现场总线控制系统（FCS）系列：Rockwell Automation DeviceNet_（3）.DeviceNet通信协议详解.docx

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DeviceNet通信协议详解

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，特别是在纸浆和造纸工业控制系统中。DeviceNet协议旨在简化设备之间的通信，提高系统的可靠性和效率。通过使用DeviceNet，可以实现多种设备（如传感器、执行器、控制器等）在同一个网络上的无缝连接和数据交换。

1.1DeviceNet的历史和发展

DeviceNet最初由Allen-Bradley（现为RockwellAutomation的一部分）在1990年代初开发，旨在解决工业现场设备的通信问题。随着技术的发展，DeviceNet逐渐成为一种标准的现场总线协议，被广泛应用于各种工业控制系统中。在纸浆和造纸工业中，DeviceNet帮助实现了设备的高效连接和数据的实时传输，提高了生产效率和产品质量。

1.2DeviceNet的特点

开放性：DeviceNet是一种开放的通信协议，支持多种设备和厂商。

低成本：与其他现场总线相比，DeviceNet的硬件成本较低。

可靠性：基于CAN技术，具有较高的抗干扰能力和可靠性。

灵活性：支持多种网络拓扑结构，如线型、星型和树型。

实时性：具有较高的实时性能，适用于对时延要求高的应用。

2.DeviceNet的基本架构

2.1网络拓扑

DeviceNet支持以下几种网络拓扑结构：

线型拓扑：设备通过一条总线依次连接，适用于简单的小型网络。

星型拓扑：设备通过集线器连接到中心节点，适用于较大规模的网络。

树型拓扑：结合线型和星型拓扑，适用于复杂的多层级网络。

2.2设备类型

DeviceNet网络中的设备可以分为以下几类：

节点设备：如传感器、执行器等，负责数据的采集和执行。

主设备：如PLC（ProgrammableLogicController），负责网络的管理和数据的处理。

从设备：如变频器、伺服驱动器等，受主设备控制，执行特定任务。

2.3通信介质

DeviceNet使用屏蔽双绞线作为通信介质，支持的通信速率为125kbps、250kbps和500kbps。通信介质的选择取决于网络的规模和通信距离。

3.DeviceNet通信协议

3.1物理层

物理层定义了DeviceNet网络的物理连接和电气特性，包括通信介质、连接器、信号电平和波特率等。DeviceNet使用DB9连接器，支持125kbps、250kbps和500kbps的通信速率。

3.2数据链路层

数据链路层负责数据的传输和帧格式的定义。DeviceNet的数据帧格式基于CAN协议，包括标准帧和扩展帧两种类型。每种帧都包含帧ID、数据长度、数据字段和CRC校验等部分。

//DeviceNet数据帧结构

typedefstruct{

uint32_tid;//帧ID

uint8_tlength;//数据长度

uint8_tdata[8];//数据字段

uint16_tcrc;//CRC校验

}DeviceNetFrame;

3.3网络层

网络层负责网络的管理和寻址。DeviceNet使用节点号（NodeID）来唯一标识网络中的每个设备。节点号范围为0-63，其中0为广播地址，63为默认地址。

3.4应用层

应用层定义了设备之间的数据交换和协议。DeviceNet支持多种通信模式，包括显性报文（ExplicitMessage）、隐性报文（ImplicitMessage）和周期性报文（PeriodicMessage）。

3.5通信模式

显性报文：用于设备之间的点对点通信，通常用于配置和诊断。

隐性报文：用于设备之间的数据传输，通常用于实时控制。

周期性报文：用于设备之间的周期性数据交换，通常用于状态监控。

4.DeviceNet设备配置

4.1配置工具

在纸浆和造纸工业中，常用的DeviceNet配置工具包括RockwellAutomation的RSNetWorx和RSLogix5000。这些工具可以帮助用户轻松配置网络中的设备，设置节点号、波特率和其他参数。

4.2配置步骤

连接设备：将所有设备通过DeviceNet总线连接起来。

设置节点号：为每个设备分配唯一的节点号。

配置波特率：选择合适的通信速率。

配置I/O地址：设置设备的输入和输出地址。

测试通信：使用配置工具测试设备之间的通信，确保网络正常工作。

4.3配置示例

假设我们有一个PLC和两个传感器（Sensor1和Sensor2），需要通过DeviceNe