现场总线-DeviceNet
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工业控制网络(现场总线)——DEVICENET信息协议
报文头是在一个显式报文的CAN数据场 的字节偏移量0中被说明的。
哈工大网络与电气智能化研究所
4.3.1.1 报文头
Frag (段位) -此区表明该发送是否为一 个分段的显式报文。
值
含义
0
非分段。该发送包含一个完整的显式报 文。下一个字节包含服务区。
1
分段。该发送不包含一个完整的显式报 文。下一个字节包含分段协议。
哈工大网络与电气智能化研究所
4.3.1.1 报文头
MAC ID -它包含源MAC ID或目的MAC ID。
如果：
那么：
目 的 MAC ID 在 连 接 源MAC ID就在报文头 ID(CAN标识符区)中被 的MAC ID区中被说明。 说明，
源 MAC ID 在 连 接 目的MAC ID就在报文
ID(CAN标识符区)中被 头的MAC ID区中被说
R/R位（0）-表明这是一个请求报文。
服务代码 接服务。
(4Bh)-标
识
此
为一
个开
放显
式信
息
连
哈工大网络与电气智能化研究所
4.3.1.4 UCMM服务
论据：
保留位-待被开发。这些位当前被接收器忽略， 并应被发送器设置为0。
请求报文体格式-此区被客户机用于随后在此连 接上发送的显式报文申请一个特定的报文体格 式。
说明，
明。
当一个显式报文被接收时，此报文头中的MAC ID区即被 检验。若这些检测中的任一个失败，则此报文被废弃。
哈工大网络与电气智能化研究所
4.3.1.2 报文体
一个报文体包含一个服务区和服务特有 论据。
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4.3.1.2 报文体
哈工大网络与电气智能化研究所
4.3.1.1 报文头
Frag (段位) -此区表明该发送是否为一 个分段的显式报文。
值
含义
0
非分段。该发送包含一个完整的显式报 文。下一个字节包含服务区。
1
分段。该发送不包含一个完整的显式报 文。下一个字节包含分段协议。
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4.3.1.1 报文头
MAC ID -它包含源MAC ID或目的MAC ID。
如果：
那么：
目 的 MAC ID 在 连 接 源MAC ID就在报文头 ID(CAN标识符区)中被 的MAC ID区中被说明。 说明，
源 MAC ID 在 连 接 目的MAC ID就在报文
ID(CAN标识符区)中被 头的MAC ID区中被说
R/R位（0）-表明这是一个请求报文。
服务代码 接服务。
(4Bh)-标
识
此
为一
个开
放显
式信
息
连
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4.3.1.4 UCMM服务
论据：
保留位-待被开发。这些位当前被接收器忽略， 并应被发送器设置为0。
请求报文体格式-此区被客户机用于随后在此连 接上发送的显式报文申请一个特定的报文体格 式。
说明，
明。
当一个显式报文被接收时，此报文头中的MAC ID区即被 检验。若这些检测中的任一个失败，则此报文被废弃。
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4.3.1.2 报文体
一个报文体包含一个服务区和服务特有 论据。
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4.3.1.2 报文体
DeviceNet
每个数据包不再需要源地址位和目标地址位。
因为数据是按内容进行标识的，数据源只需将数据 发送一次。许多需用此数据的节点通过在网上同时 识别这个标识符，可同时地从同一生产者取用此消 费同一数据。
生产者/消费者模式 (Producer/Consumer)
兼容了所有“源/目的地”模式所具备的通讯能 力，同时具备更高的数据传输效率
Drive1
Drive2
Drive3
