現(xiàn)場總線技術-第5章-DeviceNet-現(xiàn)場總線技術及其應用-教學課件

現(xiàn)場總線技術及其應用第5講胡青松2024/4/2512、DeviceNet簡介DeviceNet是二十世紀九十年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN總線技術的符合全球工業(yè)標準的開放型通信網(wǎng)絡，它是一種低成本的通信總線。它既可以連接底端工業(yè)設備，又可連接像變頻器、操作員終端這樣的復雜設備。它將工業(yè)設備（如限位開關、光電傳感器、閥組、馬達啟動器、過程傳感器、變頻驅動器、面板顯示器和操作員接口等）連接到網(wǎng)絡，從而消除了昂貴的硬接線成本。（見圖）直接互連性改善了設備間的通信，同時又提供了相當重要的設備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現(xiàn)的。2024/4/2542024/4/255DeviceNet是一種簡單的網(wǎng)絡解決方案，它在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了硬接線和安裝工業(yè)自動化設備的成本和時間。它是分布式控制系統(tǒng)的理想解決方案。這種網(wǎng)絡雖然是工業(yè)控制網(wǎng)的低端網(wǎng)絡，通信速率不高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不太大，但它采用了先進的通信概念和技術，具有低成本、高效率、高性能、高可靠性等優(yōu)點。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，便于在配置設備時使用。便于第三方產(chǎn)品連接到DeviceNet上。2、DeviceNet簡介2024/4/256DeviceNet可以提供低端網(wǎng)絡設備的低成本解決方案低端設備的智能化主/從以及對等通訊的能力DeviceNet有兩個主要的用途傳送與低端設備相關聯(lián)的面向的控制信息傳送與被控系統(tǒng)間接關聯(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個節(jié)點，每個節(jié)點支持的I/O數(shù)量沒有限制。2、采用主干-分支結構。3、三種可選數(shù)據(jù)傳輸速率：125kbit/s、250kbit/s和500kbit/s。網(wǎng)絡端到端距離會因網(wǎng)絡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。DeviceNet的主要技術特點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位標識符，標識符ID分成四個消息組，各有不同用途，總線上的設備監(jiān)聽網(wǎng)絡上消息，當設備辨識出正確的標識符后，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，得到國際上主要芯片制造商的支持。9、采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾的概率低，具有極好的檢錯效果。具有通信錯誤分級檢測機制及通信故障的自動判別和恢復功能。10、通信介質為獨立雙絞線，總線信號與電源承載于同一電纜。DeviceNet的主要技術特點2024/4/259

