《工业通信与网络技术》第6章

1、哈工大网络与电气智能化研究所 工业工业通信与通信与网络网络技术技术 CAN的发展历程：的发展历程： 第第6章章 DeviceNet 哈工大网络与电气智能化研究所 第第6章章DeviceNet 6.1 概述概述 1、由来、由来 DeviceNet即设备网，其基本技术由即设备网，其基本技术由Allen-Bradley （简称（简称AB， Rockwell Automation的一个子公司）开的一个子公司）开 发，并于发，并于1994年年3月推出。月推出。1995年年4月转让给月转让给ODVA （Open DeviceNet Vendor Association开放式设开放式设 备网供货商协会），由

2、其负责组织、管理与推广。备网供货商协会），由其负责组织、管理与推广。 哈工大网络与电气智能化研究所 2、ODVA China 由上海电器科学研究所负责筹建，由上海电器科学研究所负责筹建，2000年年7 月月6日成立，目前有会员日成立，目前有会员44家。哈尔滨工业大家。哈尔滨工业大 学是学是ODVA China的用户会员。的用户会员。 3、标准、标准 DeviceNet目前是：目前是： 国际标准国际标准IEC62026-3 欧洲标准欧洲标准EN50325-2 中国标准中国标准GB/T18858.3-2002 6.1 概述概述 哈工大网络与电气智能化研究所 4、DeviceNet的体系结构的体系结

3、构 底层 上层 部分重新定义的 物理层 CAN 用户层：用户层：CIP 控制与信息协议 （通用工业协议） DeviceNet 应用层规范 F24V集中式总线集中式总线 供电供电 F误接线保护电路误接线保护电路 F专门定义的专门定义的5芯芯 电缆电缆 5 V+ 4 CAN+ 3 Shield 2 CAN- 1 V- 哈工大网络与电气智能化研究所 5、DeviceNet与与CAN的差异的差异 （1）不使用远程帧以及扩展帧格式；）不使用远程帧以及扩展帧格式； （2）最多只支持）最多只支持64个节点；个节点； （3）只支持三种位速率：）只支持三种位速率：125Kbps、250Kbps、 500Kbps

4、。 156m125Kbps 250Kbps 500Kbps 位速率干线距离 最大 累计 支线长度 500m 250m 100m 78m 39m 6m 以6位 MAC ID 区分 哈工大网络与电气智能化研究所 6、DeviceNet应用领域应用领域 IEC 62026低压电器与开关设备低压电器与开关设备 三层网络中的设备网三层网络中的设备网 教材教材 汽车、半导体、食品饮料、搬运汽车、半导体、食品饮料、搬运 业、电力系统、包装、石油、化业、电力系统、包装、石油、化 工、钢铁、水处理、楼宇自动化、工、钢铁、水处理、楼宇自动化、 机器人、制药、冶金等领域机器人、制药、冶金等领域 工厂自动化工厂自动化

5、 哈工大网络与电气智能化研究所 7、DeviceNet的特点的特点 （1）DeviceNet是一种基于是一种基于连接连接的协议；的协议； （2）支持）支持位选通、轮询、状态改变（位选通、轮询、状态改变（COS）/周周 期期4种种I/O数据触发方式；数据触发方式； （3）采用）采用生产者生产者/消费者消费者模型；模型； （4）支持）支持主主/从、多主或对等从、多主或对等的通信结构；的通信结构； （5）支持报文分段，可传送大报文。）支持报文分段，可传送大报文。 哈工大网络与电气智能化研究所 节点A节点B 请求建立连接 同意建立连接 想和B通信？ 连接建立，进行通信吧！ 节点A节点B 请求提供服务

6、服务内容奉上 完事别忘拆连接释放资源呦！ 节点A节点B 请求拆连接 拆连接成功 基 于 连 接 的 通 信 哈工大网络与电气智能化研究所 主站#0 从站 #9 从站 #11 从站 #12 从站 #13 从站 #63 从站 #1 从站 #10 位选通位选通 主站#0位选通命令报文： CAN标识符区=400hex（10 000000 000） CAN 数据场 = 11111111 11000101 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 01111111 从站#9位选通响应报文： CAN标识符区=389hex（0 1110 001001 ） 从站#