源/目（点对点）通信模式的缺点： 1.多个节点间同步动作困难； 2.浪费带宽，源节点必须多次发送给不同节点。 生产者/消费者模式的特点： 1.一个生产者，多个消费者； 2.数据更新在多个节点同时发生； 3.提供多级优先，适用于实时I/O数据交换。
DeviceNet的通信参考模型：
DeviceNet技术介绍
杨海超 142050381
1.DeviceNet技术基础
1.1概论 DeviceNet是一种基于CAN技术的开放型通信网络，
主要用于构建底层控制网络，其网络节点由嵌入 了CAN通信控制器芯片的设备组成。 DeviceNet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。
Access to any data, any where, any time (Design, Operate, Maintain)
三层网络各自的任务：
信息层（例如：使用Ethernet)
高速报文传送、高容量数据共享
控制层（例如：使用ControlNet)
支持I/O信息，报文的传输和诊断功能；开放性技 术；能够设置信息的优先级支持多主机、广播式 和进程对进程(Peer-to-Peer)的通信方式；高速 I/O信息和报文的传送；有效地数据共享；确定性 和可重复性(Determinism & Repeatability)
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总线网络诊断介绍课件
居等领域。
DeviceNet总线特点
开放性：DeviceNet总线是一种开放的现场总 线标准，允许不同厂商的设备进行互操作。
实时性：DeviceNet总线具有实时性，可以满 足工业控制系统对实时性的要求。
灵活性：DeviceNet总线支持多种传输介质， 如双绞线、光纤等，可以根据实际需求进行选择。
网络连接问题： 检查网络连接是 否正常，如有问 题，重新连接或 更换设备。
02
设备故障问题： 检查设备是否正 常工作，如有问 题，更换设备或 联系设备供应商。
03
网络配置问题： 检查网络配置是 否正确，如有问 题，重新配置网 络或联系网络管 理员。
04
数据传输问题： 检查数据传输是 否正常，如有问 题，检查数据传 输协议或联系软 件供应商。
系统。
DeviceNet总线网络支持多种设备 类型，如传感器、执行器、控制器 等，可以方便地实现设备之间的数
据通信和监控。
DeviceNet总线网络采用CAN （Controller Area Network）协 议，具有实时性、可靠性和灵活性。
DeviceNet总线网络广泛应用于 工业自动化、智能建筑、智能家
DeviceNet总线网络 优化
网络优化原则
01
减少网络延迟：优 化网络拓扑结构， 降低数据传输延迟
02
提高网络带宽：优 化网络带宽分配， 提高数据传输速率
03
保证网络稳定性： 优化网络设备配置，
提高网络稳定性
04
降低网络能耗：优 化网络设备能耗， 降低网络能耗成本
优化方法
减少网络延迟：优化 网络拓扑结构，缩短
可靠性：DeviceNet总线具有较高的可靠性， 可以保证工业控制系统的稳定运行。
DeviceNet总线特点
开放性：DeviceNet总线是一种开放的现场总 线标准，允许不同厂商的设备进行互操作。
实时性：DeviceNet总线具有实时性，可以满 足工业控制系统对实时性的要求。
灵活性：DeviceNet总线支持多种传输介质， 如双绞线、光纤等，可以根据实际需求进行选择。
网络连接问题： 检查网络连接是 否正常，如有问 题，重新连接或 更换设备。
02
设备故障问题： 检查设备是否正 常工作，如有问 题，更换设备或 联系设备供应商。
03
网络配置问题： 检查网络配置是 否正确，如有问 题，重新配置网 络或联系网络管 理员。
04
数据传输问题： 检查数据传输是 否正常，如有问 题，检查数据传 输协议或联系软 件供应商。
系统。
DeviceNet总线网络支持多种设备 类型，如传感器、执行器、控制器 等，可以方便地实现设备之间的数
据通信和监控。
