现场总线控制系统（FCS）系列：Rockwell Automation DeviceNet for Printing_（5）.DeviceNet协议详解.docx

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DeviceNet协议详解

1.DeviceNet概述

DeviceNet是一个开放的现场总线标准，主要用于连接工业设备和控制系统。它是由RockwellAutomation公司开发，并成为了一个广泛接受的工业通信标准。DeviceNet采用CAN（ControllerAreaNetwork）物理层和数据链路层，支持多种设备类型，包括传感器、执行器、电机驱动器等。DeviceNet的设计目的是简化设备之间的通信，减少布线成本，提高系统可靠性和灵活性。

1.1DeviceNet的历史和发展

DeviceNet协议最早于1994年发布，随后不断更新和改进。1995年，DeviceNet被国际标准组织（ISO）认可为国际标准，编号为ISO11898。随着时间的推移，DeviceNet在印刷业中的应用越来越广泛，成为连接各种印刷设备和控制系统的重要手段。

1.2DeviceNet的主要特点

开放性：DeviceNet是一个开放的标准，任何制造商都可以使用该协议来开发设备。

可靠性：采用CAN技术，具有较强的抗干扰能力和高可靠性。

灵活性：支持多种网络拓扑结构，包括线型、星型和树型。

低成本：减少了布线成本和安装时间。

实时性：支持快速响应时间，适用于实时控制应用。

2.DeviceNet网络拓扑

DeviceNet支持多种网络拓扑结构，包括线型、星型和树型。每种拓扑结构都有其适用的场景和特点。

2.1线型拓扑

线型拓扑是最常见的DeviceNet网络结构。设备通过一条主干电缆依次连接，每个设备通过T型连接器接入网络。这种结构简单易行，适用于设备分布较为均匀的场合。

2.2星型拓扑

星型拓扑中，所有设备通过单独的电缆连接到一个中央节点，称为集线器。这种结构可以提高网络的可靠性和可维护性，但布线成本较高。

2.3树型拓扑

树型拓扑结合了线型和星型的特点，主干电缆上可以连接多个分支，每个分支再连接多个设备。这种结构适用于设备分布较为复杂、需要灵活扩展的场合。

3.DeviceNet通信模型

DeviceNet通信模型基于OSI七层模型的简化版，主要包括物理层、数据链路层、应用层和用户层。

3.1物理层

物理层定义了通信的物理媒介和电气特性。DeviceNet使用120欧姆的终端电阻和5V的供电电压，通信速率最高可达500Kbps。

3.2数据链路层

数据链路层负责数据的传输和错误检测。DeviceNet采用CAN协议，支持多主站和从站的通信模式。数据帧的格式包括标准帧和扩展帧，标准帧的最大长度为8字节，扩展帧的最大长度为8字节。

3.3应用层

应用层定义了设备之间的数据交换和控制命令。DeviceNet支持多种通信类型，包括周期性数据、非周期性数据和显式消息。

3.4用户层

用户层是应用程序的接口层，负责将应用层的数据转换为具体的应用需求。用户层可以是PLC（可编程逻辑控制器）或其他控制设备。

4.DeviceNet设备类型

DeviceNet支持多种设备类型，每种设备类型都有其特定的功能和通信需求。

4.1传感器

传感器设备用于采集数据，如温度、压力、位置等。传感器通过DeviceNet将数据发送到控制器，控制器根据数据进行相应的控制操作。

4.2执行器

执行器设备用于执行控制命令，如电机驱动器、阀门控制器等。执行器接收来自控制器的命令，并执行相应的动作。

4.3电机驱动器

电机驱动器用于控制电机的运行。通过DeviceNet，控制器可以发送各种控制命令，如启动、停止、调整速度等，电机驱动器根据这些命令进行操作。

4.4输入/输出模块

输入/输出模块用于连接各种数字和模拟信号。通过DeviceNet，控制器可以读取输入信号并发送输出信号，实现对设备的控制。

5.DeviceNet通信帧

DeviceNet通信帧是数据传输的基本单位，包括标准帧和扩展帧。

5.1标准帧

标准帧的格式如下：

帧ID：11位，用于标识数据帧的优先级和类型。

控制字段：6位，用于标识帧的类型和长度。

数据字段：0-8字节，用于传输实际数据。

校验字段：15位，用于检测数据传输的错误。

5.2扩展帧

扩展帧的格式与标准帧类似，但帧ID为29位，支持更多的设备和更复杂的通信需求。

5.3通信帧示例

以下是一个标准帧的示例，用于传感器数据的传输：

//传感器数据传输示例

#includecan.h

//定义帧ID

#defineSENSOR_DATA_ID0x100

//定义数据字段

uint8_tsensor_data[8]={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};

//发送数