào)文和設(shè)備關(guān)閉報(bào)文是特別為安全相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“離線連接設(shè)置”則簡(jiǎn)化了對(duì)非常規(guī)組件的配置工作。DeviceNet的通信和應(yīng)用都是基于對(duì)象模型的。預(yù)先定義好的對(duì)象簡(jiǎn)化了不同廠商的不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。通過建立不同設(shè)備的子集，用戶可以從進(jìn)一步的規(guī)范化中獲益。2024/4/2513DeviceNet標(biāo)準(zhǔn)化DeviceNet總線的組織機(jī)構(gòu)是“開放式DeviceNet供貨商協(xié)會(huì)”（ODVA）。ODVA是一個(gè)獨(dú)立組織，制定并管理著DeviceNet規(guī)范（DeviceNetSpecification），促進(jìn)DeviceNet在全球的推廣和應(yīng)用。中國(guó)的ODVA機(jī)構(gòu)設(shè)在上海電器科學(xué)研究所。DeviceNet規(guī)范定義了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范分為兩卷，內(nèi)容如下：2024/4/2514卷1：DeviceNet通信協(xié)議和應(yīng)用（第7層—應(yīng)用層）。CAN以及它在DeviceNet中的應(yīng)用（第2層—數(shù)據(jù)鏈路層）DeviceNet物理層和介質(zhì)（第1層—物理層）卷2：為實(shí)現(xiàn)同類產(chǎn)品之間的互操作性和可互換性進(jìn)行設(shè)備描述2024/4/2515除第7層（應(yīng)用層）外，DeviceNet規(guī)范還對(duì)一部分第1層（收發(fā)器）以及第0層（傳輸介質(zhì)）進(jìn)行了規(guī)定，這就為DeviceNet節(jié)點(diǎn)的物理連接提供了標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)議對(duì)連接器、電纜類型、電纜長(zhǎng)度以及基于通信的顯示、操作元素及其相應(yīng)的封裝形式等等都進(jìn)行了規(guī)定。和CANopen協(xié)議相比較后可以看出，兩種協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)相類似的功能，但DeviceNet更強(qiáng)調(diào)不同的優(yōu)先權(quán)。CANopen的通信機(jī)制更加簡(jiǎn)單，從而可以降低設(shè)備的復(fù)雜程度。使用DeviceNet可以提供更高的安全性，但這也需要耗用更多的資源。2024/4/2516媒體訪問控制（MAC）邏輯鏈路控制（LLC）應(yīng)用層物理層信號(hào)（PLS）傳輸介質(zhì)媒體訪問單元（MAU）5.2DeviceNet的網(wǎng)絡(luò)模型圖1DeviceNet協(xié)議層次結(jié)構(gòu)ISO物理層（層1）ISO介質(zhì)層（層0）ISO數(shù)據(jù)鏈路層（層2）ISO應(yīng)用層（層7）2024/4/2517DeviceNet與CAN的聯(lián)系DeviceNet建立在CAN協(xié)議基礎(chǔ)上沿用CAN物理層信號(hào)和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議自定義應(yīng)用層和物理訪問單元協(xié)議增加有關(guān)傳輸介質(zhì)的協(xié)議規(guī)范2024/4/2518DeviceNet與CAN的聯(lián)系媒體訪問控制（MAC）邏輯鏈路控制（LLC）應(yīng)用層物理層信號(hào)（PLS）傳輸介質(zhì)媒體訪問單元（MAU）DeviceNet協(xié)議規(guī)范CAN協(xié)議規(guī)范DeviceNet協(xié)議規(guī)范圖2DeviceNet中CAN的活動(dòng)范圍2024/4/2519DeviceNet各層簡(jiǎn)介——介質(zhì)層DeviceNet的介質(zhì)層主要定義了傳輸介質(zhì)的電氣及機(jī)械接口，總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)元件。具體包括：系統(tǒng)接地粗纜和細(xì)纜混合結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接地電源分配2024/4/2520DeviceNet各層簡(jiǎn)介——物理層DeviceNet的物理層包括兩部分：物理層信號(hào)（PLS）媒體訪問單元（MAU）2024/4/2521物理層信號(hào)（PLS）：采用CAN的物理層信號(hào)。DeviceNet各層簡(jiǎn)介——物理層媒體訪問單元（MAU）包括：收發(fā)器連接器誤接線保護(hù)電路調(diào)壓器光隔離器2024/4/2522DeviceNet各層簡(jiǎn)介——數(shù)據(jù)鏈路層DeviceNet數(shù)據(jù)鏈路層遵循CAN協(xié)議規(guī)范，通過CAN控制芯片實(shí)現(xiàn)。媒體訪問控制子層（MAC）－目標(biāo)層邏輯鏈路控制子層（LLC）－傳送層其中MAC是通信協(xié)議的核心部分。2024/4/2523DeviceNet各層簡(jiǎn)介——數(shù)據(jù)鏈路層MAC子層的功能主要是傳送規(guī)則，即：控制幀結(jié)構(gòu)執(zhí)行仲裁錯(cuò)誤檢測(cè)出錯(cuò)標(biāo)定故障界定2024/4/2524DeviceNet各層簡(jiǎn)介——數(shù)據(jù)鏈路層LLC子層的主要功能是：為數(shù)據(jù)傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供服務(wù)控制報(bào)文濾波，報(bào)文處理為恢復(fù)管理和通知超載提供信息提供應(yīng)用層的接口2024/4/2525DeviceNet各層簡(jiǎn)介——應(yīng)用層DeviceNet應(yīng)用層定義了傳輸數(shù)據(jù)的語法和語義，大大增強(qiáng)了總線通信連接能力，降低了硬件成本。規(guī)范詳細(xì)定義了連接、報(bào)文傳送和數(shù)據(jù)分割等方面的內(nèi)容，采用的是CIP（CommonIndustrialProtocal）。應(yīng)用層主要功能：建模設(shè)備描述功能2024/4/25265.3.1.媒體訪問單元2024/4/25271.收發(fā)器傳送和接收CAN信號(hào)的物理組件選擇收發(fā)器必須保證符合DeviceNet規(guī)范例如：Philips的82C250和82FC251就是常見的兩款兼容DeviceNet協(xié)議的CAN總線收發(fā)器2024/4/25282.誤接線保護(hù)(MWP)DeviceNet要求結(jié)點(diǎn)能承受連接器上5根線的各種組合的接線錯(cuò)誤。2024/4/25293.接地隔離問題為防止地線形成回路，DeviceNet網(wǎng)絡(luò)必須只在一處接地，任一設(shè)備都必須有接地隔離柵2024/4/25304.非隔離的物理層如果結(jié)點(diǎn)含有非隔離物理層，該結(jié)點(diǎn)的所有部件必須或以V-為參考接地，或者接地隔離。2024/4/25315.隔離的物理層在帶隔離物理層的結(jié)點(diǎn)內(nèi)，其中一部分部件不以DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的V-為接地參考，而是連接到接地點(diǎn)。2024/4/25325.3.2.傳輸介質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)*：干線—分支結(jié)構(gòu)終端電阻：固定規(guī)格、必須安裝在干線兩端連接器*：保證不切斷網(wǎng)絡(luò)即可移走設(shè)備設(shè)備分接頭：設(shè)備端子與干線的連接點(diǎn)電源分接頭*：電源與干線的連接點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接地*：靠近網(wǎng)絡(luò)物理中心處一點(diǎn)接地臨時(shí)終端支持2024/4/2533拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2024/4/2534DeviceNet只允許在支線上有分支結(jié)構(gòu)；在設(shè)備連接方式上，可靈活選用開放式和密封式的連接器；網(wǎng)絡(luò)干線的長(zhǎng)度有數(shù)據(jù)傳輸速率和所使用的電纜類型決定；DeviceNet允許在干線系統(tǒng)中混合使用不同類型的電纜。2024/4/2535電源分接頭2024/4/25365.3.3.物理層信號(hào)采用CAN的物理層信號(hào)邏輯電平的物理狀態(tài)

