DeviceNet现场总线讲座第一讲现场总线发展概况与DeviceNet进入中国
DeviceNet现场总线技术(new)
DeviceNet现场总线技术摘要DeviceNet现场总线具有一系列独特的优点，现已成为IEC标准和欧洲标准。
本文介绍了其技术特点及通信连接、通信模式、设备描述等基本技术问题。
关键词DeviceNet 现场总线通信模式设备描述Technology of DeviceNetTong Weiming, et alHarbin Institute of Technology Rockwell Automation Laboratory, Harbin 150001 Abstract DeviceNet has many unique virtues. It has been adopted as a European Standard and an International Standard by the International Electrotechnical Commission (IEC). This Article presents the key technology of DeviceNet, such as connection, communication model and device profile. Keywords DeviceNet fieldbus, communication model device profile1 引言现场总线技术是当今3C技术，即计算机（Computer）、通信（Communication）、控制（Control）技术发展汇聚成的结合点。
它是当今自动化领域技术发展的热点之一，受到了国内外工业自动化设备制造商及用户的广泛关注。
它的出现将对传统的工业自动化带来革命，从而开创工业自动化的新纪元。
现场总线技术发展很快，在世界范围内，目前正在应用的现场总线已达数十种之多。
其中， DeviceNet具有开放、低成本、高效率与高可靠性等独特的优点，现已成为国际标准(IEC62026低压开关设备与控制设备：控制器与电器设备接口)和欧洲标准（EN50325和EN50295），特别适合于制造业、工业控制和电力系统等应用。
DeviceNet现场总线协议讲解
场总线的两种有代表性的定义。
(l)ISA SP50中对现场总线的定义。
现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设备(即车间级设备)之间的联系。
这里的现场设备指最底层的控制监测、执行和计算设备，包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪表产品。
(2)根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网路。
现场总线的本质含义表现在以下6个方面：a)现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通讯网路。
b)现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。
c)互操作性：现场设备或现场仪表种类繁多，没有任何一家制造商可以提供一个工厂所需的全部现场设备，所以，互相连接不同制造商的产品是不可避免的。
用户不希望为选用不同的产品而在硬件或软件上花很大气力，而希望选用各制造商性能价格比最优的产品，并将其集成在一起，实现“即接即用；用户希望对不同品牌的现场设备统一组态，构成他所需要的控制回路。
这些就是现场总线设备互操作性的含义。
现场设备互连是基本的要求，只有实现互操作性，用户才能自由地集成FCS。
d)分散功能块：FCS废弃了DCS的输入／输出单元和控制站,把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。
例如，流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿和累加输入模块，而且有PID控制和运算功能块。
调节阀的基本功能是信号驱动和执行，还内含输出特性补偿模块，也可以有PlD控制和运算模块，甚至有阀门特性自检验和自诊断功能。
由于功能块分散在多台现场仪表中，并可统一组态，供用户灵活选用各种功能块，构成所需的控制系统，实现彻底的分散控制。
DeviceNet网络讲义详解
设设备备网网连连接接方方式式
典型的密封型连接方式
T型分接器
还有… 开放式连接 菊花链路连接方式
现场安装 干线 连接器
-螺纹型 -弯曲型
干线段 -注塑小型连接器
支线
- 注塑连接器 - 0 到 20 英尺. - 小型和微型设备
多端口连接器
10
电缆预估
通信速率 干线长度 (粗) 干线长度 (细) 干线长度(扁平) 最大支线长度 总计支线长度 节点数
8
Multiple Supply Configuration
24 V Power Supply
24 V Power Supply
Optional Second Supply
Node
Node
Node
Node
V+ Power Conductor V- Power Conductor CAN-H, CAN-L, Shield
主干线距离
500m (1640 ft) 250m (820ft) 100m (328 ft)
最大分支距离 20 ft
20 ft
20 ft
累计分支距离 512 ft
256 ft
128 ft
节点数
64
64
64
12
设备网细拓缆扑结构
速率
125 Kbits/sec 250 Kbits/sec 500 Kbits/sec
Terminator
Total Trunk Distance
Trunk
Tap
Terminator
Drop Node Length
Node Node
Node Node
树型分支
Node
零长度分支
DCS与现场总线综述 DeviceNet现场总线数据的分析
DCS与现场总线综述 DeviceNet现场总线数据的分析摘要：随着科技的进步、生产力的发展和信息时代的来临，社会对工业生产的需求变得日益迫切。