7、11位选通响应报文： CAN标识符区=38Bhex（0 1110 001011 ） 从站#12位选通响应报文： CAN标识符区=38Chex（0 1110 001100 ） 从站#13位选通响应报文： CAN标识符区=38Dhex（0 1110 001101 ） 从站#63位选通响应报文： CAN标识符区=3BFhex（0 1110 111111 ） 哈工大网络与电气智能化研究所 主站#0 从站 #9 从站 #11 从站 #12 从站 #13 从站 #63 从站 #1 从站 #10 轮询轮询 主站#0对从站#9的轮询命令报文： CAN标识符区=44Dhex（10 001001 101） 从站#

8、9对主站#0的轮询响应报文： CAN标识符区=3C9hex（0 1111 001001 ） 主站#0对从站#11的轮询命令报文： CAN标识符区=45Dhex（10 001011 101） 从站#11对主站#0的轮询响应报文： CAN标识符区=3CBhex（0 1111 001011 ） 主站#0对从站#12的轮询命令报文： CAN标识符区=465hex（10 001100 101） 从站#12对主站#0的轮询响应报文： CAN标识符区=3CChex（0 1111 001100 ） 主站#0对从站#13的轮询命令报文： CAN标识符区=46Dhex（10 001101 101） 从站#13对主

9、站#0的轮询响应报文： CAN标识符区=3CDhex（0 1111 001101 ） 主站#0对从站#63的轮询命令报文： CAN标识符区=5FDhex（10 111111 101） 从站#63对主站#0的轮询响应报文： CAN标识符区=3FFhex（0 1111 111111 ） 哈工大网络与电气智能化研究所 COS 主站#0 从站 #1 从站 #9 从站 #10 从站 #11 从站 #12 从站 #13 从站 #63 从站 #9 从站 #9 从站#9对主站#0的COS命令报文： CAN标识符区=349hex（0 1101 001001 ） 从站 #9 主站#0对从站#9的COS响应报文：

10、CAN标识符区=44Ahex（10 001001 010） 从站 #9 从站#13对主站#0的COS命令报文： CAN标识符区=34Dhex（0 1101 001101 ） 从站 #13 主站#0对从站#13的COS响应报文： CAN标识符区=46Ahex（10 001101 010） 从站 #13 从站#12对主站#0的COS命令报文： CAN标识符区=34Chex（0 1101 001100 ） 从站 #12 主站#0对从站#12的COS响应报文： CAN标识符区=462hex（10 001100 010） 从站 #12 哈工大网络与电气智能化研究所 周期周期 从站 #1 从站 #9 从站

11、 #10 从站 #11 从站 #63 从站 #12 从站 #13 主站#0 从站#9对主站#0周期命令报文： CAN标识符区=349hex（0 1101 001001 ） 从站 #9 主站#0对从站#9周期响应报文： CAN标识符区=44Ahex（10 001001 010） 从站 #9 哈工大网络与电气智能化研究所 8、DeviceNet的优点的优点 （1）可减少硬接线和安装成本；）可减少硬接线和安装成本； （2）可减少项目启动时间（从）可减少项目启动时间（从22-24周周5- 6周）；周）； （3）可减少停工检修期（故障前即可诊断）可减少停工检修期（故障前即可诊断 出来）；出来）； （4）

12、可带电移去和加入设备；）可带电移去和加入设备； （5）多个生产商的设备可互相替换。）多个生产商的设备可互相替换。 （6）一旦发生故障可快速精确地诊断。）一旦发生故障可快速精确地诊断。 哈工大网络与电气智能化研究所 （7）通信效率高（实时、快速、安全、错）通信效率高（实时、快速、安全、错 误检查、弹性强）；误检查、弹性强）； （8）在线设备配置；）在线设备配置； （9）产品选择范围很宽；）产品选择范围很宽； （10）使用容易；）使用容易； （11）节省时间和消耗。）节省时间和消耗。 总之：总之：开放、低价、可靠、高效 哈工大网络与电气智能化研究所 8、DeviceNet对象建模对象建模 所使用的

