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標(biāo)題: DeviceNet，大家一起來學(xué)習(xí)和討論！ [打印本頁]

作者: 左旋貝殼 時間: 2009-3-10 14:27
標(biāo)題: DeviceNet，大家一起來學(xué)習(xí)和討論！
準(zhǔn)備花20天時間，粗略看一本書，目的是初步了解一下這個通訊協(xié)議，有興趣的一起來讀讀。
大家把讀書的疑問都發(fā)到一起來，然后一起來找答案。我會持續(xù)更新這個帖子，直到月底。

學(xué)習(xí)材料見附件。
大概是一份DeviceNet協(xié)議規(guī)范（2.0版本，第I卷），缺第3章“DeviceNet 的鏈接”，哪位英雄有的幫忙傳一下。謝謝。

1.拓?fù)浜瓦壿嫿Y(jié)構(gòu)的區(qū)別（1-16）
物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是用物理線路建立起來的，比如說這5臺設(shè)備就在一個段內(nèi)，在一根線上。
邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是虛擬技術(shù)實現(xiàn)的.，比如說5臺設(shè)備在不同的段內(nèi)，但是由一個主站控制，組成“簇”

2.事務(wù)處理ID是什么？（4-2）

作者: 左旋貝殼 時間: 2009-3-10 14:35
標(biāo)題: 先貼一篇簡介——《DeviceNet總線技術(shù)綜述》
一種基于CAN總線技術(shù)的符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開放型通信網(wǎng)絡(luò)。它最早由Allen-Bradley公司支持Devicent公司設(shè)計，并已于2000年6月15日正式成為IEC62026國際標(biāo)準(zhǔn)(有關(guān)低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備、控制器與電氣設(shè)備接口)之一。在2002年12月1日發(fā)行的國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會通報中，公布了DeviceNet現(xiàn)場總線已于2002年10月8日被批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)，并于2003年4月1日正式開始實施。DeviceNet成為國家標(biāo)準(zhǔn)，為國內(nèi)開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、應(yīng)用DeviceNet現(xiàn)場總線技術(shù)的研制單位、生產(chǎn)企業(yè)、貿(mào)易和用戶提供了技術(shù)橋梁。
　　Devicenet現(xiàn)場總線由于產(chǎn)生和發(fā)展的時間較晚，因此它采用了更為先進(jìn)的通信概念和技術(shù)，相對于其他現(xiàn)場總線，具有較大的領(lǐng)先性，突出的高可靠性、實時性和靈活性。DeviceNet是一個開放式的協(xié)議，目前有包括Rockwell等300多家自動化設(shè)備廠商的產(chǎn)品支持這種協(xié)議，DeviceNet在歐美和日本的現(xiàn)場總線市場占有很大的份額，在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。DeviceNet進(jìn)入中國時間不長，但是在中國已有許多應(yīng)用。據(jù)RockwellAutomation市場部提供的數(shù)據(jù)，上海通用汽車有一條DevicetNet的生產(chǎn)線，另外，生產(chǎn)可口可樂的上海申美飲料公司也部分采用了DeviceNet技術(shù)。２Devicenet總線的特點
　　DeviceＮet是一種低成本的通信連接。它將工業(yè)設(shè)備(如:限位開關(guān)、光電傳感器、閥組、電動機(jī)、起動器、過程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅(qū)動器、面板顯示器和操作員接口)連接到網(wǎng)絡(luò)，從而免去了昂貴的硬接線。ＤeviceＮet是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了配線和安裝工業(yè)自動化設(shè)備的成本和時間。DeviceＮet的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信，而且同時提供了相當(dāng)重要的備級診斷功能，這是通過硬接線Ｉ/Ｏ接口很難實現(xiàn)的。DeviceＮet是一個開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范和協(xié)議都是開放的，廠商將設(shè)備連接到系統(tǒng)時，無需購買硬件、軟件或許可權(quán)。
　　簡單地說，DeviceＮet可以歸納出以下一些技術(shù)特點:
　　(1) 最大64個節(jié)點;
　　(2) 125kbps～500kbps通訊速率;
　　(3) 點對點，多主或主/從通信;
　　(4) 可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，在線修改網(wǎng)絡(luò)配置;
　　(5) 采用ＣＡＮ物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約，使用ＣＡＮ規(guī)約芯片，得到國際上主要芯片制造商的支持;
　　(6) 支持選通、輪詢、循環(huán)、狀態(tài)變化和應(yīng)用觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送;
　　(7) 低成本、高可靠性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò);
　　(8) 既適合于連接底端工業(yè)設(shè)備，又能連接像變頻器、操作終端這樣的復(fù)雜設(shè)備;
　　(9) 采用無損位仲裁機(jī)制實現(xiàn)按優(yōu)先級發(fā)送信息;
　　(10) 具有通訊錯誤分級檢測機(jī)制、通訊故障的自動判別和恢復(fù)功能。

