工业网络技术第6课

1、2011年5月23日 东北大学秦皇岛分校 DeviceNet网络网络 2011年5月23日 DeviceNet网络概述网络概述 DeviceNet网络模型 DeviceNet网络传输介质 DeviceNet网络物理层 2011年5月23日 设备网设备网 连接工业现场设备连接工业现场设备 2011年5月23日 2011年5月23日 2011年5月23日 布线方便布线方便 小尺寸物理设备小尺寸物理设备 低节点成本增加到相关设备低节点成本增加到相关设备 快速响应时间快速响应时间 设备组态和诊断功能设备组态和诊断功能 支持控制器支持控制器/系统连接系统连接 支持多销售商设备支持多销售商设备 2011年

2、5月23日 智能智能 I/O 逻辑机架逻辑机架 I/O 逻辑机架逻辑机架 A RS232 设备 现行标准现行标准 将来标准将来标准 1-5 vDC 4-20 ma 120 vAC 24 vDC 设备网络 T T AD A D DD 现场总线现场总线 2011年5月23日 2011年5月23日 - 功能功能 + EtherNet/IP - 成本成本 + + 复杂性复杂性 - - 信息量信息量 + DeviceNet Other CAN SDS Fieldbus H1 Profibus-PA Modbus HART Profibus-DP Interbus-S Remote I/O Profibu

3、s-FMS Data Highway+ Modbus Plus RS232/485 etc. ControlNet Foundation Fieldbus H2 2011年5月23日 1994年年3月，由罗克韦尔自动化开发；月，由罗克韦尔自动化开发； 1995年年4月，将该技术移交给开放性组织月，将该技术移交给开放性组织 ODVA（ Open DeviceNet Vendor Association ），）， 成为开放协议；成为开放协议； 2000年年6月，成为月，成为IEC62026国际标准，国际标准，2002年年 10月成为我国国家标准。月成为我国国家标准。 2011年5月23日 1994

4、199519961997 19981999200020012002 DeviceNet Manager Software Release Specification First Release Unveiled at IPC Trade Show First Scanner (1771-SDN) Release RSNetWorx Software Release ODVA Created ControlLogix Scanner Release SLC-500 DML Based Scanner Release KwikLink Flat Media Release 2011年5月23日 D

5、eviceNet网络基于网络基于CAN技术，因此关键技术，因此关键 硬件控制器和收发器芯片应用广泛硬件控制器和收发器芯片应用广泛,价格低价格低 廉。廉。 2011年5月23日 DeviceNet网络概述 DeviceNet网络模型网络模型 DeviceNet网络传输介质 DeviceNet网络物理层 2011年5月23日 传输介质传输介质Transmission Media 介质访问单元介质访问单元Media Access Unit ISO/OSI 七层参考模型七层参考模型 应用层应用层Application Layer 逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC) 媒体访问控制媒体访问控制(MAC)

6、物理层信号物理层信号(PLS) ISO Data Link Layer 2 ISO Physical Layer 1 ISO Media Layer 0 CAN Protocol Specification CAN协议规范协议规范 ISO Application Layer 7 DeviceNet Application Layer Specification 网络应用层规范网络应用层规范 DeviceNet物理层 和传输介质规范 2011年5月23日 包含物理层、数据链路层和应用层。包含物理层、数据链路层和应用层。 沿用了沿用了CAN协议中第二层（数据链路层）协议中第二层（数据链路层）- I

7、SO11898； DeviceNet根据工业自动化的需要设计了第一根据工业自动化的需要设计了第一 层（物理层）和第七层层（物理层）和第七层 (应用层应用层 )。 2011年5月23日 DeviceNet网络概述 DeviceNet网络模型 DeviceNet网络传输介质网络传输介质 DeviceNet网络物理层 2011年5月23日 拓扑结构拓扑结构 电缆类型 终端电阻 连接器 分接头 网络接地 网络供电 2011年5月23日 机器 机器 机器 机器 机器 机器 机器 机器 机器机器机器 机器 DC24V 电源终端电阻 121 分 支分 支 分 支 分支分支 树形分支树形分支 单分支单分支 节