13、语言：所使用的语言： 对象类、实例、属性、服务、行为对象类、实例、属性、服务、行为 连接连接 对象对象 寄寄 存存 器器 对对 象象 哈工大网络与电气智能化研究所 9、DeviceNet对象模型对象模型 UCMM 3号类号类 2号类号类 5号类号类 1号类：号类： 标识对象标识对象 4号类：号类： 组合对象组合对象 F号类：号类： 参数对象参数对象 类号与类号与 具体应具体应 用相关用相关 哈工大网络与电气智能化研究所 DeviceNet是一个基于连接的协议是一个基于连接的协议： 每个连接都有一个每个连接都有一个ID： 连接分为：连接分为： CID 连接ID 11位 I/O连接显式信息连接 一

14、个一个I/O报文中数据的报文中数据的 含义被相应的含义被相应的CID隐隐 含；含；用于一个生产应用于一个生产应 用和多个消费应用之用和多个消费应用之 间的通信间的通信。 一个显式报文的含义一个显式报文的含义/ 预期用途是在预期用途是在CAN数数 据场中指明的；据场中指明的；用于用于 一般的多用途的通信，一般的多用途的通信， 如配置如配置。 6.2 DeviceNet连接连接 哈工大网络与电气智能化研究所 1、CAN标识符区的使用标识符区的使用 16个个 8个个 7个个 离线连接组离线连接组 哈工大网络与电气智能化研究所 注意：注意： （1）组）组1和组和组3报文使用的是源报文使用的是源MAC

15、ID，但报，但报 文文ID在前，使优先权可以公平分配；在前，使优先权可以公平分配； （2）组）组2报文的报文的MAC ID是源或目的都可以，是源或目的都可以， 主要取决于主要取决于“预定义主预定义主/ /从连接组从连接组”的规定；的规定； （3）组）组1、2、3、4报文优先级依次降低；报文优先级依次降低； （4）组）组2报文报文6保留给保留给“预定义主预定义主/ /从连接组从连接组” ； 组组2报文报文7用于用于“重复重复MAC ID检测检测”； （5）组）组3报文报文6、5用于用于“未连接显式请求未连接显式请求/ /响应响应” 组组3报文报文7不用。不用。 P184 无法与组4 报文区分 2

16、、显式连接与、显式连接与I/O连接的动态建立连接的动态建立 哈工大网络与电气智能化研究所 2、显式连接与、显式连接与I/O连接的动态建立连接的动态建立 显式 连接 组3报文ID 6 组3报文ID 5 4B服务 CB 点对点 连接 哈工大网络与电气智能化研究所 I/O 连接 I/O数据 被应用 对象消 费/应答 一般点对多 哈工大网络与电气智能化研究所 3、设备间建立连接的两种模式、设备间建立连接的两种模式 4、DeviceNet中的中的客户机客户机与与服务器服务器概念概念 一般模式 动态建立 特殊模式 预定义主/从连接组 用于配置诊断 典型主/从应用 客户机 服务器 引起一次发送的模块 对此发

17、送做出反应的模块 哈工大网络与电气智能化研究所 6.3 DeviceNet信息协议信息协议 提示提示： 1、显式信息、显式信息 协议信息在数据场内部被指明 显式报文数据场格式 哈工大网络与电气智能化研究所 报文头：报文头： 报文体：报文体： 分段标志位分段标志位 交易交易ID 请求请求/响应位响应位 源源 or 目的？目的？ 取决于取决于CID中中 的的MAC ID 哈工大网络与电气智能化研究所 UCMM服务：服务： UCMM提供显示信息连接的动态建立与删除。提供显示信息连接的动态建立与删除。 开放显式信息连接开放显式信息连接-服务代码服务代码=4Bh，用于建立，用于建立 一个显式信息连接。一

18、个显式信息连接。 关闭连接关闭连接-服务代码服务代码=4Ch，用于删除一个连接用于删除一个连接 对象和重新分配所有相关的资源。对象和重新分配所有相关的资源。 哈工大网络与电气智能化研究所 UCMM服务：服务： 开放显式信息连接开放显式信息连接请求格式请求格式 目的目的MAC ID 哈工大网络与电气智能化研究所 UCMM服务：服务： 值值含义含义 0 DeviceNet(8/8)，类，类ID=8位整数，实例位整数，实例 ID=8位整数位整数 1DeviceNet(8/16)，类，类ID=8位整数，实例位整数，实例 ID=16位整数位整数 2DeviceNet(16/16)，类，类ID=16位整数