隱性—邏輯0—電位差0V 顯性—邏輯1—電位差2.5V2024/4/25375.4DeviceNet的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是完成兩個(gè)相連的機(jī)器數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行可靠、有效通信的方法。數(shù)據(jù)鏈路層，負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)層向物理層發(fā)送數(shù)據(jù)幀（存放數(shù)據(jù)的有組織的邏輯結(jié)構(gòu)）。在接收端，將來自物理層的比特流打包為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)鏈路層通過物理層從一臺(tái)計(jì)算機(jī)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)無差錯(cuò)的傳輸數(shù)據(jù)幀，允許網(wǎng)絡(luò)層通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行虛擬無差錯(cuò)傳輸。2024/4/2538Devicenet的數(shù)據(jù)鏈路層Devicenet的數(shù)據(jù)鏈路層遵循CAN協(xié)議規(guī)范，并通過CAN控制器芯片實(shí)現(xiàn)。Devicenet的數(shù)據(jù)鏈路層分為媒體訪問控制（MAC）子層和邏輯鏈路控制（LLC）子層。傳送規(guī)則，亦即控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯(cuò)誤檢測(cè)、出錯(cuò)標(biāo)定和故障界定。為數(shù)據(jù)傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供服務(wù)，確認(rèn)由LLC子層接受的報(bào)文實(shí)際已被接受，并為恢復(fù)管理和通知超載提供信息2024/4/2539CAN在MAC子層定義了四種幀格式：數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀超載幀出錯(cuò)幀MAC子層介紹在Devicenet上傳輸數(shù)據(jù)。由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC域、ACK域和幀結(jié)束構(gòu)成用來進(jìn)行數(shù)據(jù)流的控制在Devicenet中沒使用，也沒禁用用于錯(cuò)誤和意外情況的處理。由不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出的場(chǎng)和錯(cuò)誤定界符場(chǎng)構(gòu)成2024/4/2540LLC數(shù)據(jù)幀由三個(gè)位場(chǎng)組成： 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)、DLC場(chǎng)和LLC數(shù)據(jù)場(chǎng)。LLC遠(yuǎn)程幀由兩個(gè)位場(chǎng)組成： 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)和DLC場(chǎng)。LLC子層包括三個(gè)功能：幀接收濾波超載通告恢復(fù)管理LLC子層介紹2024/4/2541主要功能數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放幀的分屆和同步差錯(cuò)檢測(cè)和控制順序控制及層內(nèi)管理流量控制數(shù)據(jù)鏈路層傳送幀2024/4/2542主要功能為何分幀？1.分幀可減少差錯(cuò)擴(kuò)散;設(shè)信道誤碼率為\alpha,分幀幀長(zhǎng)為f,則誤偵率為1-(1-\alpha)^f,分幀有額外負(fù)擔(dān),所以需要權(quán)衡2.分幀可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用; 綜合而言,資源效率、信道狀況和糾錯(cuò)形式是分幀與否的根本原因2024/4/2543什么是幀同步？