8、点节点 多节点分支多节点分支 电源分支 主干线主干线 支线支线 菊花链菊花链 2011年5月23日 终端电阻终端电阻 DeviceBox 分接头分接头 带有密封式带有密封式 连接器的设备连接器的设备 带有开放式带有开放式 连接器的设备连接器的设备 开放式分接头开放式分接头 电源分接头电源分接头 供电电源供电电源 T型分接头型分接头 终端电阻终端电阻 2011年5月23日 主干线/分支线的总线型拓扑结构 距离最远为500m，每个支线最长为6m 最大64个节点 可选择通讯速率125K、250K、500K 可以用分支线实现菊花链、树形分支结构 2011年5月23日 可以在不断开主干线的情况下装拆节点

9、 使用低延时的双绞电缆，信号与电源在同一电缆中 使用开放或封闭连接器 支持隔离和非隔离设备 支持单电源和多电源，支持网络供电和设备供电 可调整电源配置，以满足个别应用需求 2011年5月23日 拓扑结构 电缆类型电缆类型 终端电阻 连接器 分接头 网络接地 2011年5月23日 Bare Blue White Red Black +24VDC ( V+ ) +0VDC ( V- ) CAN-H CAN-L Shield 5 线制线制 1 对用于对用于 24 Volts DC供电供电 1 对用于对用于 数据通讯数据通讯 1 根屏蔽线根屏蔽线 2011年5月23日 粗缆用于长距离传输 细缆比较灵活

10、 扁平电缆安装方便 低延时、低损耗的屏蔽双绞线 2011年5月23日 2011年5月23日 粗缆和细缆两种 两根电源线 (黑色 C o u n t In t; V o id c a lc () y = m x + b ; b + + ; Id le R u n F a u lt D a ta F u n c tio n s O p e ra tio n sO b je c t M o d e l S e rv ic e s A ttrib u te s B e h a v io r 2011年5月23日 ObjectObject中具备中具备。所谓。所谓 AttributeAttribute就是

11、对象的特性。就是对象的特性。AttributeAttribute 提供状态信息、管理提供状态信息、管理ObjectObject的运作。的运作。 ObjectObject具备具备ServiceService（）。）。ServiceService 是是ObjectObject执行某一动作的触发器。执行某一动作的触发器。 ObjectObject具备具备BehaviorBehavior（行为（行为）。）。BehaviorBehavior表表 明了对于特定的明了对于特定的EventEvent( (事件事件) )进行何种动作。进行何种动作。 2011年5月23日 2011年5月23日 Communica

12、tion(通讯通讯) 设备网对象设备网对象 连接对象连接对象 标识对象标识对象 信息路由器信息路由器 Application （应用）（应用） Application固有固有 Application一般一般 参数对象参数对象 组合对象组合对象 2011年5月23日 DeviceNet 对象对象 DeviceNet Object 提供网络的组态以及状态。提供网络的组态以及状态。 DeviceNet 通信接口的通信接口的MAC IDMAC ID和和波特率波特率 BUS OFF（总线断开）中断的处理总线断开）中断的处理 分配信息分配信息 - - 主站的主站的MAC ID和分配选择和分配选择 （All

13、ocation Choice） Allocate/Release_M/S_Connection_Set 连接对象连接对象 I/O I/O 和和显式连接显式连接的管理的管理 2011年5月23日 标识对象标识对象 供应商供应商 ID，设备，设备类型，产品代码，类型，产品代码， 序列号等该设备的标识和一般信息。序列号等该设备的标识和一般信息。 信息路由对象信息路由对象 将将显式信息显式信息转送给应用对象转送给应用对象 2011年5月23日 Application Application 一般一般 组合对象组合对象 将来自不同应用对象的不同属性组合将来自不同应用对象的不同属性组合 成一个能够随单个报

14、文传送的属性。成一个能够随单个报文传送的属性。 参数对象参数对象 提供对提供对参数进行参数进行Read/Write访访 问问 Application Application 固有固有 例如：例如： 现场传感器、模拟量输入、数字量输出现场传感器、模拟量输入、数字量输出 2011年5月23日 Object Model 定义了对产品内部的定义了对产品内部的Object 进行逻辑上的寻址进行逻辑上的寻址/ /访问时所需的信息。这些信访问时所需的信息。这些信 息以息以DeviceNet协议协议的形式来表示。的形式来表示。 设备地址设备地址 以整数来设定以整数来设定DeviceNet上上的的 节点。在节点