集散控制系统以其可靠、灵活、低成本、可适应性强等特点成为了工业控制领域占有主导地位的系统，已被广泛应用于化工、电力、石油、造纸等行业。
集散控制系统的发展经历了三个阶段，它是控制技术发展的一个里程碑。
现场总线自诞生以来一直受到国内外业界人士和企业的关注和重视，它为自动控制领域的变革带来了又一次飞跃。
现场总线所遵循的国际统一协议标准使得它在集散控制系统的基础之上发挥了强大的功能。
关键词： DCS；现场总线；DeviceNet现场总线数据；前言：DeviceNet是基于协议研制开发的现场总线。
由于采用了许多新技术及独特设计，如生产者／消费者的网络通信模式和非破坏性逐位仲裁技术等，与一般的通信总线相比，DeviceNet具有突出的可靠性、实时性和灵活性，特别适用于制造业、工业控制和电力系统等应用。
尤其是DeviceNet协议的开放性为研究DeviceNet协议和开发DeviceNet节点产品提供了条件。
然而目前对协议的研究还一直停留在理论层面，缺少相应的实验辅助手段，节点产品的开发也缺乏有力支持。
一、现场总线优势(1)微处理器的多种运算和故障诊断功能丰富了现场仪表的功能，提高了测量精度和传输过程中的抗干扰能力：(2)将原来由各种I／O单元和控制器来完成的功能交由每个现场仪表来完成，从而形成真正的分布式控制系统，实现控制风险的分散化。
(3)现场总线的数字通信功能使每个现场仪表通过底层现场总线网络将自身运行状况的诊断信息向上传递给控制系统的上层，同时还可以接受上层数字控制系统向其发送的信息，仪表可以和数字控制系统直接进行数字信号的传送，增加信息流通能力，提高信息的准确性，给系统的日常维护带来了方便。
(4)由于现场总线式现场仪表是按照国际统一的标准设计制造，它的通信协议一致公开，各个不同厂家的设备之间可实现信息交换，从而使用户在系统设计时可以选用最适于自己要求的产品来构建系统，提高了灵活性。
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法现场总线（Fieldbus）是一种新型的工业通信技术，它是以数字化的方式将数据传输到工业现场设备和控制系统之间的通信总线。
现场总线的出现大大提高了工业自动化的可靠性、效率、安全和灵活性。
下面将介绍现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用和使用方法。
一、发展历程现场总线的发展可追溯到20世纪70年代，当时欧洲的一些机构开始研究数字控制系统。
80年代初，德国联邦教育研究部门的PLC工艺小组提出了“第三代工厂控制理论”，并提出了“现场总线”的概念。
90年代初，现场总线开始应用于工业自动化领域，并逐渐发展成为主流的工业通信技术。
二、特点及分类1. 特点（1）数字化传输：现场总线采用数字化通信方式，避免了模拟信号的干扰和失真，提高了数据的可靠性和准确性。
（2）灵活性：现场总线可以连接多种类型的设备和控制系统，实现设备之间的信息交换和协同工作。
（3）可扩展性：现场总线可以根据工业自动化系统的需求进行扩展和升级，具有很高的灵活性和适应性。
（4）实时性：现场总线可以实现实时数据传输和控制，提高了工业生产的效率和精度。
（5）安全性：现场总线支持加密和认证技术，保障了工业通信的安全性和可靠性。
2. 分类目前常用的现场总线主要有以下几种：（1）Profibus：是德国西门子公司研发的一种现场总线，可以实现高速数据传输和设备的实时控制。
（2）Modbus：是Modicon公司开发的一种现场总线，适用于数据采集和控制。
（3）CAN总线：是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的现场总线，具有高速、可靠、抗干扰等特点。
（4）DeviceNet：是美国罗克韦尔公司开发的一种现场总线，适用于工业设备之间的通信和控制。
三、主要应用现场总线广泛应用于各个工业领域，包括制造业、石化、水处理、电力等。
主要应用包括以下几个方面：（1）数据采集和监控：现场总线可以实现对工业设备的数据采集和监控，提高了生产过程的可靠性和效率。
Devicenet现场总线的一些普及知识
Devicenet现场总线的普及知识终端电阻在通信中的作用终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。
阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。
这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。
消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。
由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。
这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。
要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。
在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法DeviceNet 网络的使用体会。
（１）DeviceNet现场总线可以节省大量费用。
从安装阶段来看，只通过一根通讯缆，就实现了对整个网上各站点供电及通讯，相对于点对点的控制方式，节省大量的电缆,桥架等。
不但缩短了安装时间，而且降低了安装费用。
从控制上来看：利用网络通讯及“软”Ｉ／Ｏ方式，也节约了I/O模块和大笔资金。
如对变频器工作站，启动/停止，加速/减速等命令；电压、电流、温度等参数，都可从DeviceNet网络通讯实现，节约了I/O模块，尤其是模拟I/O模块，费用相当昂贵。
（２）设备故障率大大降低，且诊断方便，排除迅速。
