现场总线控制系统（FCS）系列：Rockwell Automation DeviceNet_（3）.DeviceNet技术规格与标准.docx

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DeviceNet技术规格与标准

1.DeviceNet概述

DeviceNet是一种现场总线协议，由RockwellAutomation开发，旨在简化工业自动化系统中的设备通信。它基于ControllerAreaNetwork(CAN)技术，支持多种设备类型，如传感器、执行器和智能设备，通过一条电缆实现设备间的通信和电源供应。DeviceNet的主要优势包括低成本、易安装和维护、高可靠性以及广泛的设备兼容性。

2.DeviceNet通信原理

2.1CAN总线基础

DeviceNet基于CAN总线技术，CAN（ControllerAreaNetwork）是一种串行通信协议，最初由Bosch公司为汽车行业开发。CAN总线的主要特点包括：

多主模式：多个节点可以同时尝试发送消息，但通过优先级仲裁机制确保高优先级的消息优先发送。

消息广播：消息可以广播到所有节点，也可以点对点发送。

错误检测和处理：CAN协议内置了强大的错误检测和处理机制，确保通信的可靠性。

数据长度可变：CAN消息的数据长度可以从0到8字节不等。

2.2DeviceNet消息格式

DeviceNet消息格式基于CAN消息格式，但增加了特定的设备和应用层信息。DeviceNet消息格式的主要组成部分包括：

标识符（Identifier）：11位或29位的标识符，用于标识消息的类型和优先级。

数据字段（DataField）：包含0到8字节的数据。

控制字段（ControlField）：包含数据长度和远程传输请求等信息。

CRC字段（CyclicRedundancyCheck）：用于错误检测。

ACK字段（Acknowledgment）：节点接收消息后发送的确认信息。

结束位（EndofFrame）：表示消息结束。

2.3消息类型

DeviceNet支持多种消息类型，每种类型有不同的用途和传输方式：

显式消息（ExplicitMessage）：用于节点之间的命令和状态信息交换。

隐式消息（ImplicitMessage）：用于周期性数据传输，如I/O数据。

连接管理消息（ConnectionManagementMessage）：用于建立和管理设备之间的连接。

设备配置消息（DeviceConfigurationMessage）：用于配置设备参数。

2.4网络拓扑

DeviceNet支持多种网络拓扑结构，包括：

线性拓扑：设备通过一条总线依次连接。

分支拓扑：从主干总线分支出多个子总线。

星型拓扑：所有设备通过集线器连接到中央节点。

3.DeviceNet设备地址和网络管理

3.1设备地址

每个DeviceNet设备都有一个唯一的地址，范围从0到63。设备地址用于标识网络中的每个节点，确保消息可以准确地发送到目标设备。设备地址可以通过配置工具或手动设置。

3.2网络管理

DeviceNet网络管理主要包括以下几方面：

网络配置：通过配置工具设置设备地址、波特率、连接类型等参数。

网络诊断：监测网络状态，检测和解决通信问题。

设备发现：自动发现网络中的设备，生成设备列表。

网络监控：实时监控网络性能，确保稳定运行。

3.3配置工具

RockwellAutomation提供多种配置工具，如RSNetWorx，用于配置和管理DeviceNet网络。这些工具支持设备发现、地址分配、参数设置等功能。

4.DeviceNet协议栈

4.1物理层

物理层定义了通信介质和信号的物理特性，包括：

通信介质：通常使用屏蔽双绞线。

信号电平：采用差分信号，确保抗干扰能力。

节点数量：最多支持64个节点。

通信距离：根据波特率和电缆类型，通信距离可以从几米到几百米。

4.2数据链路层

数据链路层负责数据的可靠传输，包括：

报文格式：定义了报文的结构和格式。

错误检测：使用CRC进行错误检测。

流量控制：通过优先级和仲裁机制控制数据流量。

应答机制：接收节点发送应答信息，确认消息已接收。

4.3网络层

网络层负责设备之间的寻址和路由，包括：

地址分配：每个设备分配唯一的地址。

广播和组播：支持消息的广播和组播传输。

连接管理：建立和管理设备之间的连接。

4.4应用层

应用层定义了设备之间的数据交换和应用协议，包括：

对象字典：存储设备的参数和状态信息。

服务：定义了设备之间交互的服务，如读写参数、诊断等。

数据类型：支持多种数据类型，如布尔、整数、浮点数等。

5.DeviceNet设备配置

5.1设备配置参数

设备配置参数包括：

设备地址：唯一的设备地址。

波特率：通信速率，常见的波特率有125kbps、250kbps和500kbps。

连接类型：显式连接、隐式连接等。

输入输出