15、。在同一网络上同一网络上不允许有相同的不允许有相同的MAC ID。 类标识符（类标识符（Class ID） 实例标识符（实例标识符（Instance ID） 属性标识符（属性标识符（Attribute ID） 2011年5月23日 类类 实实 例例 属属 性性 属属 性性 值值 性 别 女 玛 丽 年 龄 31 性 别 男 人 类 约 翰 年 龄 50 2011年5月23日 服务代码：表示服务代码：表示Object InstanceObject Instance或是或是 Object ClassObject Class所提供的功能的整数值。所提供的功能的整数值。 MAC ID 1 Device

16、Net MAC ID #4 Class Class #5 MAC ID #4: Class #5: Instance #2: Service #5 ClassClass#7 InstanceInstance 1 1 InstanceInstance 1 1 Instance Instance 2 2 Service Service 5 5 MAC ID #3 Class Class #5 InstanceInstance 1 1 MAC ID 2 2011年5月23日 连接和报文组 通讯报文 重复MAC ID检测 创建连接 DeviceNet对象模型 DeviceNet设备描述设备描述 201

17、1年5月23日 设备描述定义了一个设备设备描述定义了一个设备: 对象模型的建立对象模型的建立 如何交换输入如何交换输入/输出数据输出数据 如何配置如何配置 2011年5月23日 从网络的角度来看，相似设备如果使用 相同的设备描述,则他们具有一致的行为, 通信方式和配置。 一致的行为, 通信方式和配置使得设备具 有: 互用性 互换性 2011年5月23日 DeviceNet协议规范允许制造商提供电子 数据文档（EDS），以文件的形式记录 设备的一些具体操作参数等信息，便于 在配置设备时使用。 2011年5月23日 设备的对象模型设备的对象模型 I/O数据的格式 可配置的属性和公共接口 2011年

18、5月23日 标识设备中存在的所有对象类。 表明各对象类中存在的实例数。 说明对象是否影响设备的行为。 定义每个对象的接口，即定义设备内各 对象如何链接。 2011年5月23日 设备的对象模型 I/O数据的格式数据的格式 可配置的属性和公共接口 2011年5月23日 用实例编号、类型和名称标识I/O组合。 指定I/O组合数据属性格式。 将I/O组合数据属性分量映射到其他属性。 2011年5月23日 设备的对象模型 I/O数据的格式 可配置的属性和公共接口可配置的属性和公共接口 2011年5月23日 配置参数数据 参数对设备行为的影响 参数组 访问设备配置的公共接口 2011年5月23日 l决定为

19、哪种类型的设备设计DeviceNet接口 l 硬件设计 l 软件设计和实现 l 根据设备类型规划设备描述 l 编写电子数据文档用于设备配置 l 完成DeviceNet一致性测试 2011年5月23日 l CAN 芯片 l 收发器 l 电缆(粗缆、细缆和扁平电缆) l 连接器 l 设备分接头 l 电源分接头 l 与智能节点的接口 2011年5月23日 需要支持的报文和连接 设备的对象模型 对象类的设计和实现 主程序的设计和实现 2011年5月23日 与网络通讯相关的参数设定，包括波特率 和MAC ID. 与应用相关的参数设定. 2011年5月23日 DeviceNet协议中规定可以通过网络配置

20、设备 设备不需要配置开关 机械设计、强度、体积设计更灵活 用户可配置的产品特性更多 无须专门的配置端口 一个工具可以访问所有的节点 在线调整设备参数 远程识别网上设备 2011年5月23日 DeviceNet Interface PLC Chassis Configuration Computer SensorsActuatorsOther Devices Drives Block IO DeviceNet DeviceNet Scanner 2011年5月23日 参数对象 包含每个可配置属性的必要信息 工具从设备中提取全部的配置信息 每个可配置属性需要一个实例 数据存放设备中，所以需要较大的ROM空间 2011年5月23日 电子数据文档 (EDS文件) 让参数对象变成可选支持(非必须的) ASCII 文件格式 包含所有可配置属性的信息 内容同参数对象相同 存储在配置工具中