DeviceNet由于仅用一条通讯电缆控制整个设备网络，使设备故障率大大降低；各站点通讯端子支持带电热插拔，若某一站点出现问题及故障排除，不影响网上其他站点正常工作。
采用数据通讯方式来控制各站，不但极大减少了传统点对点方式的电缆数量，也使故障环节大大减少，系统稳定性进一步提高。
通过设备网使MCC的集中控制的形式十分有效，极大方便了设备故障的诊断。
DeviceNet-Modbus现场总线协议模块开发
DeviceNet-Modbus现场总线协议模块开发现场总线是工业自动化领域中常用的通信方式，它能够实现控制系统中各个设备之间的数据交换和通信。
DeviceNet和Modbus是两种常见的现场总线协议，它们在不同的工业场景中具有广泛的应用。
本文将介绍DeviceNet-Modbus现场总线协议模块的开发过程和关键技术。
DeviceNet是由Rockwell Automation公司推出的一种现场总线协议，它主要用于工业自动化领域中的设备连接和通信。
DeviceNet采用了主从式的通信方式，其中主站负责控制和管理整个网络，从站负责执行主站的指令并返回数据。
DeviceNet使用CAN（Controller Area Network）总线作为物理介质，支持多种数据传输速率，从而满足不同场景下的通信需求。
Modbus是一种通用的现场总线协议，它广泛应用于工业自动化和过程控制领域。
Modbus协议简单易懂、易于实现，可以在不同的硬件平台和操作系统上运行。
Modbus采用了主从式的通信方式，主站负责发送指令和接收数据，从站负责执行指令并返回数据。
Modbus可以通过不同的物理介质进行通信，如串口、以太网等。
DeviceNet和Modbus在不同的工业场景中具有广泛的应用，但它们的通信方式和协议规范有一定的差异。
为了实现DeviceNet和Modbus之间的互联互通，需要开发一个支持两种协议的现场总线协议模块。
该模块需要实现DeviceNet和Modbus协议的解析和封装功能，使得设备可以通过DeviceNet总线与Modbus设备进行通信。
在开发DeviceNet-Modbus现场总线协议模块时，需要考虑以下几个关键技术：1. 协议解析与封装：模块需要能够解析DeviceNet和Modbus 协议的数据帧，并根据协议规范封装成对应的数据帧进行传输。
2. 主从站功能：模块需要具备主站和从站的功能，能够作为主站向从站发送指令并接收返回的数据，也能够作为从站执行主站的指令并返回数据。
基于台达机电产品的DeviceNet现场总线网络设计(doc14)(1)
基于台达机电产品的DeviceNet现场总线网络设计可编程序控制器（PLC）现场总线网络是PLC开发应用的重要技术。
现场总线使得PLC在工业现场进入上级制造执行系统，进而使得用户获得更大应用效益。
人们称之为控制系统的一次变革的现场总线技术自20世纪末广泛应用以来，日益受到制造业的广泛注意和高度重视，成为世界范围的自动化技术发展的热点。
应该说, 现场总线的工业过程智能自动化仪表和现代总线的开放自动化糸统构成了新一代全开放自动化控制糸统的体糸结构。
目前国际上公认的现场总线有10多种，各有其特点，并在一定范围内得刭应用。
本文本文以DeviceNet为基础，详细论述基于台达机电产品的DeviceNet网络设计。
2 DeviceNet简介DeviceNet是由美国Rockwell自动化开发的现场总线标准。
现在已经有超过300家的公司注册成为ODVA的成员。
全世界共有超过500家的公司提供DeviceNet产品。
DeviceNet作为一种高性能的协议，目前在美国和亚洲的市场上处于领导地位，其系统解决方案在欧洲也取得了显著的业绩增长。
DeviceNet协议设计简单，实现成本较为低廉，但对于采用最底层的现场总线的系统（例如，由传感器、制动器以及相应的控制器构成的网络）来说，却是性能极高的。
DeviceNet设备涉及的范围从简单的光电开关一直到复杂的半导体制造业中的用到的真空泵。
就像其他的协议一样，DeviceNet 协议最基本的功能是在设备及其相应的控制器之间进行数据交换。
因此，这种通信是基于面向连接的（点对点或多点传送）通讯模型建立的。
这样，DeviceNet 既可以工作在主从模式，也可以工作在多主模式。
DeviceNet的报文主要分为高优先级的进程报文（I/O报文）和低优先级的管理报文(直接报文)。
两种类型的报文都可以通过分段模式来传输不限长度的数据。
一个DeviceNet网络工作在125k、250k和500k的波特率下最多可以支持64个节点。
Devicenet现场总线的一些普及知识
Devicenet现场总线的普及知识终端电阻在通信中的作用终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。
阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。
这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。
消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。
由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。
这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。
要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。
在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法DeviceNet 网络的使用体会。
（１）DeviceNet现场总线可以节省大量费用。
从安装阶段来看，只通过一根通讯缆，就实现了对整个网上各站点供电及通讯，相对于点对点的控制方式，节省大量的电缆,桥架等。
不但缩短了安装时间，而且降低了安装费用。
从控制上来看：利用网络通讯及“软”Ｉ／Ｏ方式，也节约了I/O模块和大笔资金。