! U( y$ `% E* W7 `3 Devicenet總線技術(shù)介紹
3.1 Devicenet的物理層和物理媒體
Devicenet物理層協(xié)議規(guī)范定義了DeviceNet的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)元件，具體包括系統(tǒng)接地、粗纜和細(xì)纜混合結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)端接地和電源分配。DeviceNet所采用的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是干線－分支方式，如圖1所示。

圖1 Devicenet現(xiàn)場總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　線纜包括:粗纜(多用作干線)和細(xì)纜(多用于分支線)。總線的線纜包括24V直流電源線和信號線兩組雙絞線以及信號屏蔽線。在設(shè)備連接方式上，可靈活選用開放式和密封式的連接器。網(wǎng)絡(luò)采取分布式供電方式，支持冗余結(jié)構(gòu)�？偩€支持有源和無源設(shè)備，對于有源設(shè)備提供專門設(shè)計的帶有光隔離的收發(fā)器。

3.2 Devicenet與CAN
　　Devicenet總線協(xié)議是在CAN總線的基礎(chǔ)上建立起來的。DeviceNet的數(shù)據(jù)鏈路層完全遵循CAN規(guī)范的定義，并通過CAN控制器芯片實現(xiàn)。CAN定義了四種幀格式，分別為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯幀和超載幀，在DeviceNet上傳輸數(shù)據(jù)采用的是數(shù)據(jù)幀格式，遠(yuǎn)程幀格式在DeviceNet中沒有被使用，超載幀和出錯幀則被用于意外情況的處理。數(shù)據(jù)幀格式如圖2所示:

圖2 Devicenet的數(shù)據(jù)幀格式

　　CAN規(guī)范定義總線數(shù)值為兩個互補(bǔ)邏輯數(shù)值之一:“顯性”(邏輯0)和“隱性”(邏輯l)。任何發(fā)送設(shè)備都可以驅(qū)動總線為“顯性’:當(dāng)“顯性”和“隱性”位同時發(fā)送時，最后總線數(shù)值將為“顯性”。僅當(dāng)總線空閑或“隱性”位期間，發(fā)送“隱性”狀態(tài)。
　　在總線空閑時每個節(jié)點都可嘗試發(fā)送，但如果多于兩個的節(jié)點同時開始發(fā)送，發(fā)送權(quán)的競爭需要通過11位標(biāo)識符的逐位仲裁來解決。Devicenet采用載波偵聽非破壞性逐位仲裁機(jī)制(CSMA/NBA)的方法解決總線訪問沖突問題。網(wǎng)絡(luò)上每個節(jié)點擁有一個唯一的11位標(biāo)識符，這個標(biāo)識符的值決定了總線沖突仲裁時節(jié)點優(yōu)先級的高低。11位標(biāo)識符數(shù)值最小的節(jié)點擁有最高的優(yōu)先級，作為獲勝的一方，可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，所以這種碰撞和仲裁并未造成數(shù)據(jù)幀的損壞，即不會浪費通信資源。同時可以看到，由于標(biāo)識符數(shù)值低的節(jié)點具有較高的優(yōu)先權(quán)，所以通過標(biāo)識符的分配可以使重要的數(shù)據(jù)得到優(yōu)先發(fā)送。
　　Devicenet在CAN總線的基礎(chǔ)上又增加了面向?qū)ο�、基于連接的現(xiàn)代通信技術(shù)理念，并開發(fā)了應(yīng)用層。其應(yīng)用層規(guī)定了CAN數(shù)據(jù)幀的使用方式、節(jié)點重復(fù)地址檢測機(jī)制、對象模型及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 Devicenet網(wǎng)絡(luò)通信模型
　　在現(xiàn)場總線中有兩種常用的通信模式，一種是傳統(tǒng)的源/目標(biāo)(Source/Destination)即點對點模式，另外一種是新型的生產(chǎn)/消費者(Producer/Customer)模式。
　　以前的通信模式使用點對點的方式進(jìn)行通信，在報文中含有特定的源/目標(biāo)地址信息，如圖3(a)所示。對于每個節(jié)點來說，數(shù)據(jù)在不同時刻到達(dá)，實現(xiàn)不同節(jié)點之間的同步是非常困難的，當(dāng)信息目的地不同時，源節(jié)點必須多次發(fā)送數(shù)據(jù)給不同的目標(biāo)節(jié)點，從而造成了帶寬的損失。
而Devicenet中采用了全新的生產(chǎn)者/消費者網(wǎng)絡(luò)模型，其典型的報文結(jié)構(gòu)如圖3(b)所示。

