【2017年整理】DeviceNet现场总线.ppt

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【2017年整理】DeviceNet现场总线

DeviceNet现场总线;DeviceNet是一种基于CAN的通信技术,主要用于构建底层控制网络,在车间及的现场设备(传感器、执行器等)和控制设备(PLC、工控机)间建立连接,避免昂贵和繁琐的硬接线。 DeviceNet总线是全球使用最广泛的现场总线之一,在工厂自动化领域有明显优势,能连接到变频器、机器人、PLC等各类工控产品。它最初是由罗克韦尔自动化提出的,现在已广泛应用于美国,并在欧洲、日本和中国市场有明显增长。 ;1 DeviceNet技术基础;DeviceNet应用于工业网络的底层,是最接近现场的总线类型。它是一种数字化、多点连接的网络,在控制器和 I/O设备之间实现通讯。每一个设备和控制器都是网络上的一个节点。 DeviceNet是一种生产者/消费者模式的网络,支持分级通讯和报文优先级,可配置成工作在主从模式或基于对等通讯的分布式控制结构。 DeviceNet系统支持使用I/O和显式报文实现配置和控制的单点连接,还具有独特的性能-支持网络供电。这就允许哪些功耗不高的设备可以直接从网络上获取电源,从而减少了接线点和尺寸。 ;在Rockwell提出的三层网络结构中,DeviceNet处于最底层,即设备层。;工业控制网络底层节点相对简单,传输数据量小,但节点数量大,要求节点费用低。 DeviceNet的作用: 低端网络设备的低成本解决方案; 低端设备的智能化; 主—从以及对等通信的能力。 DeviceNet主要用途: 传送与低端设备关联的面向控制的信息; 传送与被控系统间接关联的其他信息(如配置参数)。;物理介质特性 主干线—分支线结构; 最多支持64个节点; 无需中断网络即可解除节点; 同时支持网络供电(传感器)及自供电(执行器)设备; 使用密封式或开放式连接器; 接线错误保护; 数据波特率可选125、250、500kbps; 标准电源插头,电源最大容量可达16A; 内置式过载保护。;通信特性: 物理信号及MAC使用CAN; 基于连接概念的协议,要与设备交换信息须先与它连接; 典型的请求/响应方式,适用于两个设备间多用途的点对点报文传递; I/O数据的高效传输; 为长度大于8字节的报文提供分段服务; 重复节点地址(MAC ID)的检测。;DeviceNet的主要技术特点;DeviceNet的通信模式 在现场总线领域常用的通信模式有两种: (a) 源/目的模式 (b) 生产者/消费者模式 源/目(点对点)通信模式的缺点: 多个节点间同步动作困难; 浪费带宽,源节点必须多次发送给不同节点。 生产者/消费者模式的特点: 一个生产者,多个消费者; 数据更新在多个节点同时发生; 提供多级优先,适用于实时I/O数据交换。;2 DeviceNet通信参考模型;DeviceNet的通信参考模型分为3层:物理层、数据链路层和应用层。 DeviceNet技术规范定义了应用层、介质访问单元和传输介质。而数据链路层的逻辑链路控制、媒体访问层和物理成规范则直接应用了CAN技术规范,并在CAN技术的基础上,沿用了规范所规定的物理层和数据链路层的一部分。 DeviceNet的应用层则定义了传输数据的语法和语义 简言之,CAN定义了数据传送方式,而DeviceNet的应用层补充了传送数据的意义。;CAN与DeviceNet之间的关系还体现在: CAN中定义了数据帧、远程帧、出错帧和超载帧; DeviceNet使用标准数据帧而不使用远程帧,出错帧和超载帧由CAN控制芯片控制, DeviceNet规范中捕捉定义。 由于采用生产者/消费者通信模式, DeviceNet总线上所有报文均带有连接标志符,节点可充分利用CAN控制器的报文过滤功能以节省CPU资源。 基于上述原因, DeviceNet智能节点开发方案都是基于CAN技术进行设计。在CAN节点开发的技术上,进行物理层改造、波特率和中段速率设定及应用程设计。;3 物理层;3.2 介质访问单元;3.3 物理层信号;5 应用层;源MAC ID (Source MAC ID)是发送节点的地址,组1和组3报文允许在CAN标识区内指定源MAC ID。 目的MAC ID (Destination MAC ID)是接收节点的地址。组2报文允许在CAN标识区内的MAC ID部分指定源或目的的MAC ID。 报文ID (Source MAC ID)用于标识节点的某个报文组中不同报文。每个节点可以使用不同报文ID在一个报文组中建立多重连接。各个报文组的报文ID位数不同,组1为4位(16个信道),组2位3位(8个信道),组4为6位(64个信道)。;5.2 对象模型;(2)报文路由对象:报文路出对象用于向其他对象传送显式报文。一般在DeviceNet网络中它不具有外部可视性。其对象标识符为0X02。 (3)设备网对象:

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