如对变频器工作站，启动/停止，加速/减速等命令；电压、电流、温度等参数，都可从DeviceNet网络通讯实现，节约了I/O模块，尤其是模拟I/O模块，费用相当昂贵。
（２）设备故障率大大降低，且诊断方便，排除迅速。
DeviceNet由于仅用一条通讯电缆控制整个设备网络，使设备故障率大大降低；各站点通讯端子支持带电热插拔，若某一站点出现问题及故障排除，不影响网上其他站点正常工作。
采用数据通讯方式来控制各站，不但极大减少了传统点对点方式的电缆数量，也使故障环节大大减少，系统稳定性进一步提高。
通过设备网使MCC的集中控制的形式十分有效，极大方便了设备故障的诊断。
DeviceNet现场总线协议讲解
DeviceNet 现场总线协议讲解Devicenet 简介: DeviceNet 是由美国 Rockwell 公司在 CAN 基础 上推出的一种低成本的通信链接， 是一种低端网络系统。
它将基 本工业设备连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。
DeviceNet 是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部 件间的可互换性的同量， 减少了配线和安装工业自动化设备的成 本和时间。
DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信， 而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。
现场总线系统的结构和技术特点 1. 现场总线的历史和发展 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。
随着 微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降， 计算机与 计算机网络系统得到迅速发展， 而处于生产过程底层的测控自动 化系统，采用一对一联机，用电压、电流的模拟信号进行测量控 制， 或采用自封闭式的集散系统， 难以实现设备之间以及系统与 外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。
要实现整 个企业的信息集成， 要实施综合自动化， 就必须设计出一种能在 工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工 厂底层网络， 完成现场自动化设备之间的多点数字通讯， 实现底1 / 26层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
现场总线就是 在这种实际需求的驱动下应运产生的。
它作为过程自动化、 制造 自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络， 沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络 之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。
由于标准实质上并未统一， 所以对现场总线的定义也是各有 各的定义。
下面给出的是现场总线的两种有代表性的定义。
(l) ISA SP50 中对现场总线的定义。
现场总线是一种串行的 数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即 场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设 备(即车间级设备)之间的联系。
现场总线技术 第5章 DeviceNet 现场总线技术及其应用 教学课件
2020/7/2
14
卷1：
DeviceNet通信协议和应用（第7层—应用层）。 CAN以及它在DeviceNet中的应用（第2层—数
据链路层）
DeviceNet物理层和介质（第1层—物理层）
卷2：
为实现同类产品之间的互操作性和可互换性进 行设备描述
2020/7/2
15
除第7层（应用层）外，DeviceNet规范还对一部分第1 层（收发器）以及第0层（传输介质）进行了规定，这 就为DeviceNet节点的物理连接提供了标准。协议对连 接器、电缆类型、电缆长度以及基于通信的显示、操 作元素及其相应的封装形式等等都进行了规定。
现场总线技术及其应用
第5讲
胡青松
2020/7/2
1
2、DeviceNet简介
DeviceNet是二十世纪九十年代中期发展起来的一种基于 CAN总线技术的符合全球工业标准的开放型通信网络， 它是一种低成本的通信总线。
它既可以连接底端工业设备，又可连接像变频器、操作 员终端这样的复杂设备。
它将工业设备（如限位开关、光电传感器、阀组、马达 启动器、过程传感器、变频驱动器、面板显示器和操作 员接口等）连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。 （见图）
2020/7/2
36
5.3.3.物理层信号
采用CAN的物理层信号 逻辑电平的物理状态
隐性—逻辑0—电位差0V 显性—逻辑1—电位差2.5V
2020/7/2
37
5.4DeviceNet的数据链路层
➢ 数据链路层是完成两个相连的机器数据链路层 进行可靠、有效通信的方法。
➢ 数据链路层，负责从网络层向物理层发送数据 帧（存放数据的有组织的逻辑结构）。在接收 端，将来自物理层的比特流打包为数据帧。
DeviceNet现场总线详解
生产者/消费者网络模型
? DeviceNet采用开放网络技术的一种新发明的 解决方案：生产者/消费者（produce/consumer）通信模式。生产者是指发送数据的节 点设备，消费者是指接受数据的节点设备。每 个节点设备均可配置为生产者、消费者或两者 皆是。
? 可以是点对点或多点传送。
? 显式报文用于两个设备之间多用途的点对点的报 文交换，一般用于节点配置、故障情况报告和故 障诊断，是典型的请求 —响应通信方式。
? 显式报文利用 CAN的数据区来传递定义的报文， 包括报文头和报文体两部分。 >8bit分段