接收方要檢查校驗(yàn)和，就必須能從物理層收到的比特流中明確區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束在什么地方。這是一個(gè)看起來簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來卻并不容易的問題。這個(gè)問題就是幀同步。主要功能2024/4/2544主要功能幀同步的四種方法：

2024/4/2545為什么需要差錯(cuò)檢測(cè)和糾正？

全部把差錯(cuò)控制交給上層容易降低效率。設(shè)端到端傳輸經(jīng)過n個(gè)鏈路,誤幀率為f_e，則：沒有鏈路層差錯(cuò)控制所消耗的額外重傳資源為n*f_e,有鏈路層差錯(cuò)控制誤幀的檢測(cè)時(shí)間減少n倍以上,所消耗的額外重傳資源為f_e主要功能2024/4/2546 流量控制： 假設(shè)：鏈路是理想化的，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會(huì)出錯(cuò)也不會(huì)丟失。 協(xié)議思想：協(xié)調(diào)、控制接收方、發(fā)送方的速度主要功能DATA1DATA0ACKACKACKDATA2協(xié)議算法等待；將收到的數(shù)據(jù)幀上交主機(jī)；發(fā)送應(yīng)答信息；轉(zhuǎn)到第一步發(fā)出一幀；等待；直到收到ACK才發(fā)送下一幀發(fā)送方接收方2024/4/25475.5.1DeviceNet的連接和報(bào)文組DeviceNet通過一系列參數(shù)和屬性對(duì)連接進(jìn)行描述，不僅允許預(yù)先設(shè)置或取消連接，也允許動(dòng)態(tài)建立或撤消連接，使通信具有更大的靈活性。連接標(biāo)識(shí)符：MACID，MessageIDDeviceNet的報(bào)文分組2024/4/2548DeviceNet的報(bào)文分組2024/4/2549（1）報(bào)文組1在組1的傳輸中，總線訪問優(yōu)先權(quán)被均勻地分配到網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備上。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)組1報(bào)文進(jìn)行CAN總線訪問仲裁時(shí)，小數(shù)字的組1報(bào)文ID值的報(bào)文將贏得仲裁，并獲得總線訪問權(quán)。