19、，实例位整数，实例 ID=16位整位整 数数 3DeviceNet(16/8)，类，类ID=16位整数，实例位整数，实例 ID=8位整数位整数 4-F由由DeviceNet保留保留 表表 报文体格式值报文体格式值 值值含义含义 0报文组报文组1 1报文组报文组2 2保留保留 3报文组报文组3 4-F由由DeviceNet保留保留 表表 组选值组选值 UCMM服务：服务： 服务过程：服务过程： 服务器内的服务器内的UCMM确认开放显式信息连接请确认开放显式信息连接请 求的论据。求的论据。 UCMM引发连接类的创建服务来获得一个连引发连接类的创建服务来获得一个连 接对象实例。接对象实例。 服务器确

20、认其所服务器确认其所支持的支持的报文体格式。报文体格式。 返回开放显示信息连接响应或错误响应。返回开放显示信息连接响应或错误响应。 哈工大网络与电气智能化研究所 开放显式信息连接开放显式信息连接成功响应格式成功响应格式 目的目的MAC ID 哈工大网络与电气智能化研究所 如果开放请求中如果开放请求中 的组选被设置为：的组选被设置为： 那么开放响应中的目的报文那么开放响应中的目的报文ID： 0或或3 被忽略且应被设置为被忽略且应被设置为0值。值。 1 被被客户机客户机用于和服务器的用于和服务器的MAC ID（目的（目的 MAC ID）共同产生一个连接）共同产生一个连接ID，它在通，它在通 过此连

21、接发送时说明。过此连接发送时说明。服务器服务器从组从组2报文报文 ID中分配此值。中分配此值。 表表 开放显式信息连接响应中的目的报文开放显式信息连接响应中的目的报文ID 哈工大网络与电气智能化研究所 显式信息连接显式信息连接成功建立图解成功建立图解 哈工大网络与电气智能化研究所 在刚建立的在刚建立的 显式连接显式连接上上 传送数据传送数据 哈工大网络与电气智能化研究所 成功响应格式成功响应格式 关闭连接关闭连接 请求格式请求格式 关闭连接关闭连接 目的目的MAC ID 哈工大网络与电气智能化研究所 基基 于于 连连 接接 的的 显显 示示 信信 息息 ： 请求请求响应响应 哈工大网络与电气智

22、能化研究所 错误响应显式报文：错误响应显式报文： 哈工大网络与电气智能化研究所 2、I/O信息信息 除分段协议外，不除分段协议外，不 像显式信息那样含有规像显式信息那样含有规 范格式。范格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 3、分段与重组、分段与重组 值值 含含 义义 0第一段。第一段。段计数区必须包含值段计数区必须包含值0或或3F 1中间段中间段 2最后段最后段 3应答段应答段 既是第一段也既是第一段也 是最后一段是最后一段 063循环循环 哈工大网络与电气智能化研究所 4、重复、重复MAC ID检测协议检测协议 使用组使用组2报文报文 ID7发送发送 可能含有多个连接。可能含有多个连接。

23、节点必备此项功能，节点必备此项功能， 哈工大网络与电气智能化研究所 请求请求 响应响应 哈工大网络与电气智能化研究所 6.4 DeviceNet通信对象类通信对象类 组成组成 链接生产者对象类链接生产者对象类 链接消费者对象类链接消费者对象类 连接对象类连接对象类 DeviceNet对象类对象类 连接对象使用链接生产者、链接消费连接对象使用链接生产者、链接消费 者所提供的服务实现低端数据的发送和接者所提供的服务实现低端数据的发送和接 收。收。 5号类号类 3号类号类 没有类代码，没有类代码， 由连接类内由连接类内 部调用部调用 同样没有类代码哦！同样没有类代码哦！ 哈工大网络与电气智能化研究所