? 一个显式报文的分段包括报文头、分段协议、分 段报文体 3部分。
1 9 8 7 6 5 4 3 21 0
范围 0 (16进制)
标识使用
0 组1报文ID
源MAC ID
000-3ff 报文组1
10
MAC ID
组2报文ID 400-5ff 报文组2
1 1 组3报文 ID
源MAC ID
600-7bf 报文组3
1 1 1 11
组4报文ID（0-2f）
7c0-7ff 报文组4
111111 1
1 X XX
7f0-7ff 无效CAN标
识 表1 DeviceNet的11位连接标识符
? 这四种报文组优先级不同，其中报文组 1优先级最 高，通常用于发送设备的 I/O报文，报文组 4优先级 最低，用于设备离线时的通信。传送信息时可据此 选择相应的报文组。
? MAC ID：用于在网络上识别节点。 6bit，64节点。 有源和目的之分。
? （11）具有通信错误分级检测机制、通信 故障的自动判别和恢复功能；
DeviceNet总线的现场应用及分析
DeviceNet总线的现场应用及分析0 引言计算机控制技术迅速发展，特别是现场总线已经渗透到自动控制的各个领域，现场总线必将成为自动控制领域主要的发展方向之一。
作为一种国际化通用的标准，广泛应用于汽车制造、冶金、化工、石油、电力纺织等领域。
1 DeviceNet总线简介Devienet现场总线是由罗克韦尔自动化公司推出的一种开放、低价、可靠、高效的设备层工业控制网络。
它是安装在生产过程区域中现场设备与自动控制系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通讯的数据链路，沟通了生产过程领域的现场级设备之间以及更高层次自动控制领域的车间级设备之间的联系。
现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互联通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点，在汽车涂装车间广泛使用。
2 现场使用郑州海马汽车生产基地涂装车间广泛采用Devienet现场总线，来实现对生产过程的控制，尤其是涂装车间的滑撬输送系统。
此控制系统的自动化程度高、现场检测信号多、逻辑关系复杂，各区域工艺设备和滚床输送线上有大量的联锁、互锁信号。
根据滑撬输送系统的工艺设计要求，此系统分为7个区域，每个区域通过2条DeviceNet现场总线构建整个系统的控制网络，连接生产现场的IP67分布式I/O模块、1734从站和所有的变频传动装置等，使得滑撬输送线控制稳定可靠，在控制性能方面具有极强的实时响应性和灵活性，易于维护和扩展。
输送线电控系统采用ControlLogix5000型PLC控制器，控制器通过以太网网络连接到中央控制室进行工位监控，而PLC控制器与现场设备之间的连接则全部通过DeviceNet网络来实现。
每台PLC控制器上配置了2个DeviceNet网络接口模块（1756-DNB），从而将整个控制系统分成14条DeviceNet网络，连接着生产现场不同的工艺段，将各区域的TURCK IP67分布式I/O模块和1734从站以及控制设备电机的SEW变频器、Mitsubishi FR―A700柜装变频器等连接到网络上，实现了对现场各区域的滚床、积放链、电动移行机、滑撬升降机等机械输送设备的精确控制。
DeviceNet概述
DeviceNet概述1.DeviceNet概述DeviceNet是一种低成本的通讯总线。
它将工业设备（如：限位开关，光电传感器，阀组，马达启动器，过程传感器，条形码读取器，变频驱动器，面板显示器和操作员接口）连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。
直接互连性改善了设备间的通讯，并同时提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线I/O接口很难实现的。
DeviceNet是一种简单的网络解决方案，它在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。
图1是一个典型的DeviceNet控制系统示意图。
DeviceNet不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能。
该功能在传统的I/O上是很难实现的。
DeviceNet是一个开放的网络标准。
规范和协议都是开放的，供货商将设备连接到系统时，无需为硬件，软件或授权付费。
任何对DeviceNet技术感兴趣的组织或个人都可以从开放式DeciceNet供货商协会（ODVA）获得DeviceNet规范，并可以加入ODVA，参加对DeviceNet规范进行增补的技术工作组。
DeviceNet规范的购买者将得到无限制的、真正免费的开发DeviceNet产品的授权。
寻求开发帮助的公司可以通过任何渠道购买使其工作简易化的样本源代码，开发工具包和各种开发服务。
关键的硬件可以从世界上最大的半导体供货商那里获得。
图1 DeviceNet控制系统示意图2.DeviceNet技术背景和特点多年来，过程工业一直致力于开发一种单一的、开放的标准对现场的各类设备进行编址。
标准的最初目标是用单一的数字标准取代4-20mA标准。
当范围扩展到寻址复杂的、高难度的服务时（如：控制器间的高速通讯、大量快速扫描设备间的时间同步）单一标准的开发变得延迟了。
同时，通讯技术的成本近几年已经明显的降低，将简单设备直接连接到网络上（而不必考虑SP50现场总线）的成本由此变得经济。
DeviceNet现场总线
辑上的关系,在物理上并不实际存在.
❖
在DeviceNet中,每个连接由11位的连接标识符<CID,
Connection ID>来标识,该11位的连接标识符包括媒体访
问控制标志符<MAC ID>、报文标识符<Message ID>和
CAN标识符区
10 9
❖
DeviceNet介质访问单元包括收发器、连接器、误接线保护电
路、调压器和可选的光隔离器.
