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D ev iceNet现场总线特点分析及节点电路设计Ξ方晓柯 徐 林 王建辉 顾树生(东北大学信息科学与工程学院 沈阳 110004)摘要 对D eviceN et现场总线的低速特性及短帧结构特点进行了深入的分析与研究,为该总线的适用领域提供了理论依据,指出该总线最适合于以突发性数据传输为主的控制系统;针对D eviceN et控制系统的组成节点提出了具体的设计方案,给出了硬件电路图和软件设计思想,并对设计时应注意的问题进行了相应的说明。
关键词 D eviceN et 现场总线 SJA1000中图分类号 T P336 文献标识码 A 国家标准学科分类代码 120130Ana lysis of D ev iceNet Character and D esign of Its NodeFang X iaoke Xu L in W ang J ianhu i Gu Shu sheng (Institu te of Inf or m a tion S cience and E ng ineering,N ortheastern U n iversity,S heny ang110004,Ch ina)Abstract T he low2speed and sho rt2fram e characteristics of D eviceN et fieldbus are deep ly analyzed and the theo retic basis fo r D eviceN et app licati ons is p rovided.T h is theo retic result show s that th is k ind of fieldbus is the mo st suitable fo r the contro l system w ith spontaneous data trans m issi on requirem ents.A nd the design of node in D eviceN et2based contro l system is p resented,the hardw are circuit and softw are design are given and at last som e p roblem s that should be paid attenti on to during the design p rocess are listed.Key words D eviceN et F ieldbus SJA10001 引 言D eviceN et是美国罗克韦尔自动化公司于1994年推出的建立在CAN总线基础上的一种低成本、高性能的设备级现场总线[1]。
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 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。
devicenet接线标准
DeviceNet是一种低成本的通讯总线链接，具有开放现场网络标准，规范和协议都是开放的。
它使用五芯线缆，拨开线缆，可以看到五中标准颜色线缆：红色，黑色，蓝色，白色。
DeviceNet协议是以TCP/IP协议为基础的开放架构的现场总线标准，其中包括网络层的设备连接、传感器连接及电缆组件连接。
DeviceNet总线连接器中包含：粗缆连接器、细缆连接器、T型分支接头、多接口分线盒等。
DeviceNet具有多种拓扑结构，如T型、菊花链型等，而且其通讯距离相对带宽比较低，一般在500米以内。
同时，它还具有多电源的冗余供电功能，可以通过网络中间的按钮实现组态。
DeviceNet现场总线概述DeviceNet 现场总线是世界一流的自动化控制和信息解决方案供应商——美国罗克韦尔自动化（Rockwell Automation）公司推出的最优秀的工业控制网络技术——NetLinx 的底层网络。
DeviceNet 具有开放、低价、可靠、高效的优点，特别适合于高实时性要求的工业现场的底层控制。
设备网（DeviceNet）是由Allen-Bradley 公司设计的一种基于CAN 技术的低成本、高性能的现场总线网络。
它采用现场总线技术将诸如可编程控制器、传感器、光电开关、操作员终端、电动机、轴承座、变频器和软启动器等现场智能设备连接起来，是分布式控制系统减少现场I/O 接口和布线数量，将控制功能下载到现场设各的理想解决方案。
设备网目前由致力于支持设各网产品和设备网规范的非盈利性组织ODVA 进一步开发。
除了ODVA 以外，Rock－well、GE、ABB、Hitachi 和Omron 等跨国集团也致力于DeviceNet 的推广。
DeviceNet 进入我国虽然比较晚，但因其突出的优点而受到了我国有关部门和单位的高度重视。
2002 年1O 月8 日，DeviceNet 被批准为中国国家标准GB/T18858，3－2002，并于2003 年4 月1 日开始实施，从而进一步推动了DeviceNet 现场总线技术在我国的推广与应用。
DeviceNet 也是一种串行通信链接，可以减少昂贵的硬接线。
DeviceNet 所提供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。
最大接点数64 个。
波特率125kb/s、250kb/s、500kb/s。
通信距离可。
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。
Device net 连接简介：机器人做主站万可现场总线适配器做远程终端1，硬件：A full-slot motherboardSST-DN3-104 daughterboard万可device net现场适配器750— 346,数字输入模组750— 402，数字输出模组750 — 531终端模块750— 600。
24伏开关电源。
软件：机器人安装 device net in terface, d evice net slave（做3,主站可以不要）软件。
现场总线接法：尬号L口■□皿Io 9o3DO QQ OO-*21VULU3L I1□nocmcnoo1 II | || | ||II | || | ||OO OO OO75ire2,DRAINCAN_L4-2 4 VCAN^H1, 0V 黑色 2, 24V 红色3, CAN_H 白色 4, CAN_L 蓝色5, DRAIN 灰色现场总线适配器接法与机器人接法一致O J P 5.J巳o h l1, 前六位二进制码，设置MC ID; 2, 后两位二进制码，设置波特率，125k ， 250k ， 500k机器人MC ID 和波特率在软件中设4,机器人TP 设置：1) 配置和连接device net 接口子板Press MENUS. Select I/O. Press F1, [TYPE].Select Device Net.（在子板上有PID 拨码开关，设置第几块板）Board List 1/4Board Comme nt Rack Status1 [ ] 81 OFFLINE2 [ ] 82 OFFLINE3 [ ] 83 OFFLINE4 [ ] 84 OFFLINE2) press F4, DETAIL 配置子板:press PRVE,EXIT ;移动光标，press F4, ONLINEBoard List 1/4Board Comme nt Rack Status1 [ ] 81 ONLINE2 [ ] 82 OFFLINE3 [ ] 83 OFFLINE4 [ ] 84 OFFLINE3）在线搜寻网络设备，press NEXT Press F3, DIAG.Device Net Diag no stics Board Setup 4/4Board: 1 Diag Status: ONLINE1 Mac Id: 602 Baud-rate: 125 KBRemote Device:3 I/O Mode: POLL4 Mac Id: 1（WAG远程终端的MC ID为1;）Press F4, QUERY .If the query is successful, 如下:Device Net Device Info 1/8Board: 1Mac Id: 11 Baud-rate: 125 KB2 Device n ame: 750 — 3463 Ven dor Id: 404 Device Type: 125 Product Code: 3466 I/O Mode: POLL7 Digital in puts: 248 Digital outputs: 169 An alog in puts: 010 An alog outputs: 211 COS/CYC Ack: YES12 An alog First: NO13 In put Data Offset (bytes): 04）在用户定义列表中增加网络设备设置信息Press F3, ADD_DEF.5) 为机器人主站创建设备列表，press F3,DEV_LSTDevice List Scree nI/O Device Net JOINT 10%Device List Bd 1 (ONLINE ) 1/2Device Name Description Stat MAC750-346 [ ]< OFF> 16) 机器人重新启动，机器人根据设备列表为远程设备自动分配7）移动光标使远程终端750— 346 ONI/ODevice List Scree nI/O Device Net JOINT 10%Device List Bd 1 (ONLINE ) 1/2Device Name Description Stat MAC750-346 [ ]< ON> 1。