如果兩個(gè)或多個(gè)messageID的組1報(bào)文進(jìn)行仲裁，那么來自MACID值較低的設(shè)備的發(fā)送將贏得仲裁。2024/4/2550（2）報(bào)文組2在組2內(nèi)，MACID可以是源也可以是目的，進(jìn)行組2連接時(shí)要確定源還是目的。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)組2報(bào)文進(jìn)行CAN總線訪問仲裁時(shí)，MACID數(shù)值較小的報(bào)文將獲得總線訪問權(quán)。2024/4/2551（3）

報(bào)文組3在組3內(nèi)，報(bào)文ID描述了一個(gè)特定端點(diǎn)交換的各種組3報(bào)文。動(dòng)態(tài)建立的顯示報(bào)文連接在組3傳輸，并將（響應(yīng)）和/或（請(qǐng)求）置于CAN標(biāo)識(shí)區(qū)的組3報(bào)文ID部分。這些報(bào)文被認(rèn)為是未連接顯示報(bào)文，它由未連接報(bào)文管理器（UCMM）進(jìn)行處理。

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)組3報(bào)文進(jìn)行CAN總線訪問仲裁時(shí)，MACID數(shù)值較小的報(bào)文將獲得總線訪問權(quán)。

2024/4/2552（4）報(bào)文組4在組4中，報(bào)文ID2C-2F將全部用于離線連接組報(bào)文。

顯示報(bào)文連接是無條件點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。

動(dòng)態(tài)I/O連接是通過先前建立的顯示報(bào)文連接的連接分類接口而建立的?？梢允屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)也可以是多點(diǎn)連接。2024/4/2553動(dòng)態(tài)I/O連接所必須完成的任務(wù)（1）與將建立I/O連接的一個(gè)端點(diǎn)建立顯示報(bào)文連接。（2）通過向DeviceNet連接分類發(fā)送一個(gè)創(chuàng)建請(qǐng)求來創(chuàng)建一個(gè)I/O連接對(duì)象。（3）配置連接實(shí)例。（4）應(yīng)用I/O連接對(duì)象執(zhí)行的配置。（5）在另一個(gè)端點(diǎn)重復(fù)這一步驟。2024/4/2554應(yīng)用對(duì)象鏈路生產(chǎn)對(duì)象鏈路消費(fèi)對(duì)象鏈路生產(chǎn)對(duì)象鏈路消費(fèi)對(duì)象鏈路消費(fèi)對(duì)象鏈路生產(chǎn)對(duì)象鏈路消費(fèi)對(duì)象鏈路生產(chǎn)對(duì)象應(yīng)用對(duì)象應(yīng)用對(duì)象客戶機(jī)傳輸分類2或3連接對(duì)象客戶機(jī)傳輸分類2或3連接對(duì)象服務(wù)器傳輸分類2或3連接對(duì)象服務(wù)器傳輸分類2或3連接對(duì)象MACID＝9MACID＝11查詢命令信息CID=44D查詢命令信息

CID=3C9查詢命令信息CID=45D查詢命令信息

CID=3CB連接示意圖MACID=012024/4/2555DeviceNet連接的特點(diǎn)

（1）建立連接就是明確一個(gè)信息交換關(guān)系，明確信息源，目的地址，所使用的信息通道及識(shí)別這個(gè)信息的11bit標(biāo)識(shí)符。（2）

連接是單方向的，如果需要雙向交換，要建立兩個(gè)連接。（3）一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)MACID，但在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上可以對(duì)多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立連接，也可以對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)建立多個(gè)連接。（4）DeviceNet對(duì)連接定義了多種屬性，通過屬性的定義規(guī)定一個(gè)連接的行為。（5）連接可以動(dòng)態(tài)建立和撤消。