DeviceNet节点
p / CAN
光电隔离器(可选)
调压
收发器
MWP
连接器
屏蔽
信号线
电源线
6.3.3 物理层信号
❖
DeviceNet的物理层信号规范完全相同.CAN规范定义了两种
互补的逻辑电平：显性<Dominant>和隐性<Recessive>,且同
❖
物理信号及MAC使用CAN；
基于连接概念的协议,要与设备交
换信息须先与它连接；
典型的请求/响应方式,适用于两个
设备间多用途的点对点报文传递；
I/O数据的高效传输；
为长度大于8字节的报文提供分段
❖
❖
❖
❖
DeviceNet的主要技术特点
网络大小
最多64个节点，每个节点可支持无限多的I/O
网络长度
端—端网络距离随网络传输速度而变化
帧；
DeviceNet使用标准数据帧而不使用远程帧,出
错帧和超载帧由CAN控制芯片控制,
DeviceNet规范中捕捉定义.
由于采用生产者/消费者通信模式, DeviceNet总
CAN总线与DeviceNet现场总线分析
C AN总线与Device N et现场总线分析程 力(阿城继电器股份有限公司黑龙江阿城150302)摘 要:为研究和开发D ev i ceN et现场总线M CC的核心设备 Dev ice N e t离散量I/O节点和电动机保护测控装置,必须深入分析D ev iceN et现场总线技术,而Dev ice N et的基础即物理层与数据链路层是控制器局域网CAN(Contro ller A rea N et w ork)总线,因此在分析CAN总线技术的基础上,对D ev i ceN et 现场总线技术、特别是D ev i ceN et的优势进行了深入分析。
关键词:M CC;CAN总线;D ev i ceN et;现场总线0 前言随着国民经济的快速发展,生产规模的不断扩大,各种生产线或控制系统中所使用的电动机数量越来越多。
每条生产线和控制系统需要使用十几台,几十台或百余台电动机。
这就提出了对这些电动机进行统一控制和/或保护的要求。
因此电动机控制中心MCC(M o tor C ontr o l Center)的应用也越来越广泛。
M CC分为三种类型:全硬接线式,全现场总线式和混合接线式。
全硬接线式M CC在国内应用较多。
其最大的缺陷就是所需的I/O连线(控制电缆)数量太大,这就导致设计、施工、维护工作量大、费用高、占地面积大等问题。
全现场总线式M CC克服了上述缺陷,技术先进,优势突出,在国外应用广泛,在国内应用也越来越多。
它代表了M CC的发展趋势。
混合接线式MCC是介于全硬接线式与全现场总线式MCC之间的一种形式。
全现场总线式MCC的核心技术是现场总线技术,而Dev ice N et现场总线是国际上最先进的工业网络技术。
Dev ice Net现场总线是由美国原AB公司,即现在的罗克韦尔自动化公司于1994年推出的。
由于其具有低价、开放、高效、可靠等特点,在世界范围内得到越来越广泛的应用。
D ev ice Net的基础是CAN总线,本文着重于对C AN总线和De vice Net现场总线进行分析。
DeviceNet现场总线
连接标识符（CID） 由报文标识符 （Message ID）和介质访问控制标识符（简称 Media Access Identifier，简称MAC ID）组成。
6.4 DeviceNet连接
2. 重复MAC ID检测报文 DeviceNet协议预留了组2报文ID7作为重复
MAC ID检测的连接ID。
6.4 DeviceNet连接
二、建立连接 1. 显示信息连接
显示信息连接是点对点连接，组3报文ID6 和5作为未连接显示请求和响应报文的连接ID。 （1）建立显示信息连接请求报文
6.1 DeviceNet概述
三、DeviceNet的通信模式 1. 点对点模式 v 含有源/目的地址信息； v 基于连接，采用请求/响应方式； v 通信效率低，用于非实时数据传输； v 报文格式
6.1 DeviceNet概述
2. 生产者/消费者模式 v 信息报文不再专属于特定的源节点或目的节点 ，
6.2 DeviceNet通信模型
DeviceNet用连接标识符将优先级不同的报 文分为4组。
6.2 DeviceNet通信模型
2. DeviceNet的报文 （1）I/O报文 v I/O报文适用于实时数据传输； v 采用高优先级连接ID； v 生产者/消费者通信模式； v I/O报文数据帧中的数据场不包含任何与协议相 关的位，仅仅是实时的I/O数据。
触器、通用离散I/O、通用模拟I/O、HMI、接近 开关、限位开关、软启动器、位置控制器、流量 计等 ； v 实现不同制造商生产的设备的互换性和互操作 性； v 对设备在网络上交换的I/O数据的说明； v 提供可配置参数的定义和访问这些参数的公共接 口。
DeviceNet现场总线讲座第一讲现场总线发展概况与DeviceNet进入中国
DeviceNet现场总线讲座第一讲现场总线发展概况与
DeviceNet进入中国
蔡忠勇;高涵
【期刊名称】《低压电器》
【年(卷),期】2000(000)002
【摘要】现场总线是一个发展热点,但众多的现场总线往往使生产者和用户无所适从.是否已纳人IEC标准、系统的开放性、技术能否得到有力的支持、价格是否有竞争力等已成为人们选用何种总线的主要依据.DeviceNet已成为欧洲标准,即将成为IEC标准.DeviceNet采用全球销售量最大的CAN芯片,大规模的生产必将降低成本.ODVA China亦将提供优质的技术服务.