圖3 現(xiàn)場總線通信模式

在生產(chǎn)者/消費者模型中，報文按其內(nèi)容來標(biāo)識，如果某個節(jié)點要接收一個報文，僅僅需識別與此報文相關(guān)的特定的標(biāo)識符(即11位標(biāo)識符，連接ID)，每個報文不再需要源地址和目的地址。因為報文是按內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)識的，數(shù)據(jù)源只需將報文發(fā)送一次，許多需用此報文的節(jié)點通過在網(wǎng)上同時識別這個標(biāo)識符，可同時從同一生產(chǎn)者取用(消費)此報文，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，并且消費者節(jié)點之間可實現(xiàn)精確的同步，適合于實時交換數(shù)據(jù)。其它的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后并不增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，因為它們同樣可以消費這些相同的報文。當(dāng)節(jié)點發(fā)送多個報文時，對每個報文使用不同的標(biāo)識符。

3.4  Devicenet的報文
　　Devicenet中定義了兩類不同的報文:顯式報文和I/O報文。
　　(1) 顯式報文(Explicit Message)
　　顯式報文用于兩個設(shè)備之間多用途的信息交換，是典型的請求-響應(yīng)通信方式，一般用于節(jié)點的配置、故障情況報告和故障診斷。Devicenet中定義了一組公共服務(wù)顯式報文，如讀取屬性、設(shè)置屬性、打開連接、關(guān)閉連接、出錯響應(yīng)、起動、停止、復(fù)位等。這類信息因為是多用途的，所以在報文中要標(biāo)明報文的類型，對應(yīng)不同類型，報文格式也不同。它是根據(jù)報文和預(yù)先規(guī)定的格式說明其含義的。顯式報文通常使用優(yōu)先級低的連接標(biāo)識符，并且該報文的相關(guān)信息直接包含在報文數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)場中，包括要執(zhí)行的服務(wù)和相關(guān)對象的屬性及地址。
　　(2) I/O報文(I/O Message)
　　I/O報文適用于實時性要求較高和面向控制的數(shù)據(jù)，I/O報文對傳送的可靠性，送達(dá)時間的確定性及可重復(fù)性有很高的要求。I/O報文通常使用優(yōu)先級高的連接標(biāo)識符，通過點或多點連接進(jìn)行信息交換。I/O報文數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)場不包含任何與協(xié)議相關(guān)的位，僅僅是實時的I/O數(shù)據(jù)。只有當(dāng)I/O報文過長，需要分段形成I/O報文片段時，數(shù)據(jù)場中才有1個字節(jié)供報文段協(xié)議使用。
3.5  Devicenet中連接的概念
　　Devicenet網(wǎng)絡(luò)中，連接是一個重要概念。節(jié)點設(shè)備之間欲進(jìn)行通信，必須先建立連接。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中的任何一個設(shè)備欲和其它設(shè)備通信時，亦須先建立連接。當(dāng)設(shè)備不想和已建立連接的某個設(shè)備通信時，它可通過發(fā)送釋放連接或刪除連接服務(wù)來斷開連接。如果在某個特定的連接上長時間沒有進(jìn)行通信，這個通信將自動斷開以釋放資源。
　　在Devicenet網(wǎng)絡(luò)中，每個連接用連接標(biāo)識符來標(biāo)識，它使用CAN規(guī)范中的11位仲裁區(qū)來定義。連接標(biāo)識符包括設(shè)備媒體訪問控制標(biāo)識符 (MAC ID)和信息標(biāo)識符(Message ID)。其中，MAC ID可通過硬件設(shè)定，也可通過軟件來配置。標(biāo)識符分為四組，如附表所示。
附表    Devicenet 連接標(biāo)識符

