现场总线控制系统（FCS）系列：Rockwell Automation DeviceNet_4.设备网络通信协议.docx

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4.设备网络通信协议

4.1.DeviceNet概述

DeviceNet是一种基于CAN（ControllerAreaNetwork）技术的现场总线协议，广泛应用于工业自动化领域。它由RockwellAutomation开发，旨在实现设备之间的数字通信，同时降低系统成本和复杂性。DeviceNet支持多种设备类型，包括传感器、执行器、电机控制器和各种自动化设备，能够实现设备间的高效数据交换。

4.2.DeviceNet物理层

DeviceNet的物理层定义了网络的物理连接和信号传输方式。它使用标准的120欧姆终端电阻和5V电源，支持最大500kbps的数据传输速率。网络拓扑结构可以是线型、星型或混合型，最大节点数为64个。

4.2.1.传输介质和连接

DeviceNet通常使用屏蔽双绞线作为传输介质，支持两种连接方式：

隐性连接：设备在未发送数据时，网络处于高阻态。

显性连接：设备在发送数据时，网络处于低阻态。

graphTD

A[DeviceNet物理层]--B[传输介质]

B--C[屏蔽双绞线]

A--D[连接方式]

D--E[隐性连接]

D--F[显性连接]

4.2.2.信号电平

DeviceNet使用差分信号电平，通过两个信号线（CAN_H和CAN_L）传输数据。信号电平的具体值如下：

隐性电平：CAN_H和CAN_L之间的电压差为0V。

显性电平：CAN_H和CAN_L之间的电压差为2V。

4.3.DeviceNet数据链路层

数据链路层负责设备之间的数据传输和帧的结构。DeviceNet使用CAN2.0B协议，支持标准帧和扩展帧。每帧包含多个字段，包括帧标识符、数据长度码、数据字段和校验字段。

4.3.1.帧格式

DeviceNet的帧格式如下：

字段|描述|

|————|——————————-|

帧标识符|标识帧的类型和优先级|

控制字段|包含数据长度码（DLC）|

数据字段|传输数据的实际内容|

校验字段|用于错误检测的循环冗余校验（CRC）|

4.3.2.帧类型

DeviceNet支持以下几种帧类型：

数据帧：用于传输设备之间的数据。

远程帧：用于请求数据的传输。

错误帧：用于检测和报告传输错误。

过载帧：用于延缓数据帧的传输。

4.4.DeviceNet网络层

网络层负责网络的管理和设备的地址分配。DeviceNet使用MACID（MediaAccessControlID）来标识网络中的每个设备。每个设备在上电时通过初始化过程获取其唯一的MACID。

4.4.1.地址分配

DeviceNet的地址分配通过以下步骤完成：

初始化：设备上电后进入预初始化状态。

地址请求：设备向主站发送地址请求帧。

地址分配：主站响应地址请求，分配唯一的MACID。

地址确认：设备确认分配的MACID。

4.4.2.网络管理

DeviceNet的网络管理包括以下功能：

设备状态管理：监控设备的在线状态和故障状态。

网络配置：设置网络参数，如波特率和节点数。

数据传输管理：控制数据的发送和接收。

4.5.DeviceNet应用层

应用层定义了设备之间的通信协议和数据交换方式。DeviceNet使用I/O消息和显式消息两种通信方式，支持多种设备类型和应用需求。

4.5.1.I/O消息

I/O消息用于实时数据的传输，通常用于传感器和执行器之间的通信。I/O消息的格式如下：

字段|描述|

|————|——————————-|

源地址|发送设备的MACID|

目标地址|接收设备的MACID|

数据字段|传输的数据内容|

4.5.2.显式消息

显式消息用于设备之间的配置和诊断信息的传输。显式消息的格式如下：

字段|描述|

|————|——————————-|

源地址|发送设备的MACID|

目标地址|接收设备的MACID|

消息类型|消息的类型和功能|

数据字段|传输的数据内容|

4.6.DeviceNet通信示例

4.6.1.I/O消息示例

以下是一个I/O消息传输的示例代码，使用C语言编写：

#includestdio.h

#includestdlib.h

#includestring.h

//定义I/O消息结构

typedefstruct{

unsignedcharsource_address;//源地址