【总页数】3页(P59-61)
【作者】蔡忠勇;高涵
【作者单位】上海电器科学研究所 200063;上海电器科学研究所 200063
【正文语种】中文
【中图分类】TM5
【相关文献】
1."欧姆龙工业网络"讲座第3讲:DeviceNet工业现场总线 [J], 朱元;朱妙其
2.DeviceNet现场总线讲座第二讲 DeviceNet总线技术(一) [J], 阮于东
3.DeviceNet现场总线讲座第三讲 DeviceNet总线技术(二) [J], 阮于东
4.DeviceNet现场总线讲座第四讲 DeviceNet现场总线的现状及今后的发展 [J],
坂东卫持
5.现场总线技术讲座第一讲现场总线的由来 [J], 夏德海
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专题讲座 Device N et现场总线 讲座[编者按] 现场总线的出现将对传统的工业自动化带来革命,从而开创工业自动控制的新纪元。
目前,现场总线受到了国内外自动化设备制造商和用户的广泛关注,并成为自动化技术发展的一个热点。
现场总线技术发展很快,在世界范围内,目前已获得应用的现场总线已达数十种之多。
其中,DeviceNet现场总线具有开放、高效和低价等特点,特别适合于制造业、工业控制和电力系统等应用,对于低压开关设备和控制设备,具有非常广润的发展前景。
为普及和推广现场总线的知识和应用,本编辑部与ODVA China合作,共同开辟《DeviceNet现场总线讲座》专栏,邀请国内外资深专家撰稿,系统介绍现场总线的发展概况、DeviceNet现场总线的技术特点、产品、标准及应用。
本专栏也是一个技术论坛,我们热忱欢迎大家踊跃投稿,参加论讨与交流,以进一步促进我国现场总线技术的发展 第一讲 现场总线发展概况 与Device N et进入中国蔡忠勇 高 涵 上海电器科学研究所(200063)摘 要 现场总线是一个发展热点,但众多的现场总线往往使生产者和用户无所适从。
是否已纳入IEC 标准、系统的开放性、技术能否得到有力的支持、价格是否有竞争力等已成为人们选用何种总线的主要依据。
DeviceNet已成为欧洲标准,即将成为IEC标准。
DeviceNet采用全球销售量最大的CAN芯片,大规模的生产必将降低成本。
ODVA China亦将提供优质的技术服务。
叙 词:现场总线 开放式 网络 自动化G eneral Situation of Fieldbus and Introducing of Device N et into ChinaCA I Zhongyong GA O HanShanghai Electrical Apparatus Research Institute(200063) Abstract:Fieldbus is the hotspot we are talking about and developing recently.But several kinds of the fieldbus often have baffled the device manufacturers and the users for fieldbus selection.Whether it is IEC standard,open, under available technical support and competitive or not is the major base on which to select the kinds of fieldbus. DeviceNet using CAN chip with the large scale over the world have been the European Standard and will be the IEC standard.The large scale manufacture consequentially result in the cost decreasing and ODVA China is avaiable to supply the high2quality technical service as well.K ey w ords:f ieldbus open netw ork autom ation1 现场总线发展概况现场总线是目前自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。
现场总线是当今3C技术,即计算机(Computer)、通信(Communication)与控制(Control)技术的发展汇聚成的结合点。
根据国际电工委员会IEC61158标准定义,现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。
IEC61158标准从1984年开始制订,但现场总线技术的真正发展始于80年代末90年代初。
至今正在应用的现场总线已达数十种之多,其中有10多种已被纳入了IEC标准,主要归类在两个标准簇。
一个为IEC SC65C的IEC61158标准,另一个为IEC17B的62026标准。
IEC61158是迄今为止制订时间最长、投票次数最多、意见分歧最大的国际标准之一。
它的制—95—现场总线发展概况与Device N et进入中国低压电器(2000№2)订时间超过12年,先后经过9次投票表决,两次提交IEC 执委会审议,直到2000年1月4日IEC 中央办公室公布1999年底最新一轮投票结果才表明该标准已获通过。
但从标准内容看,该标准已与人们最初的期望大相径庭。
人们制订IEC61158标准的初衷是将纷乱杂呈的各种总线归纳成一种统一的标准,既方便制造商的产品生产,又便于用户选用。
但最终通过的IEC61158标准,经多方争执和妥协,最后容纳了八种互不兼容的协议。