DeviceNet总线网络采用CAN （Controller Area Network）协 议，具有实时性、可靠性和灵活性。
DeviceNet总线网络广泛应用于 工业自动化、智能建筑、智能家
DeviceNet总线网络 优化
网络优化原则
01
减少网络延迟：优 化网络拓扑结构， 降低数据传输延迟
02
提高网络带宽：优 化网络带宽分配， 提高数据传输速率
03
保证网络稳定性： 优化网络设备配置，
提高网络稳定性
04
降低网络能耗：优 化网络设备能耗， 降低网络能耗成本
优化方法
减少网络延迟：优化 网络拓扑结构，缩短
可靠性：DeviceNet总线具有较高的可靠性， 可以保证工业控制系统的稳定运行。
(完整版)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。
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。
Devicenet现场总线的一些普及知识
民用产品应具有最高性价比，也确实是说，在保证性能知足要求的前题下，以最低本钱构造有效系统。在设计并行多机数据搜集系统时，通信方式的选择决定系统的本钱。由于EIARS－485采纳平稳发送和差分接收方式实现通信，抗共模干扰能力极强，接收灵敏度也很高。本文以远程多机抄表系统为例，从几个方面讨论如何提高基于廉价的半双工RS
典型的半双工RS－485结构如图2所示，半双工485芯片除电源外有两个操纵端和DE，TTL（CMOS）数据接收端RO和发送端DI，和一对RS－485信号端A和B（A，B对应差分信号＋、－端）。
当且DE＝0时，485芯片处于数据接收状态，现在信号通过传输线差分信号抵达A端和B端，经转换后变成TTL（CMOS）信号抵达RO端；当=1且DE=1时，485芯片处于数据发送状态，使TTL（CMOS）信号经驱动器平稳后变成差分信号送A端和B端；当且DE＝0时，R和D全数关闭处于高阻状态；当＝0且DE＝1时，R和D同时打开，这对半双工接口是不许诺的。发送时，当DI＝1时，内部驱动电路使A线的电压比B线高（发送逻辑1）；当DI＝0时，内部驱动电路使A线的电压比B线低（发送逻辑0）。接收时，若是A线电压高于B线至少200 mV，那么接收电路使RO
2．4对接口失效的爱惜
2．4．1对开路失效的爱惜
正常情形下，在规定的电缆长度（1200 m）接收有效信号A，B两头电压差的绝对值不小于200mV，接收数据准确无误。当A，B电压在±200 mV中间时，接收器输出状态不确信，即所谓的“失效”。由于串行异步通信接口（UART）以一个前导“0”触发一次接收动作，因此接收器的不定态就会使UART错误地接收数据，这是系统所不许诺的。为解决失效问题，当总线空闲或开路时都有可能显现两线电压差低于200 mV的情形，因此，必需采取必然方法幸免接收器处于不定态。
典型的半双工RS－485结构如图2所示，半双工485芯片除电源外有两个操纵端和DE，TTL（CMOS）数据接收端RO和发送端DI，和一对RS－485信号端A和B（A，B对应差分信号＋、－端）。
当且DE＝0时，485芯片处于数据接收状态，现在信号通过传输线差分信号抵达A端和B端，经转换后变成TTL（CMOS）信号抵达RO端；当=1且DE=1时，485芯片处于数据发送状态，使TTL（CMOS）信号经驱动器平稳后变成差分信号送A端和B端；当且DE＝0时，R和D全数关闭处于高阻状态；当＝0且DE＝1时，R和D同时打开，这对半双工接口是不许诺的。发送时，当DI＝1时，内部驱动电路使A线的电压比B线高（发送逻辑1）；当DI＝0时，内部驱动电路使A线的电压比B线低（发送逻辑0）。接收时，若是A线电压高于B线至少200 mV，那么接收电路使RO
2．4对接口失效的爱惜
2．4．1对开路失效的爱惜
正常情形下，在规定的电缆长度（1200 m）接收有效信号A，B两头电压差的绝对值不小于200mV，接收数据准确无误。当A，B电压在±200 mV中间时，接收器输出状态不确信，即所谓的“失效”。由于串行异步通信接口（UART）以一个前导“0”触发一次接收动作，因此接收器的不定态就会使UART错误地接收数据，这是系统所不许诺的。为解决失效问题，当总线空闲或开路时都有可能显现两线电压差低于200 mV的情形，因此，必需采取必然方法幸免接收器处于不定态。
