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DeviceNet概要

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)是20 世紀(jì)80 年代中期在國際上發(fā)展起來的一種嶄新的工業(yè)控制技術(shù)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的出現(xiàn)引起了傳統(tǒng)的PLC和DCS控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的革命性變化。現(xiàn)場總線系統(tǒng)技術(shù)極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技術(shù)含量較低的布線工作量，使其系統(tǒng)檢測和控制單元的分布更趨合理。更重要的是從原來的面向設(shè)備選擇控制和通信設(shè)備轉(zhuǎn)變成為基于網(wǎng)絡(luò)選擇設(shè)備。尤其是20世紀(jì)90 年代現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)逐漸進(jìn)入中國以來，結(jié)合Internet 和Intranet 的迅猛發(fā)展，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)越來越顯示出其傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無可替代的優(yōu)越性。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中的一個熱點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品是否具有總線接口將成為其在市場能否生存的一個必要條件。以下將簡要介紹其中各總線中具有代表性的設(shè)備層現(xiàn)場控制總線Devicenet及有關(guān)情況。

DeviceNet現(xiàn)場總線概述

DeviceNet是由美國Rockwell公司在CAN基礎(chǔ)上推出的一種低成本的通信鏈接，是一種低端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它將基本工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)、光電傳感器、閥組、電動機(jī)啟動器、過程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅(qū)動器、物料流量計、電子秤、顯示器和操作員接口等）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而避免了昂貴和繁瑣的硬接線。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)重要的設(shè)備級診斷功能，

設(shè)備層Devicenet總線示意圖

DeviceNet現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)可歸結(jié)為：

l 每個DeviceNet網(wǎng)絡(luò)最多可連接64個節(jié)點(diǎn)。

l 主干線－分支線結(jié)構(gòu)

l 可選的數(shù)據(jù)傳輸波特率為125K，250K及500K。

l 使用便利的密封或開放形式的連接器

l 點(diǎn)對點(diǎn)，多主或主/從通信。

l 可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在線修改網(wǎng)絡(luò)配置。

l 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。

l 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。

l 是一種低成本、高可靠性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

l 既適用于連接低端工業(yè)設(shè)備，又能連接象變頻器、人機(jī)終端這樣的智能設(shè)備。

l 采用無損位仲裁機(jī)制CSMA/NBA (Carrier Sense Multiple Access with Non-destruction bitwise Arbitration) 實(shí)現(xiàn)按優(yōu)先級發(fā)送信息。

l 具有通信錯誤分級檢測機(jī)制、通信故障的自動判別和恢復(fù)功能。

l 電源結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性，以滿足各類應(yīng)用的需要以及大電流容量（每個電源最大容量可以達(dá)到16安培）。

l 總線供電：主干線中包括電源線及信號線。

l 得到眾多制造商的支持，如：Rockwell、OMRON、Hitachi、Cutter-Hammer、Turck等。DeviceNet 制造商協(xié)會擁有三百多個全球會員遍布世界各地。

Devicenet現(xiàn)場總線通信協(xié)議特點(diǎn)

l 點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)交換，任何DeviceNet產(chǎn)品都可以生產(chǎn)和消費(fèi)報文。

l 將主/從操作定義為點(diǎn)對點(diǎn)的子集。

l DeviceNet產(chǎn)品可用作客戶機(jī)或服務(wù)器，或具有雙重身份。

l 一個DeviceNet網(wǎng)絡(luò)最多可有64個介質(zhì)訪問控制標(biāo)識符或MAC ID（節(jié)點(diǎn)地址）。每個節(jié)點(diǎn)可以支持無限多的I/O。例如,氣動閥執(zhí)行器的典型I/O數(shù)為16或32個。

DeviceNet現(xiàn)場總線的物理層和介質(zhì)

DeviceNet規(guī)范中定義了DeviceNet允許的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件?；镜母删€/支線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為信號和供電提供隔離的二對雙絞總線。粗或細(xì)電纜都可以用作干線或支線。端點(diǎn)到端點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)距離隨數(shù)據(jù)傳輸速率和電纜尺寸變化。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以直接由總線供電，并通過同一根電纜進(jìn)行相互通信。電源分接頭可加在網(wǎng)絡(luò)的任何一點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多電源的冗余供電。干線的額定電流為8安培。光隔離設(shè)計允許外部供電的設(shè)備（如：交流電動機(jī)起動器和閥門線圈）分享同一總線電纜。而其它基于CAN的網(wǎng)絡(luò)只允許整個網(wǎng)絡(luò)由一個電源供電。