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

2024/4/2511DeviceNet通訊DeviceNet協(xié)議最基本的功能是在設備及其相應的控制器之間進行數(shù)據(jù)交換。因此，這種通信是基于面向連接的（點對點或多點傳送）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的報文主要分為高優(yōu)先級的進程報文（I/O報文）和低優(yōu)先級的管理報文(直接報文)。兩種類型的報文都可以通過分段模式來傳輸不限長度的數(shù)據(jù)。2024/4/2512所謂的“預定義主/從連接集”適用于簡單的DeviceNet從站設備。作為DeviceNet協(xié)議的子集，它支持從主站到從站傳送的直接報文，輪詢I/O報文，位選通I/O報文以及由從站向主站傳送的狀態(tài)變化/循環(huán)I/O報文?！胺沁B接報文管理端口（UCMM）”以及動態(tài)生成“直接及I/O連接”則適用于從站比較復雜的情況，這些從站可支持多個主站并能與其他設備維持點到點互聯(lián)。設備啟動報文和設備關閉報文是特別為安全相關系統(tǒng)設計的“離線連接設置”則簡化了對非常規(guī)組件的配置工作。DeviceNet的通信和應用都是基于對象模型的。預先定義好的對象簡化了不同廠商的不同設備間的數(shù)據(jù)交換。通過建立不同設備的子集，用戶可以從進一步的規(guī)范化中獲益。2024/4/2513DeviceNet標準化DeviceNet總線的組織機構是“開放式DeviceNet供貨商協(xié)會”（ODVA）。ODVA是一個獨立組織，制定并管理著DeviceNet規(guī)范（DeviceNetSpecification），促進DeviceNet在全球的推廣和應用。中國的ODVA機構設在上海電器科學研究所。DeviceNet規(guī)范定義了一個網(wǎng)絡通信標準，規(guī)范分為兩卷，內(nèi)容如下：2024/4/2514卷1：DeviceNet通信協(xié)議和應用（第7層—應用層）。CAN以及它在DeviceNet中的應用（第2層—數(shù)據(jù)鏈路層）DeviceNet物理層和介質（第1層—物理層）卷2：為實現(xiàn)同類產(chǎn)品之間的互操作性和可互換性進行設備描述2024/4/2515除第7層（應用層）外，DeviceNet規(guī)范還對一部分第1層（收發(fā)器）以及第0層（傳輸介質）進行了規(guī)定，這就為DeviceNet節(jié)點的物理連接提供了標準。協(xié)議對連接器、電纜類型、電纜長度以及基于通信的顯示、操作元素及其相應的封裝形式等等都進行了規(guī)定。和CANopen協(xié)議相比較后可以看出，兩種協(xié)議可以實現(xiàn)相類似的功能，但DeviceNet更強調(diào)不同的優(yōu)先權。CANopen的通信機制更加簡單，從而可以降低設備的復雜程度。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）應用層物理層信號（PLS）傳輸介質媒體訪問單元（MAU）5.2DeviceNet的網(wǎng)絡模型圖1DeviceNet協(xié)議層次結構ISO物理層（層1）ISO介質層（層0）ISO數(shù)據(jù)鏈路層（層2）ISO應用層（層7）2024/4/2517DeviceNet與CAN的聯(lián)系DeviceNet建立在CAN協(xié)議基礎上沿用CAN物理層信號和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議自定義應用層和物理訪問單元協(xié)議增加有關傳輸介質的協(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）應用層物理層信號（PLS）傳輸介質媒體訪問單元（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的活動范圍2024/4/2519DeviceNet各層簡介——介質層DeviceNet的介質層主要定義了傳輸介質的電氣及機械接口，總線拓撲結構及網(wǎng)絡元件。具體包括：系統(tǒng)接地粗纜和細纜混合結構網(wǎng)絡接地電源分配2024/4/2520DeviceNet各層簡介——物理層DeviceNet的物理層包括兩部分：物理層信號（PLS）媒體訪問單元（MAU）2024/4/2521物理層信號（PLS）：采用CAN的物理層信號。DeviceNet各層簡介——物理層媒體訪問單元（MAU）包括：收發(fā)器連接器誤接線保護電路調(diào)壓器光隔離器2024/4/2522DeviceNet各層簡介——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控制芯片實現(xiàn)。媒體訪問控制子層（MAC）－目標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：控制幀結構執(zhí)行仲裁錯誤檢測出錯標定故障界定2024/4/2524DeviceNet各層簡介——數(shù)據(jù)鏈路層LLC子層的主要功能是：為數(shù)據(jù)傳送和遠程數(shù)據(jù)請求提供服務控制報文濾波，報文處理為恢復管理和通知超載提供信息提供應用層的接口2024/4/2525DeviceNet各層簡介——應用層DeviceNet應用層定義了傳輸數(shù)據(jù)的語法和語義，大大增強了總線通信連接能力，降低了硬件成本。規(guī)范詳細定義了連接、報文傳送和數(shù)據(jù)分割等方面的內(nèi)容，采用的是CIP（CommonIndustrialProtocal）。應用層主要功能：建模設備描述功能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(MWP)DeviceNet要求結點能承受連接器上5根線的各種組合的接線錯誤。2024/4/25293.接地隔離問題為防止地線形成回路，DeviceNet網(wǎng)絡必須只在一處接地，任一設備都必須有接地隔離柵2024/4/25304.非隔離的物理層如果結點含有非隔離物理層，該結點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點內(nèi)，其中一部分部件不以DeviceNet網(wǎng)絡的V-為接地參考，而是連接到接地點。2024/4/25325.3.2.傳輸介質拓撲結構*：干線—分支結構終端電阻：固定規(guī)格、必須安裝在干線兩端連接器*：保證不切斷網(wǎng)絡即可移走設備設備分接頭：設備端子與干線的連接點電源分接頭*：電源與干線的連接點網(wǎng)絡接地*：靠近網(wǎng)絡物理中心處一點接地臨時終端支持2024/4/2533拓撲結構圖2024/4/2534DeviceNet只允許在支線上有分支結構；在設備連接方式上，可靈活選用開放式和密封式的連接器；網(wǎng)絡干線的長度有數(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.物理層信號采用CAN的物理層信號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)鏈路層是完成兩個相連的機器數(shù)據(jù)鏈路層進行可靠、有效通信的方法。數(shù)據(jù)鏈路層，負責從網(wǎng)絡層向物理層發(fā)送數(shù)據(jù)幀（存放數(shù)據(jù)的有組織的邏輯結構）。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計算機到另一臺計算機無差錯的傳輸數(shù)據(jù)幀，允許網(wǎng)絡層通過網(wǎng)絡連接進行虛擬無差錯傳輸。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，亦即控制幀結構、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定和故障界定。為數(shù)據(jù)傳送和遠程數(shù)據(jù)請求提供服務，確認由LLC子層接受的報文實際已被接受，并為恢復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)幀遠程幀超載幀出錯幀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域和幀結束構成用來進行數(shù)據(jù)流的控制在Devicenet中沒使用，也沒禁用用于錯誤和意外情況的處理。由不同節(jié)點的錯誤標志疊加給出的場和錯誤定界符場構成2024/4/2540LLC數(shù)據(jù)幀由三個位場組成： 標識符場、DLC場和LLC數(shù)據(jù)場。LLC遠程幀由兩個位場組成： 標識符場和DLC場。LLC子層包括三個功能：幀接收濾波超載通告恢復管理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檢測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.分幀可減少差錯擴散;設信道誤碼率為\alpha,分幀幀長為f,則誤偵率為1-(1-\alpha)^f,分幀有額外負擔,所以需要權衡2.分幀可以實現(xiàn)時分復用; 綜合而言,資源效率、信道狀況和糾錯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束在什么地方。這是一個看起來簡單，實現(xiàn)起來卻并不容易的問題。這個問題就是幀同步。主要功能2024/4/2544主要功能幀同步的四種方法：