devicenet现场总线
• Devicenet网络最大可以操作64个节点，可用的通讯波特率分别为 125kbps、250kbps和500kbps三种。设备可由DeviceNet总线供电 （最大总电流8A）或使用独立电源供电。 DeviceNet网络电缆传 送网络通讯信号，并可以给网络设备供电。宽范围的应用导致规 定了不同规格的电缆：粗电缆、细电缆和扁平电缆，以能够适用 于工业环境。 • Devicenet设备的物理接口可在系统运行时连接到网络或从网络断 开，并具有极性反接保护功能。可通过同一个网络，在处理数据 交换的同时对DeviceNet设备进行配置和参数设置，这样使复杂系 统的试运行和维护变得比较简单；而且现在有许多的高效工具供 系统集成者使用，开发变得容易。 • Devicenet使用"生产者-消费者"通讯模型以及CAN协议的基本原理。 DeviceNet发送节点生产网络上的数据，而DeviceNet接收节点则消 费网络上的数据；两个或多个设备之间的通信总是符合基于连接 的通讯模式。
多主或主/从通信方式；采用CAN的物理和数据链路层规约。
三、Devicenet现场总线协议
Devicenet协议是一个简单、廉价而且高效的协议，适用于最低层的 现场总线，例如：过程传感器、执行器、阀组、电动机起动器、条形码 读取器、变频驱动器、面板显示器、操作员接口和其他控制单元的网络。 可通过DeviceNet连接的设备包括从简单的挡光板到复杂的真空泵各种半 导体产品。DeviceNet也是一种串行通信链接，可以减少昂贵的硬接线。
二、Devicenet现场总线简介
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。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。
现场总线技术 第5章 DeviceNet 现场总线技术及其应用 教学课件
卷，内容如下：
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。
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。
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4.1 连接的概念
• 计算机网中“连接”可以分为不同的层次： (1) 实际物理媒介连接：典型的点对点连接 (2) 虚电路：通过路由表、队列缓存和相关软件实 现。这种连接一般用于通信子网的连接，而在 控制网络中基本不用。 (3) 面向连接的服务：使用软件实现虚拟的连接， 与其他任何子层都没有关系。这种连接一般用 于应用层的连接，通过一定的技术措施来达到 “连接”的效果，给服务调用者造成存在“连 接”的“错觉”，其内部实现也许既无物理连 接也无虚电路连接。 • DeviceNet是基于“连接”的网络，两个节点在 开始通信前必须事先建立连接，这种连接是逻 辑上的关系，并不是物理上实际存在的。
1 DeviceNet技术概述
• 通信特性： 1. 物理信号及MAC使用CAN； 2. 基于连接概念的协议，要与设备交换信息须先 与它连接； 3. 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； 4. I/O数据的高效传输； 5. 为长度大于8字节的报文提供分段服务； 6. 重复节点地址（MAC ID）的检测。
•
•
• •
设备分接头：设备直接通过端子或通过支线连 接到网络。 电源分接头：电源分接头不同于设备分接头， 它包含 (1)连在电源U+上的肖特基二极管，(2) 两根熔丝或断路器，防止总线过电流而损坏电 缆和连接器。 干线的额定电流为8A。也允许外部供电的设备 （如电动机起动器、阀门驱动器等）连到总线， 但是要有光电隔离。 DeviceNet应该一点接地。如果多点接地会造成 接地回路；如果不接地将容易受到静电以及外 部噪声的影响。