　　這四種信息組優(yōu)先級不同，其中信息組1優(yōu)先級最高，通常用于發(fā)送設(shè)備的I/O報文，信息組4優(yōu)先級最低，用于設(shè)備離線時的通信。傳送信息時可據(jù)此選擇相應(yīng)的信息組。

3.6  Devicenet數(shù)據(jù)通信方式
　　Devicenet支持多種數(shù)據(jù)通信方式，如位選通(Bit-Strobe)、輪詢(Poll)、狀態(tài)改變COS (Change of State)和循環(huán)(Cyclic)等。
　　位選通方式下，利用8字節(jié)的廣播報文，64個二進(jìn)制位的值對應(yīng)著網(wǎng)絡(luò)上64個可能的節(jié)點，通過位的標(biāo)識，指定要求響應(yīng)的從設(shè)備。輪詢方式下，I/O報文直接依次發(fā)送到各個從設(shè)備(點對點)。循環(huán)方式適用于一些模擬設(shè)備，可以根據(jù)設(shè)備信號發(fā)生的快慢，靈活設(shè)定循環(huán)進(jìn)行通信的時間間隔，這樣就可以大大降低對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。狀態(tài)改變方式用于離散的設(shè)備，使用事件觸發(fā)方式，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生改變時才發(fā)生通信，而不是由主設(shè)備不斷的查詢來完成。
　　多種可選的數(shù)據(jù)交換形式，均可由用戶自由地指定。通過選擇合理的數(shù)據(jù)通信方式，可以明顯地提高網(wǎng)絡(luò)利用率。

3.7  預(yù)定義的主/從連接組
　　Devicenet提供了一個功能很強(qiáng)的應(yīng)用層協(xié)議，允許動態(tài)配置設(shè)備間的連接。而在實際使用中，許多對象的應(yīng)用情況往往很簡單，常用的主/從連接方式足以滿足要求。為此DeviceNet定義了一個預(yù)定義主/從連接組和僅限組2的從站，以降低從站的成本和簡化設(shè)備的配置。
　　預(yù)定義主/從連接組用于主/從連接式通信，并預(yù)先定義好各報文組內(nèi)一些通信道的功能。在使用前，主站需要通過主/從連接組分配請求服務(wù)和從站的應(yīng)答來明確主從關(guān)系，并通過分配選擇的設(shè)置明確所采用的報文傳送機(jī)制(位選通、輪詢、狀態(tài)改變、循環(huán)、顯式)。而對于不具有未連接信息管理(UCMM)能力的從站，稱為僅限組2從站，它沒有能力接收通常的未連接顯式報文，只能通過預(yù)定義主/從連接組內(nèi)預(yù)留的未連接顯式請求報文(組2，報文ID=6)和從站的顯式/未連接響應(yīng)報文(組2，報文ID=3)來實現(xiàn)預(yù)定義主/從連接的分配或刪除。

3.8  Devicenet的對象模型
　　Devicenet對象模型如圖4所示，它提供了組織和實現(xiàn)DeviceNet產(chǎn)品的組件屬性、服務(wù)和行為的簡便模板，它為每個屬性提供了由4個數(shù)字組成的尋址方案，它們分別是MAC ID、對象類標(biāo)識符、實例編號和屬性編號。這四級地址與顯式報文連接相結(jié)合，將數(shù)據(jù)從DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的一點傳送到另一點。