2024/4/2545為什么需要差錯檢測和糾正？

全部把差錯控制交給上層容易降低效率。設端到端傳輸經(jīng)過n個鏈路,誤幀率為f_e，則：沒有鏈路層差錯控制所消耗的額外重傳資源為n*f_e,有鏈路層差錯控制誤幀的檢測時間減少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：鏈路是理想化的，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會出錯也不會丟失。 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；發(fā)送應答信息；轉到第一步發(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的連接和報文組DeviceNet通過一系列參數(shù)和屬性對連接進行描述，不僅允許預先設置或取消連接，也允許動態(tài)建立或撤消連接，使通信具有更大的靈活性。連接標識符：MACID，MessageIDDeviceNet的報文分組2024/4/2548DeviceNet的報文分組2024/4/2549（1）報文組1在組1的傳輸中，總線訪問優(yōu)先權被均勻地分配到網(wǎng)絡的所有設備上。當兩個或多個組1報文進行CAN總線訪問仲裁時，小數(shù)字的組1報文ID值的報文將贏得仲裁，并獲得總線訪問權。

如果兩個或多個messageID的組1報文進行仲裁，那么來自MACID值較低的設備的發(fā)送將贏得仲裁。2024/4/2550（2）報文組2在組2內(nèi)，MACID可以是源也可以是目的，進行組2連接時要確定源還是目的。當兩個或多個組2報文進行CAN總線訪問仲裁時，MACID數(shù)值較小的報文將獲得總線訪問權。2024/4/2551（3）

報文組3在組3內(nèi)，報文ID描述了一個特定端點交換的各種組3報文。動態(tài)建立的顯示報文連接在組3傳輸，并將（響應）和/或（請求）置于CAN標識區(qū)的組3報文ID部分。這些報文被認為是未連接顯示報文，它由未連接報文管理器（UCMM）進行處理。

當兩個或多個組3報文進行CAN總線訪問仲裁時，MACID數(shù)值較小的報文將獲得總線訪問權。

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

顯示報文連接是無條件點對點連接。

動態(tài)I/O連接是通過先前建立的顯示報文連接的連接分類接口而建立的。可以是點對點也可以是多點連接。2024/4/2553動態(tài)I/O連接所必須完成的任務（1）與將建立I/O連接的一個端點建立顯示報文連接。（2）通過向DeviceNet連接分類發(fā)送一個創(chuàng)建請求來創(chuàng)建一個I/O連接對象。（3）配置連接實例。（4）應用I/O連接對象執(zhí)行的配置。（5）在另一個端點重復這一步驟。2024/4/2554應用對象鏈路生產(chǎn)對象鏈路消費對象鏈路生產(chǎn)對象鏈路消費對象鏈路消費對象鏈路生產(chǎn)對象鏈路消費對象鏈路生產(chǎn)對象應用對象應用對象客戶機傳輸分類2或3連接對象客戶機傳輸分類2或3連接對象服務器傳輸分類2或3連接對象服務器傳輸分類2或3連接對象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