•
4.4 DeviceNet的报文
• • • DeviceNet 定义了两种不同类型的报文，称作I/O 报文和显式报文。 I/O 报文适用于传输应用和过程数据。I/O数据总 是从一个“生产”应用传输到多个“消费”应用。 I/O报文格式的最重要的特性是完全利用了CAN 数据场来传输过程数据。连接的端点通过CAN报 文标识符来识别过程数据的重要性。每个I/O报 文使用1个优先级高的CAN标识符。 I/O 报文通过一点或多点连接进行报文交换。报 文的含义由连接ID（CID，CAN 标识符）指示， 建立连接就是预先规定该报文的发送和接受设备， 包括源和目的对象的属性，以及数据生产者和消 费者的地址。
• 误接线保护（MWP）电路如图，要求节点能承 受连接器5根线的各种组合的接线错误。在U+ 电压高达18V时不会造成永久损害。VD1防止U端子误接了U+电压；VT1作为电源线上接入的 开关防止U-断开造成损害。
2 DeviceNet的物理层—传输介质
•
拓扑结构：典型是干线—分支方式，如图。干线末端必须 有终端电阻。线缆包括粗缆（干线）、细缆（支线）。支 线最长6m，允许连接多个节点。只允许在支线上有分支 结构。总线线缆中包括24VDC电源线、信号线及屏蔽线。 总线支持有源和无源设备，对有源设备提供专门设计的光 隔离收发器。
4.4 DeviceNet的报文
• • DeviceNet 应用层定义了如何分配标识符，如何 用CAN 数据区指定服务、传送数据。 DeviceNet 使用更为有效的生产者—消费者模式， 取代了传统的源—目的传输方法。该模式要求对 信息打包，使它具有数据标识区。标识符还提供 仲裁的手段，以便更高效传送I/O 数据，并供多 个消费者使用。 拥有数据的设备生产数据报文，所有需要数据的 设备在总线上监听报文，识别出相应的标识符后 就消费此数据。采用生产者—消费者模式，报文 将不再专属于特定的源或目的，例如机组控制器 发出的一个报文，用很窄的带宽就可以供多个电 动机起动器使用。
表1 DeviceNet的主要技术特点
网络大小
网络长度
最多64个节点，每个节点可支持无限多的I/O
端—端网络距离随网络传输速度而变化 波特率 125kb/s 距离 500m
250kb/s
500kb/s 网络模型 数据包 总线拓扑结构 生产者/消费者模型 0～8字节
250m
100m
线性（干线/支线），总线供电
•
4.4 DeviceNet的报文
• 显式报文则适用于两个设备间多用途的点对点传 送，采用典型的请求-响应通信方式，常用于节点 的配臵、问题诊断等。显式报文通常使用优先级 低的连接标识符。 显式报文传送通过显式连接对象来实现，在设备 中建立显式连接对象。显式报文请求指明了对象、 实例和属性，以及所要调用的特定分类服务。 显式报文格式最重要的特性是CAN标识符场的任 何一部分都不用于显式报文传输协议。所有协议 都包含在CAN数据场当中。CAN标识符场用作连 接ID。设备之间的每个显式连接通道需要2个 CAN标识符，一个用于请求报文，另一个用于响 应报文。标识符在连接建立时确定。
•
•
4 DeviceNet的应用层
4.1 连接的概念 • OSI 7层协议中连接的概念： 层之间通过接口提 供两种服务：面向连接的服务和无连接的服务 面向连接：服务双方必须先建立可用连接，然后 利用该连接完成数据传送，最后还要释放建立连 接时所需资源。这种服务典型的例子是有线电话 系统。 无连接：要传递的数据自身携带目的地址信息， 因而可以有不同的路由选择。这种服务的典型例 子是邮寄系统。另外，为了增强服务的性能，可 以引入确认（acknowledgement）信息，这以牺 牲一定的传输时间和网络负载为代价。
属性
0
1
65535
255
4.3 DeviceNet设备里的对象类