这八种协议在IEC61158中分别为八种类型:类型1 IEC 技术报告(即FF H1)类型2 C ontroNet (美国R ockwell 公司支持)类型3 Profibus (德国西门子公司支持)类型4 P 2Net (丹麦Process Data 公司支持)类型5 FF HSE (即原FF H2,美国Fisher Rosemount 公司支持)类型6 Swiff Net (美国波音公司支持)类型7 WorldFIP (法国Alsthom 公司支持)类型8 Interbus (德国Phoenix Contact 公司支持)与SC65C 的针锋相对、讨价还价相比,IEC17B 的标准制订者们要“文明”多了。
从1996年成立工作组开始,IEC17B 制订的总线标准主要涉及设备层的现场总线,相关的标准有:IEC62026低压开关设备与控制设备:控制器与电器设备接口。
IEC6202621 第一部分 总则第二部分 操作器2传感器接口(AS 2i )第三部分 DeviceNet 第五部分 轻巧的分布式系统(SDS )第六部分 Seriplex (串行多路复用控制总线)其中,除第六部分尚处于CD 文件阶段外,其余部分已成为FDIS 文件,将于今年6月进行投票表决,各成员国只能表示同意或不同意,不能对文件的某一部分提出修改要求。
从目前情况看,中国将投赞成票,而且投票通过的可能性很大。
IEC62026标准草案曾有过第四部分(Lontalk )和第七部分(WorldFIP ),因这两个协议不适宜作为设备层的通用协议目前暂被挪走。
IEC17B 还有一个有关现场总线的标准草案,那就是IEC61915“低压开关设备与控制设备———网络化工业设备的描述(Profiles for networked industrial devices )”。
此文件还处于CD 文件阶段。
2 DeviceNet 及其技术特点DeviceNet 是一种低成本的通信连接。
它将工业设备(如:限位开关、光电传感器、阀组、电动机起动器、过程传感器、条形码读取器、变频驱动器、面板显示器和操作员接口)连接到网络,从而免去了昂贵的硬接线。
DeviceNet 是一种简单的网络解决方案,在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时,减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。
DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信,而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能,这是通过硬接线I/O 接口很难实现的。
DeviceNet 是一个开放式网络标准。
规范和协议都是开放的,厂商将设备连接到系统时,无需购买硬件、软件或许可权。
任何人都能以少量的复制成本(目前:USD250+邮费)从开放式DeciceNet 供货商协会(ODVA )获得DeviceNet 规范。
任何制造(或有打算制造)DeviceNet 产品的公司都可以加入ODVA ,并参加对DeviceNet 规范进行增补的技术工作组。
DeviceNet 规范的购买者将得到一份不受限制的、真正免费的开发DeviceNet 产品的许可。
寻求开发帮助的公司可以通过任何渠道购买使其工作简易化的样本源代码、开发工具包和各种开发服务。
关键的硬件可以从世界上最大的半导体供货商那里获得。
简单地说,DeviceNet 可以归纳出以下一些技术特点:(1)最大64个节点。
(2)125kbps ～500kbps 通信速率。
(3)点对点,多主或主/从通信。
(4)可带电更换网络节点,在线修改网络配置。
(5)采用CAN 物理层和数据链路层规约,使用CAN 规约芯片,得到国际上主要芯片制造商—6—低压电器(2000№2)现场总线发展概况与Device N et 进入中国的支持。
(6)支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据传送。
(7)低成本、高可靠性的数据网络。
(8)既适用于连接低端工业设备,又能连接象变频器、操作终端这样的复杂设备。
(9)采用无损位仲裁机制实现按优先级发送信息。
(10)具有通信错误分级检测机制、通信故障的自动判别和恢复功能。
(11)得到众多制造商的支持,如:Rockwell、OMRON、Hitachi、Cutler2Hammer、Mithileichi等。
DeviceNet制造商协会拥有三百多个会员遍布世界各地。
3 ODVA简介现场总线技术具有网络化、系统化、开放式的特点,需众多企业相互支持、相互补充来构成整个网络系统。
为便于技术发展和企业之间的协调,统一宣传推广技术和产品,通常每一种现场总线都有一个组织来统一协调。
DeviceNet总线的组织机构是“开放式设备网络供货商协会”,简称“ODVA”。
其英文全称为Open DeviceNet Vendor Association。
它是一个独立组织,管理DeviceNet 技术规范,促进DeviceNet在全球的推广与应用。
ODVA实行会员制,会员分供货商会员(Vendor members)和分销商会员(Distributor member)。
ODVA现有供货商会员310个,其中包括ABB、Rockwell、Phoenix、Contacts、Omron、Hitachi、Cutler2Hammer等几乎所有世界著名的电器和自动化元件生产商。
ODVA的作用是帮助供货商会员向DeviceNet产品开发者提供技术培训、产品一致性试验工具和试验,支持成员单位对DeviceNet协议规范进行改进;出版符合DeviceNet协议规范的产品目录,组织研讨会和其它推广活动,帮助用户了解掌握DeviceNet技术;帮助分销商开展DeviceNet用户培训和DeviceNet专家认证培训,提供设计工具,解决DeviceNet系统问题。