（1）建立連接就是明確一個信息交換關系，明確信息源，目的地址，所使用的信息通道及識別這個信息的11bit標識符。（2）

連接是單方向的，如果需要雙向交換，要建立兩個連接。（3）一個節(jié)點只有一個MACID，但在一個節(jié)點上可以對多個節(jié)點建立連接，也可以對一個節(jié)點建立多個連接。（4）DeviceNet對連接定義了多種屬性，通過屬性的定義規(guī)定一個連接的行為。（5）連接可以動態(tài)建立和撤消。

2024/4/25565.5.2DeviceNet的報文DeviceNet定義了兩種報文：I/O報文和顯式報文I/O報文適用于實時性要求高和面向控制的數(shù)據(jù)，它提供了在報文發(fā)送過程和多個報文接收過程之間的專用通信路徑。通常使用優(yōu)先級高的連接標識符，通過一點或多點連接進行信息交換。I/O報文有時也稱為隱式報文，由于它的數(shù)據(jù)域中常常不包含協(xié)議信息，因而節(jié)點處理這些報文所需的時間大大縮短。顯式報文適用于設備間多用途的點對點報文傳遞。一個顯示報文的分段包括報文頭，分段協(xié)議，分段報文體三部分。2024/4/25575.5.3UCMM服務未連接報文管理器（UCMM）提供動態(tài)建立顯式報文連接。UCMM處理兩種服務：一是打開顯示報文連接，建立一個顯示報文連接；二是關閉連接服務代碼，刪除一個連接對象并解除所有相關資源。2024/4/2558UCMM相關的術語（1）具有UCMM功能的設備（2）僅限組2服務器：無UCMM功能，必須通過預定義主/從連接組建立通信的從機(服務器)。（3）僅限組2客戶機：僅作為組2客戶機對組2服務器進行操作的設備。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廣播報文，通過位的標識，指定要求響應的從設備輪詢方式：主站以一定周期發(fā)送報文到從設備循環(huán)方式：根據(jù)設備信號發(fā)生快慢，設定一個循環(huán)進行數(shù)據(jù)通信的時間間隔狀態(tài)改變方式：僅當主站或從站狀態(tài)改變時進行通信2024/4/2560位選通方式利用8B，64個二進制位值對應網(wǎng)絡上的64個節(jié)點，通過位的標識，指定要求響應的從設備主站向網(wǎng)絡中每個從站發(fā)送1位輸出數(shù)據(jù)，選中從站向主站回應：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