2024/4/25565.5.2DeviceNet的報(bào)文DeviceNet定義了兩種報(bào)文：I/O報(bào)文和顯式報(bào)文I/O報(bào)文適用于實(shí)時(shí)性要求高和面向控制的數(shù)據(jù)，它提供了在報(bào)文發(fā)送過程和多個(gè)報(bào)文接收過程之間的專用通信路徑。通常使用優(yōu)先級(jí)高的連接標(biāo)識(shí)符，通過一點(diǎn)或多點(diǎn)連接進(jìn)行信息交換。I/O報(bào)文有時(shí)也稱為隱式報(bào)文，由于它的數(shù)據(jù)域中常常不包含協(xié)議信息，因而節(jié)點(diǎn)處理這些報(bào)文所需的時(shí)間大大縮短。顯式報(bào)文適用于設(shè)備間多用途的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)報(bào)文傳遞。一個(gè)顯示報(bào)文的分段包括報(bào)文頭，分段協(xié)議，分段報(bào)文體三部分。2024/4/25575.5.3UCMM服務(wù)未連接報(bào)文管理器（UCMM）提供動(dòng)態(tài)建立顯式報(bào)文連接。UCMM處理兩種服務(wù)：一是打開顯示報(bào)文連接，建立一個(gè)顯示報(bào)文連接；二是關(guān)閉連接服務(wù)代碼，刪除一個(gè)連接對(duì)象并解除所有相關(guān)資源。2024/4/2558UCMM相關(guān)的術(shù)語（1）具有UCMM功能的設(shè)備（2）僅限組2服務(wù)器：無UCMM功能，必須通過預(yù)定義主/從連接組建立通信的從機(jī)(服務(wù)器)。（3）僅限組2客戶機(jī)：僅作為組2客戶機(jī)對(duì)組2服務(wù)器進(jìn)行操作的設(shè)備。2024/4/25595.5.4.DeviceNetI/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式位選通方式：主站發(fā)送8B廣播報(bào)文，通過位的標(biāo)識(shí)，指定要求響應(yīng)的從設(shè)備輪詢方式：主站以一定周期發(fā)送報(bào)文到從設(shè)備循環(huán)方式：根據(jù)設(shè)備信號(hào)發(fā)生快慢，設(shè)定一個(gè)循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的時(shí)間間隔狀態(tài)改變方式：僅當(dāng)主站或從站狀態(tài)改變時(shí)進(jìn)行通信2024/4/2560位選通方式利用8B，64個(gè)二進(jìn)制位值對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上的64個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過位的標(biāo)識(shí)，指定要求響應(yīng)的從設(shè)備主站向網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)從站發(fā)送1位輸出數(shù)據(jù)，選中從站向主站回應(yīng)：返回最大8字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息8B廣播報(bào)文中，最低字節(jié)最低位分配給MACID(媒體訪問控制符)=0，最高字節(jié)最高位分配給MACID=632024/4/2561位－選通命令