圖4 Devicenet對象模型

　　Devicenet為了對各個對象及其中的類、實例、屬性等進(jìn)行尋址，提供了以下幾種尋址標(biāo)識符:
　　(1) 質(zhì)訪問控制標(biāo)識符(MAC ID):對Devicenet網(wǎng)段上的各個節(jié)點進(jìn)行標(biāo)識。
　　(2) 類標(biāo)識符(Class ID):對Devicenet網(wǎng)段上的各個類進(jìn)行標(biāo)識。
　　(3) 實例標(biāo)識符(Instance ID):對同一個類中的各個實例進(jìn)行標(biāo)識。
　　(4) 屬性標(biāo)識符(Attribute):對同一對象中的各個屬性進(jìn)行標(biāo)識。

3.9 Devicenet設(shè)備描述
　　為實現(xiàn)不同制造商生產(chǎn)的同類設(shè)備的互換性、互操作性和功能的一致性，Devicenet對直接連接到網(wǎng)絡(luò)上的每類設(shè)備都定義了設(shè)備描述。設(shè)備描述是從網(wǎng)絡(luò)角度對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明，凡是符合同一設(shè)備描述的設(shè)備均具有同樣的功能，生產(chǎn)或消費同樣的I/O數(shù)據(jù)，包含相同的可配置數(shù)據(jù)。設(shè)備描述說明設(shè)備使用哪些DeviceNet對象庫中的對象、哪些制造商特定的對象以及關(guān)于設(shè)備特性的信息。設(shè)備描述的另一個要素是對設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)上交換的I/O數(shù)據(jù)的說明，包括I/O數(shù)據(jù)格式及其在設(shè)備內(nèi)所代表的意義。除此之外，設(shè)備描述還包括設(shè)備可配置參數(shù)的定義和訪問這些參數(shù)的公共接口。
　　Devicenet協(xié)議規(guī)范還允許廠商提供電子數(shù)據(jù)表EDS(Electronic DataSheet)，以文件的形式記錄設(shè)備的一些具體的操作參數(shù)等信息，便于在配置設(shè)備時使用。這樣，來自第三方的DeviceNet產(chǎn)品就可以方便地連接到DeviceNet上。
　　Devicenet通過由ODVA成員參加的特別興趣小組(SIG)發(fā)展它的設(shè)備描述。目前已完成了諸如交流驅(qū)動器、直流驅(qū)動器、接觸器、通用離散用I/O、HMI、接近開關(guān)、限位開關(guān)、軟驅(qū)動器、起動器、位置控制器、流量計等設(shè)備的描述。ODVA的SIG還在不斷工作，增加設(shè)備描述的種類，以期使設(shè)備描述覆蓋更多的產(chǎn)品范圍，為用戶帶來更多的方便。
4 應(yīng)用舉例, T$ k5 _5 k8 g% O
　　一汽集團(tuán)根據(jù)發(fā)展規(guī)劃設(shè)計的基于Devicenet現(xiàn)場總線的一汽-大眾BORAA4總裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，包含12條DeviceNet網(wǎng)絡(luò)、200多個節(jié)點，總線長度達(dá)3000m，總體技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，三年來的系統(tǒng)運行實踐表明了:該系統(tǒng)功能強(qiáng)大、安全可靠、操作靈活，為一汽-大眾公司創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，并大大提高了生產(chǎn)效率、自動化生產(chǎn)水平和管理水平，使得公司在激烈的市場競爭中處于領(lǐng)先地位。

作者: 左旋貝殼 時間: 2009-3-11 15:32
第五章和第七章也沒有

作者: unfaced 時間: 2011-5-21 15:52
先謝謝……^^^^^^^^^^^^

作者: 國王666 時間: 2012-3-17 08:05
是英文還是中文?我想自己開發(fā)從站,有興趣的可一起討論。

作者: zhuminkun 時間: 2013-6-14 12:34
感謝分享，正是我要的

作者: Potheads 時間: 2013-6-21 10:23
非常好的東西，多謝分享�。。。。。。。。�

作者: Potheads 時間: 2013-6-21 11:56
有沒有朋友有第3張啊

作者: 子龍海 時間: 2014-2-15 11:11
求研究，小弟最近也在弄這個東西

作者: 老吳bj 時間: 2014-2-17 22:16
看不見圖片啊�。。∵z憾！

作者: 劉鋒平 時間: 2014-2-24 11:42
其實，你要看看是什么品牌的系統(tǒng)，主要把參數(shù)設(shè)置好，包括地址，就可以使用了

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