主機通過位選通命令向從機發(fā)送(每個從站一個位)，表示是否需要它發(fā)送數(shù)據(jù)。選中的從機向主機返回最大8個字節(jié)輸入數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)信息。MACID=9從機接近開關MACID=11從機接近開關MACID=12從機接近開關MACID=13從機接近開關MACID=62從機接近開關012…...910111213141516…...616263PLC掃描器主機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報文以點對點方式，依次直接發(fā)送到從設備主站可將任意數(shù)量的數(shù)據(jù)發(fā)送到從設備輪詢命令報文是由主站發(fā)往從站的命令和數(shù)據(jù)。從站可以忽略命令、消費命令和數(shù)據(jù)或僅消費命令而忽略數(shù)據(jù)輪詢響應報文是從站對輪詢命令的應答2024/4/2563輪詢命令/響應通過輪詢命令和響應可以在主機與從機之間雙方傳遞任意數(shù)量的數(shù)據(jù)。輪詢命令是從主機發(fā)往從機的命令和輸出數(shù)據(jù)。響應是從機接到主機的輪詢命令后的回答，它可以設置為下列動作：*忽略查詢命令*消費查詢命令和輸出數(shù)據(jù)*消費查詢命令僅把當成一個觸發(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)報文可以有應答或無應答循環(huán)方式適用于一些模擬設備，可以根據(jù)設備信號發(fā)生的快慢，靈活設定循環(huán)進行數(shù)據(jù)通信的時間間隔，降低對網(wǎng)絡帶寬的要求循環(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)生變化的可能時間內(nèi)進行檢測，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)改變報文可以有應答或無應答狀態(tài)改變方式用于離散設備，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的對象模型一個DeviceNet網(wǎng)絡節(jié)點被看作是一個對象集合的模型化每個設備的組件分為組件屬性、服務和行為三部分?？砂慈缦聦ο竺枋觯哼B接對象、標識對象、DeviceNet對象、報文路由對象、匯編對象、參數(shù)對象、應用對象等。DeviceNet提供了MACID、類標識符、實例標識符和屬性標識符2024/4/25672024/4/2568連接對象：DeviceNet產(chǎn)品至少包括兩個連接對象。每個連接對象代表網(wǎng)絡上兩個節(jié)點間虛擬連接中的一個端點DeviceNet對象：具有節(jié)點地址或其MACID、波特率、主站MACID等屬性標識對象：包括供貨商ID、設備型號、產(chǎn)品代碼、版本、序列號等信息報文路由對象：將顯示報文傳送給其他相應對象匯編對象:將來自不同應用對象的多個屬性編為一個屬性,以便一條報文發(fā)送參數(shù)對象:帶有設備配置參數(shù),提供訪問所有參數(shù)的標準組態(tài)工具。為可選項應用對象:配備了匯編對象或參數(shù)對象的DeviceNet網(wǎng)絡通常至少包含一個應用對象。對象描述2024/4/25695.5.6.DeviceNet設備描述DeviceNet定義了標準的設備模型，保證了不同制造商生產(chǎn)的同一類設備之間的互換性和互操作性設備描述包括：設備的內(nèi)部構造（設備對象模型、設備行為詳細描述）I/O數(shù)據(jù)格式（數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容和格式、設備內(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對象模型設備中使用的對象組指設備的對象模型。同類設備必須具有相同的對象模型，從而實現(xiàn)設備之間的互操作性對象模型建立規(guī)則如下：1）標識設備存在的所有對象類；2）表明各對象類中存在的實例數(shù)；3）說明對象是否影響設備的行為；4）定義每個對象的接口2024/4/2571DeviceNet對象模型內(nèi)容DeviceNet設備包括必須對象和可選對象。必須指定的對象類實例有：連接對象類、標識對象類、DeviceNet對象類以及報文路由器對象類。DeviceNet對象模型同時必須指出哪些對象影響設備的行為，哪些設備不影響對象接口定義表明設備內(nèi)對象是如何連接的2024/4/2572例限位開關示例的對象模型2024/4/2573I/O數(shù)據(jù)格式設備I/O數(shù)據(jù)格式的定義等效于用于組合I/O數(shù)據(jù)的組合實例的定義。I/O組合可以是輸入或輸出型。一臺設備可以包含多個I/O組合I/O組合實例定義包括：I/O組合實例、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組合實例定義I/O組合實例用實例編號、類型和名稱標識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，在一個字節(jié)中右對齊；明確預留位的狀態(tài)例I/O組合實例例I/O組合數(shù)據(jù)屬性格式2024/4/2575I/O組合實例定義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、實例和屬性ID規(guī)范。如果有多個I/O組合實例，應建立一個映射表