主機(jī)通過位選通命令向從機(jī)發(fā)送(每個(gè)從站一個(gè)位)，表示是否需要它發(fā)送數(shù)據(jù)。選中的從機(jī)向主機(jī)返回最大8個(gè)字節(jié)輸入數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)信息。MACID=9從機(jī)接近開關(guān)MACID=11從機(jī)接近開關(guān)MACID=12從機(jī)接近開關(guān)MACID=13從機(jī)接近開關(guān)MACID=62從機(jī)接近開關(guān)012…...910111213141516…...616263PLC掃描器主機(jī)MACID=01位-選通命令的數(shù)據(jù)部分位碼2024/4/2562輪詢方式I/O報(bào)文以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，依次直接發(fā)送到從設(shè)備主站可將任意數(shù)量的數(shù)據(jù)發(fā)送到從設(shè)備輪詢命令報(bào)文是由主站發(fā)往從站的命令和數(shù)據(jù)。從站可以忽略命令、消費(fèi)命令和數(shù)據(jù)或僅消費(fèi)命令而忽略數(shù)據(jù)輪詢響應(yīng)報(bào)文是從站對(duì)輪詢命令的應(yīng)答2024/4/2563輪詢命令/響應(yīng)通過輪詢命令和響應(yīng)可以在主機(jī)與從機(jī)之間雙方傳遞任意數(shù)量的數(shù)據(jù)。輪詢命令是從主機(jī)發(fā)往從機(jī)的命令和輸出數(shù)據(jù)。響應(yīng)是從機(jī)接到主機(jī)的輪詢命令后的回答，它可以設(shè)置為下列動(dòng)作：*忽略查詢命令*消費(fèi)查詢命令和輸出數(shù)據(jù)*消費(fèi)查詢命令僅把當(dāng)成一個(gè)觸發(fā)信息，但忽略輸出數(shù)據(jù)。2024/4/2564循環(huán)利用主站或從站的循環(huán)產(chǎn)生觸發(fā)器，來觸發(fā)數(shù)據(jù)的傳遞循環(huán)報(bào)文可以有應(yīng)答或無應(yīng)答循環(huán)方式適用于一些模擬設(shè)備，可以根據(jù)設(shè)備信號(hào)發(fā)生的快慢，靈活設(shè)定循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的時(shí)間間隔，降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求循環(huán)可降低不必要的通信流和包處理只保證在模擬量輸入發(fā)生變化的可能時(shí)間內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，而不是不斷的快速采樣2024/4/2565狀態(tài)改變利用主站或從站的狀態(tài)改變產(chǎn)生觸發(fā)器，來觸發(fā)數(shù)據(jù)的傳遞狀態(tài)改變報(bào)文可以有應(yīng)答或無應(yīng)答狀態(tài)改變方式用于離散設(shè)備，有主站狀態(tài)改變和從站狀態(tài)改變的區(qū)分2024/4/25665.5.5.DeviceNet的對(duì)象模型一個(gè)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被看作是一個(gè)對(duì)象集合的模型化每個(gè)設(shè)備的組件分為組件屬性、服務(wù)和行為三部分?？砂慈缦聦?duì)象描述：連接對(duì)象、標(biāo)識(shí)對(duì)象、DeviceNet對(duì)象、報(bào)文路由對(duì)象、匯編對(duì)象、參數(shù)對(duì)象、應(yīng)用對(duì)象等。DeviceNet提供了MACID、類標(biāo)識(shí)符、實(shí)例標(biāo)識(shí)符和屬性標(biāo)識(shí)符2024/4/25672024/4/2568連接對(duì)象：DeviceNet產(chǎn)品至少包括兩個(gè)連接對(duì)象。每個(gè)連接對(duì)象代表網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間虛擬連接中的一個(gè)端點(diǎn)DeviceNet對(duì)象：具有節(jié)點(diǎn)地址或其MACID、波特率、主站MACID等屬性標(biāo)識(shí)對(duì)象：包括供貨商ID、設(shè)備型號(hào)、產(chǎn)品代碼、版本、序列號(hào)等信息報(bào)文路由對(duì)象：將顯示報(bào)文傳送給其他相應(yīng)對(duì)象匯編對(duì)象:將來自不同應(yīng)用對(duì)象的多個(gè)屬性編為一個(gè)屬性,以便一條報(bào)文發(fā)送參數(shù)對(duì)象:帶有設(shè)備配置參數(shù),提供訪問所有參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)工具。為可選項(xiàng)應(yīng)用對(duì)象:配備了匯編對(duì)象或參數(shù)對(duì)象的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)通常至少包含一個(gè)應(yīng)用對(duì)象。對(duì)象描述2024/4/25695.5.6.DeviceNet設(shè)備描述DeviceNet定義了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備模型，保證了不同制造商生產(chǎn)的同一類設(shè)備之間的互換性和互操作性設(shè)備描述包括：設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造（設(shè)備對(duì)象模型、設(shè)備行為詳細(xì)描述）I/O數(shù)據(jù)格式（數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容和格式、設(shè)備內(nèi)部的映射所表示的含義）可組態(tài)的屬性和公共接口（屬性如何被組態(tài)和組態(tài)數(shù)據(jù)的功能）允許制造商提供電子數(shù)據(jù)文檔（EDS）2024/4/2570DeviceNet對(duì)象模型設(shè)備中使用的對(duì)象組指設(shè)備的對(duì)象模型。同類設(shè)備必須具有相同的對(duì)象模型，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互操作性對(duì)象模型建立規(guī)則如下：1）標(biāo)識(shí)設(shè)備存在的所有對(duì)象類；2）表明各對(duì)象類中存在的實(shí)例數(shù)；3）說明對(duì)象是否影響設(shè)備的行為；4）定義每個(gè)對(duì)象的接口2024/4/2571DeviceNet對(duì)象模型內(nèi)容DeviceNet設(shè)備包括必須對(duì)象和可選對(duì)象。必須指定的對(duì)象類實(shí)例有：連接對(duì)象類、標(biāo)識(shí)對(duì)象類、DeviceNet對(duì)象類以及報(bào)文路由器對(duì)象類。DeviceNet對(duì)象模型同時(shí)必須指出哪些對(duì)象影響設(shè)備的行為，哪些設(shè)備不影響對(duì)象接口定義表明設(shè)備內(nèi)對(duì)象是如何連接的2024/4/2572例限位開關(guān)示例的對(duì)象模型2024/4/2573I/O數(shù)據(jù)格式設(shè)備I/O數(shù)據(jù)格式的定義等效于用于組合I/O數(shù)據(jù)的組合實(shí)例的定義。I/O組合可以是輸入或輸出型。一臺(tái)設(shè)備可以包含多個(gè)I/O組合I/O組合實(shí)例定義包括：I/O組合實(shí)例、I/O組合數(shù)據(jù)屬性的格式、I/O組合數(shù)據(jù)屬性分量映射2024/4/2574I/O組合實(shí)例定義I/O組合實(shí)例用實(shí)例編號(hào)、類型和名稱標(biāo)識(shí)I/O組合I/O組合數(shù)據(jù)屬性的格式遵循：大于1B的數(shù)據(jù)分量，低字節(jié)列在前面；小于1B的數(shù)據(jù)分量，在一個(gè)字節(jié)中右對(duì)齊；明確預(yù)留位的狀態(tài)例I/O組合實(shí)例例I/O組合數(shù)據(jù)屬性格式2024/4/2575I/O組合實(shí)例定義I/O組合數(shù)據(jù)屬性分量映射包括數(shù)據(jù)分量的分類、實(shí)例和屬性ID規(guī)范。如果有多個(gè)I/O組合實(shí)例，應(yīng)建立一個(gè)映射表