1. 标识对象——类标识符=01；一般只包含一个实 例（1#实例） ，该实例的属性有：供货商ID、 设备类型、产品代码、版本、状态、序列号、 产品名称等。 2. 报文路由对象——类标识符=02；一般只包含 一个实例（1#实例），该对象向其他对象传送 显式报文。该对象一般不具有外部可视性。 3. DeviceNet对象——类标识符=03；提供了节点 物理连接的配臵及状态。一个物理网络接口对 应一个DeviceNet对象。 4. 组合对象——组合多个应用对象的属性，便于 访问。例如多个应用对象I/O数据的组合。
模型为每个属性提供了由4 个数字组成的寻址方案， 它们分别是节点地址（MAC ID）、对象类标识符、 实例编号和属性编号。这四级地址与显式报文连接 相结合，将数据从DeviceNet 网络上的一点传送到 另一点。下表列出四个地址组件的范围：
地 址 节点 类 最 低 0 1 最 高 63 65535
实例
1 DeviceNet技术概述
• 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 物理/介质特性 主干线—分支线结构； 最多支持64个节点； 无需中断网络即可解除节点； 同时支持网络供电（传感器）及自供电（执行 器）设备； 使用密封式或开放式连接器； 接线错误保护； 数据波特率可选125、250、500kbps； 标准电源插头，电源最大容量可达16A； 内臵式过载保护。
4.3 DeviceNet设备里的对象类
5. 连接对象——DeviceNet 产品一般至少包括两个 连接对象。每个连接对象代表DeviceNet 网络上 两节点间虚拟连接中的一个端点。两种连接类 型分别称为显式报文连接和I/O 报文连接。显式 报文包括属性地址、属性值和服务代码来描述 所请求的行为。I/O 报文只包含数据。I/O 报文 中，所有有关如何处理数据的报文都包含在与 该I/O 报文相关的连接对象中。 6. 参数对象——在带有可设臵参数的设备中要用 到参数对象。每个实例代表一个参数，每个参 数的属性包括它的值、范围、文本和限制等。 7. 应用对象——通常设备中至少有一个应用对象。 DN规范的对象库中有大量的标准应用对象。
2 DeviceNet的物理层—传输介质
• • 终端电阻：121Ω，1%金属膜电阻，1/4 W，终 端电阻不可包含在节点中。（如包含很容易错 误导致阻抗太高或太低） 连接器：5针，即1对信号线、1对电源线和1根屏 蔽线。包括密封式和非密封式连接器。
DeviceNet 连接器
2 DeviceNet的物理层—传输介质
4.1 连接的概念
•
•
DeviceNet 的连接提供了“应用”之间的路径。当建立 连接时，与连接相关的传送会被分配一个连接ID （CID）。如果连接包含双向交换那么应当分配两个连 接ID值。 DeviceNet建立在标准CAN2.0A协议之上，并使用11位 标准报文标识符，可分成4个单独的报文组如下表：
DeviceNet简介
1 DeviceNet技术概述
如图，在 Rockwell 提出的三 层网络结 构中， DeviceN et处于最 底层，即 设备层。
1 DeviceNet技术概述
工业控制网络底层节点相对简单，传输数据量小， 但节点数量大，要求节点费用低。 针对以上通信要求，DeviceNet可以提供： • 低端网络设备的低成本解决方案； • 低端设备的智能化； • 主—从以及对等通信的能力。 DeviceNet有两个主要用途： 1. 传送与低端设备关联的面向控制的信息； 2. 传送与被控系统间接关联的其他信息（例如配 臵参数）。
•
4.4 DeviceNet的报文
• 报文分段服务如下图所示：
总线寻址
系பைடு நூலகம்特性
点对点（或一对多）；多主站和主从；轮询或状态改变 （基于事件）
支持设备的热插拔，无需网络断电
1 DeviceNet技术概述
DeviceNet的通信模式 在现场总线领域常用的通信模式有两种： 校验 源节点地址 目的节点地址 数据 (a) 源/目的模式： (b) 生产者/消费者模式： • 源/目（点对点）通信模式的缺点： 1. 多个节点间同步动作困难； 2. 浪费带宽，源节点必须多次发送给不同节点。 • 生产者/消费者模式的特点： 1. 一个生产者，多个消费者； 2. 数据更新在多个节点同时发生； 3. 提供多级优先，适用于实时I/O数据交换。