例I/O組合數(shù)據(jù)屬性分量映射2024/4/2576設備配置設備中的可配置參數(shù)直接影響設備的行為。同類設備必須以相同的方式動作，所以必須具有相同的配置參數(shù)。如果設備具有擴展功能，上電時，應是該功能以某種形式默認，以保證同類設備必須以相同的方式動作到相同配置參數(shù)的公共接口必須一致設備配置的定義還包括：配置參數(shù)數(shù)據(jù)、每個參數(shù)對象實例的所有屬性值、EDS參數(shù)部分的所有值、參數(shù)對設備行為的影響、設備配置的公共接口等2024/4/2577擴展的設備描述擴展設備描述使制造商既能在設備描述中定義產(chǎn)品基本行為，又能提供擴展功能，從而使其產(chǎn)品與對手競爭擴展描述不應改變基本設備描述的定義，且擴展功能不能與基本設備描述相沖突擴展設備描述規(guī)則應遵循：1）所有描述中的新對象、屬性和服務都是可選的2）設備上電時，所有新增屬性必須默認3）不能改變基本I/O格式，但可以擴展I/O格式4）不能改變基本配置，但可提供擴展的配置參數(shù)5）附加組合實例只能定義在供應商專用地址范圍2024/4/25785.5.7.DeviceNet預定義主/從連接DeviceNet網(wǎng)絡中，許多對象的應用情況很簡單，常用主/從方式足以滿足要求。為節(jié)省成本、簡化設備配置，DeviceNet定義了預定義主/從連接組和僅限組2的從站預定義主/從連接組用于預定義主/從連接通信，并預先定義好各報文組內(nèi)一些通信的功能。使用前，主站須通過預定義主/從連接組，分配請求服務和從站的應答來明確主從關系，明確所采用的報文傳送機制（位選通、輪詢、狀態(tài)改變、循環(huán)、顯示）2024/4/2579預定義主/從連接組的標識符分配預定義主/從連接組的標識符分配過程中涉及的報文類型有：1）I/O位選通命令/響應報文2）I/O輪詢命令/響應報文3）I/O狀態(tài)改變/循環(huán)應答報文4）I/O多點輪詢響應報文5）顯式響應/請求報文6）未連接響應報文7）僅限組2未連接顯式響應/請求報文8）重復MACID檢查報文2024/4/2580重復MACID檢查報文格式其中，R/R位為請求/響應標志；物理端口編號是分配給每個物理連接的一個識別值。制造商ID包含分配給報文發(fā)送設備的制造商識別碼；系列號包含由制造商分配給設備的系列號2024/4/25815.6DeviceNet組網(wǎng)組態(tài)配置所需軟硬件網(wǎng)絡配置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)絡配置2024/4/2585網(wǎng)絡配置使用DeviceNet電纜將各模塊掛接至網(wǎng)絡，并用1770－KFD模塊連接計算機串口與DeviceNet。點擊打開配置軟件DeviceNetManager。2024/4/2586網(wǎng)絡配置2024/4/2587網(wǎng)絡配置2024/4/2588網(wǎng)絡配置2024/4/2589網(wǎng)絡配置2024/4/2590網(wǎng)絡配置2024/4/2591網(wǎng)絡配置FlexI/O外觀圖2024/4/2592網(wǎng)絡配置2024/4/2593網(wǎng)絡配置2024/4/2594網(wǎng)絡配置2024/4/2595網(wǎng)絡配置2024/4/2596網(wǎng)絡配置2024/4/2597網(wǎng)絡配置2024/4/2598網(wǎng)絡配置2024/4/2599網(wǎng)絡配置2024/4/25100網(wǎng)絡配置2024/4/25101網(wǎng)絡配置2024/4/25102網(wǎng)絡配置2024/4/251035.7DeviceNet應用實例DeviceNet進入我國比較晚，但因其突出的優(yōu)點而受到了有關部門和單位的高度重視。2002年10月8日，DeviceNet被批準為中國國家標準GB/T18858.3—2002，并于2003年4月1日開始實施，推動了DeviceNet現(xiàn)場總線技術在我國的推廣與應用。DeviceNet可廣泛應用于各行各業(yè)，包括：汽車，半導體芯片制造，電子產(chǎn)品制造，食品和飲料，批量生產(chǎn)化學處理，裝配，包裝和物料轉移等。2024/4/25104DeviceNet應用概述以中國的汽車工業(yè)為例，DeviceNet已應用于一汽-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，長春客車廠轉向架涂裝線，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)線的應用。2024/4/25105總裝生產(chǎn)線設計目標滿足BORAA4和JETTA兩種車型混線生產(chǎn)的要求，以達到生產(chǎn)節(jié)拍90s/輛、年產(chǎn)十五萬輛的生產(chǎn)能力；總裝生產(chǎn)線工藝設計采用國際上先進的模塊化工藝裝配技術以及多種車型混線生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線技術，并配備高效、可靠、維護方便的控制系統(tǒng)，以提高整車裝配質量2024/4/25106控制系統(tǒng)采用以DeviceNet為底層網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。DeviceNet網(wǎng)絡上連接的輸入設備有按鈕、急停開關、接近開關、光電開關、行程開關等，輸出設備有指示燈、控制閥、變頻器等。系統(tǒng)通過ControlNet實現(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、故障報警、管理信息交換等功能。2024/4/25107以DeviceNet為底層網(wǎng)絡的總裝生產(chǎn)線現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)2024/4/25108所有現(xiàn)場生產(chǎn)設備的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、故障信息等均通過DeviceNet網(wǎng)絡傳送至位于中控室的控制器；控制器對現(xiàn)場生產(chǎn)設備實施的各種控制也是通過DeviceNet網(wǎng)絡進行的；系統(tǒng)中連接到EtherNet上的監(jiān)視計算機應用組態(tài)軟件RSView32，以文字、圖形顯示各生產(chǎn)設備的運行狀態(tài)、參數(shù)、自動彈出故障報