例I/O組合數(shù)據(jù)屬性分量映射2024/4/2576設(shè)備配置設(shè)備中的可配置參數(shù)直接影響設(shè)備的行為。同類設(shè)備必須以相同的方式動(dòng)作，所以必須具有相同的配置參數(shù)。如果設(shè)備具有擴(kuò)展功能，上電時(shí)，應(yīng)是該功能以某種形式默認(rèn)，以保證同類設(shè)備必須以相同的方式動(dòng)作到相同配置參數(shù)的公共接口必須一致設(shè)備配置的定義還包括：配置參數(shù)數(shù)據(jù)、每個(gè)參數(shù)對(duì)象實(shí)例的所有屬性值、EDS參數(shù)部分的所有值、參數(shù)對(duì)設(shè)備行為的影響、設(shè)備配置的公共接口等2024/4/2577擴(kuò)展的設(shè)備描述擴(kuò)展設(shè)備描述使制造商既能在設(shè)備描述中定義產(chǎn)品基本行為，又能提供擴(kuò)展功能，從而使其產(chǎn)品與對(duì)手競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)展描述不應(yīng)改變基本設(shè)備描述的定義，且擴(kuò)展功能不能與基本設(shè)備描述相沖突擴(kuò)展設(shè)備描述規(guī)則應(yīng)遵循：1）所有描述中的新對(duì)象、屬性和服務(wù)都是可選的2）設(shè)備上電時(shí)，所有新增屬性必須默認(rèn)3）不能改變基本I/O格式，但可以擴(kuò)展I/O格式4）不能改變基本配置，但可提供擴(kuò)展的配置參數(shù)5）附加組合實(shí)例只能定義在供應(yīng)商專用地址范圍2024/4/25785.5.7.DeviceNet預(yù)定義主/從連接DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中，許多對(duì)象的應(yīng)用情況很簡(jiǎn)單，常用主/從方式足以滿足要求。為節(jié)省成本、簡(jiǎn)化設(shè)備配置，DeviceNet定義了預(yù)定義主/從連接組和僅限組2的從站預(yù)定義主/從連接組用于預(yù)定義主/從連接通信，并預(yù)先定義好各報(bào)文組內(nèi)一些通信的功能。使用前，主站須通過預(yù)定義主/從連接組，分配請(qǐng)求服務(wù)和從站的應(yīng)答來明確主從關(guān)系，明確所采用的報(bào)文傳送機(jī)制（位選通、輪詢、狀態(tài)改變、循環(huán)、顯示）2024/4/2579預(yù)定義主/從連接組的標(biāo)識(shí)符分配預(yù)定義主/從連接組的標(biāo)識(shí)符分配過程中涉及的報(bào)文類型有：1）I/O位選通命令/響應(yīng)報(bào)文2）I/O輪詢命令/響應(yīng)報(bào)文3）I/O狀態(tài)改變/循環(huán)應(yīng)答報(bào)文4）I/O多點(diǎn)輪詢響應(yīng)報(bào)文5）顯式響應(yīng)/請(qǐng)求報(bào)文6）未連接響應(yīng)報(bào)文7）僅限組2未連接顯式響應(yīng)/請(qǐng)求報(bào)文8）重復(fù)MACID檢查報(bào)文2024/4/2580重復(fù)MACID檢查報(bào)文格式其中，R/R位為請(qǐng)求/響應(yīng)標(biāo)志；物理端口編號(hào)是分配給每個(gè)物理連接的一個(gè)識(shí)別值。制造商ID包含分配給報(bào)文發(fā)送設(shè)備的制造商識(shí)別碼；系列號(hào)包含由制造商分配給設(shè)備的系列號(hào)2024/4/25815.6DeviceNet組網(wǎng)組態(tài)配置所需軟硬件網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2582組態(tài)配置所需硬件24V直流電源掃描器模塊適配器模塊