24、 6.5 网网 络络 状状 态态 访访 问问 机机 制制 STD 4 3 2 1 5 4 6 7 超时超时及做相应及做相应 动作前等动作前等1秒秒 连续发送连续发送2次次 一组便于典型主一组便于典型主/ /从关系通信的连接。从关系通信的连接。 一个应用至应用连接的创建及配置所涉及的一个应用至应用连接的创建及配置所涉及的 诸多步骤已在预定义主诸多步骤已在预定义主/ /从连接组的定义中从连接组的定义中 被取消。而它所提供的方法使得可用较少的被取消。而它所提供的方法使得可用较少的 网络和设备资源来建立一个通信环境。网络和设备资源来建立一个通信环境。 6.6 预定义主预定义主/从连接组从连接组 哈工大

25、网络与电气智能化研究所 6.6 预定义主预定义主/从连接组从连接组 哈工大网络与电气智能化研究所 预定义主预定义主/ /从连接组从连接组报文报文 I/O位选通位选通报文报文 主站主站从站从站 组组2报文报文ID 0 组组1报文报文ID E 连接实例连接实例#3 I/O轮询轮询报文报文 主站主站从站从站 组组2报文报文ID 5 组组1报文报文ID F 连接实例连接实例#2 I/O状态改变状态改变/周期周期报文报文 从站从站主站主站 组组1报文报文ID D 组组2报文报文ID 2 连接实例连接实例#4 哈工大网络与电气智能化研究所 显式显式报文报文 主站主站从站从站 组组2报文报文ID 4 组组2

26、报文报文ID 3 连接实例连接实例#1 仅限组仅限组2未连接显式未连接显式报文报文 主站主站从站从站 组组2报文报文ID 6 组组2报文报文ID 3 重复重复MAC ID检检 测测仍应被支持仍应被支持 网络上的组网络上的组2报文不全是报文不全是 预定义主预定义主/从连接组从连接组报文报文 哈工大网络与电气智能化研究所 数据区长度不超过数据区长度不超过8字字 节，用于主节，用于主/从之间少量从之间少量 I/O的高效、快速交换。的高效、快速交换。 位选通位选通命令命令/响应报文响应报文 组组2报文报文ID 0命令命令组组1报文报文ID E响应响应 从站从站可对其可对其忽忽 略略、响应响应，或，或

27、仅做仅做触发触发 运行事件运行事件 8字节字节 空载事件空载事件 0字节字节 动作看动作看应用应用 哈工大网络与电气智能化研究所 轮询轮询命令命令/响应报文响应报文 组组2报文报文ID 5命令命令组组1报文报文ID F响应响应 从站从站可对其可对其忽忽 略略、响应响应，或，或 仅做仅做触发触发 运行事件运行事件 非非0字节字节 空载事件空载事件 0字节字节 动作看动作看应用应用 可在可在主主/ /从从之间通过之间通过分段分段 传送任意数量传送任意数量I/O数据。数据。 轮询例子应用轮询例子应用 实例实例ID#2 哈工大网络与电气智能化研究所 COS/周期报周期报文文 组组2报文报文ID 5命令

28、命令组组1报文报文ID F响应响应 运行事件运行事件 非非0字节字节 空载事件空载事件 0字节字节 动作看动作看应用应用 可在可在主主/ /从从之间通过之间通过分段分段 传送任意数量传送任意数量I/O数据。数据。 实例实例ID#2主站发起：主站发起： 组组1报文报文ID D命令命令组组2报文报文ID 2响应响应实例实例ID#4从站发起：从站发起： 哈工大网络与电气智能化研究所 构建构建DeviceNet网络需要什么？网络需要什么？ 1. 主站：管理网络中相应的从站主站：管理网络中相应的从站 2. 从站：从站： 为主站采集为主站采集数据及数据及接受控制接受控制 3. 配置工具：组态网络配置工具：组态网络 哈工大网络与电气智能化研究所 组态配置所需硬件组态配置所需硬件 DC24V电源电源 扫描器模块扫描器模块(如：如：1747-SDN） 从站设备模块从站设备模块(如：如：1791D-8B8P) RS232/DeviceNet接口模块（如：接口模块（如：1770-KFD) 哈工大网络与电气智能化研究所 硬件实物图硬件实