DeviceNet到RS232串口的適配器1770-KFD2024/4/2583組態(tài)配置所需軟件DeviceNetManagerRSNetworxforDeviceNet2024/4/25845.6.2.網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2585網(wǎng)絡(luò)配置使用DeviceNet電纜將各模塊掛接至網(wǎng)絡(luò)，并用1770－KFD模塊連接計(jì)算機(jī)串口與DeviceNet。點(diǎn)擊打開配置軟件DeviceNetManager。2024/4/2586網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2587網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2588網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2589網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2590網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2591網(wǎng)絡(luò)配置FlexI/O外觀圖2024/4/2592網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2593網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2594網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2595網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2596網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2597網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2598網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/2599網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/25100網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/25101網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/25102網(wǎng)絡(luò)配置2024/4/251035.7DeviceNet應(yīng)用實(shí)例DeviceNet進(jìn)入我國(guó)比較晚，但因其突出的優(yōu)點(diǎn)而受到了有關(guān)部門和單位的高度重視。2002年10月8日，DeviceNet被批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18858.3—2002，并于2003年4月1日開始實(shí)施，推動(dòng)了DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國(guó)的推廣與應(yīng)用。DeviceNet可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，包括：汽車，半導(dǎo)體芯片制造，電子產(chǎn)品制造，食品和飲料，批量生產(chǎn)化學(xué)處理，裝配，包裝和物料轉(zhuǎn)移等。2024/4/25104DeviceNet應(yīng)用概述以中國(guó)的汽車工業(yè)為例，DeviceNet已應(yīng)用于一汽-大眾汽車有限公司的AUDIA6、BORAA4、JETTA的焊裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，張家港牡丹汽車廠的焊裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，青島頤中汽車廠的涂裝生產(chǎn)線，長(zhǎng)春客車廠轉(zhuǎn)向架涂裝線，哈飛汽車廠的焊裝生產(chǎn)線、涂裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，等等?，F(xiàn)介紹DeviceNet在一汽-大眾BORAA4總裝生產(chǎn)線的應(yīng)用。2024/4/25105總裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)目標(biāo)滿足BORAA4和JETTA兩種車型混線生產(chǎn)的要求，以達(dá)到生產(chǎn)節(jié)拍90s/輛、年產(chǎn)十五萬輛的生產(chǎn)能力；總裝生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)采用國(guó)際上先進(jìn)的模塊化工藝裝配技術(shù)以及多種車型混線生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線技術(shù)，并配備高效、可靠、維護(hù)方便的控制系統(tǒng)，以提高整車裝配質(zhì)量2024/4/25106控制系統(tǒng)采用以DeviceNet為底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上連接的輸入設(shè)備有按鈕、急停開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)等，輸出設(shè)備有指示燈、控制閥、變頻器等。系統(tǒng)通過ControlNet實(shí)現(xiàn)不同PLC之間的互相通信,完成在中央控制室的監(jiān)視、控制、故障報(bào)警、管理信息交換等功能。2024/4/25107以DeviceNet為底層網(wǎng)絡(luò)的總裝生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)2024/4/25108所有現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、故障信息等均通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)傳送至位于中控室的控制器；控制器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備實(shí)施的各種控制也是通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的；系統(tǒng)中連接到EtherNet上的監(jiān)視計(jì)算機(jī)應(yīng)用組態(tài)軟件RSView32，以文字、圖形顯示各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)、自動(dòng)彈出故障報(bào)