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基于DeviceNet现场总线的CompoBus/D网络系统1．前言可编程序控制器（PLC）现场通信网络是PLC 开发应用和未来发展的一个重要方向，也是使PLC 在工业现场获得更大效益的重要途径。
而当前，可通信低压电器执行的现场总线标准种类较多，其中DeviceNet 现场总线是一种应用日益广泛的可连接底层各种传感器和执行器等设备的开放式现场总线。
欧姆龙公司CompoBus/D 网络就是一个基于DeviceNet 开放现场网络标准的多位、多厂家的机器/生产线控制级别的网络，它将控制和数据融合在一起，无论那个厂家或公司的设备、部件只要符合该协议均可接入CompoBus/D 网络，实现PLC 与计算机之间、PLC 与PLC 之间、PLC 与其它可通信低压电器间的控制和通信。
本文以组建欧姆龙公司CompoBus/D 网络经验为例介绍该系统的构成、配置及数据的通讯。
2．系统构成CompoBus/D 根据现场需要由若干PLC 主、从单元、DC24V 电源、适配器、终端电阻、配置器（用于DeviceNet 的组态和配置的软件）以及总线上挂接的其它公司的产品构成，系统如图所示。
该系统的特点是：1）开放性的多厂家网络因为CompoBus/D 遵循DeviceNet 现场总线标准，不同厂家网络产品可以方便地接入同一网络，在同一控制系统中进行互操作，而且不同厂家性能类似的设备可以实现互替换，简化了系统集成，网络布线简单、安装费用低、维护简便。
2）可同时进行远程I/O 和信息服务PLC 主、从单元间在定时交换远程I/O 数据时也可使用通信指令在主单元间进行信息通讯，因此非常适应现场即要位数据（控制信号或开关信号）传送又要信息数据交换的需求。
其数据传输速率有125Kbit/s、250 Kbit/s 和500 Kbit/s 三种可选。
3）可实现多点控制和多层网络的扩展使用配置器可实现一个网络连接多个主单元或者在一个PLC 上安装多个主单元，实现多种形。
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]。
基于DeviceNet的现场总线设备互操作性研究一、现场总线技术概述现场总线技术是一种应用于工业自动化领域的通信技术，它允许不同的设备通过一个共享的通信网络进行数据交换和控制。
这种技术的发展极大地提高了工业自动化系统的灵活性和效率。
现场总线技术的核心在于其能够实现设备间的互操作性，即不同制造商生产的设备能够在同一网络中无缝协作。
1.1 现场总线技术的核心特性现场总线技术的核心特性包括实时性、可靠性、分布式控制和互操作性。
实时性保证了控制系统能够快速响应外部变化；可靠性确保了系统在各种环境下都能稳定运行；分布式控制允许系统在多个节点上进行数据处理和决策；互操作性则意味着不同设备和系统能够相互理解和协作。
1.2 现场总线技术的应用场景现场总线技术广泛应用于制造业、石油化工、电力系统、交通运输等多个领域。
在这些场景中，现场总线技术能够实现设备的远程监控、数据采集、故障诊断和过程控制等功能。
二、DeviceNet现场总线技术DeviceNet是一种基于控制局域网（CAN）的现场总线标准，由Allen-Bradley公司开发。
它专为工业环境设计，能够满足工业自动化对高可靠性和实时性的需求。
2.1 DeviceNet技术的特点DeviceNet技术具有以下特点：使用双绞线作为传输介质，具有很好的抗干扰能力；采用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制，能够有效避免数据传输冲突；支持多种设备类型，包括传感器、执行器、控制器等。
2.2 DeviceNet网络结构DeviceNet网络通常由一个主节点和多个从节点组成。
主节点负责网络的管理和数据的调度，从节点则负责执行具体的任务。
网络中的每个节点都具有唯一的地址，以确保数据能够准确地传输到目标设备。
2.3 DeviceNet通信协议DeviceNet通信协议定义了数据包的格式和传输规则。
它包括物理层、数据链路层和应用层。
物理层负责信号的传输；数据链路层负责数据的封装和错误检测；应用层则定义了设备之间的通信协议和数据交换格式。
基于DeviceNet总线的从设备通信适配器设计
张戟
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2002(000)007
【摘要】基于DeviceNet总线的泵/阀控制器从设备通信适配器是用于智能泵/阀控制器与De-viceNet网络之间的通信协议设备,用于在智能泵/阀控制器和DeviceNet网络主设备之间交换I/O数据和其它设定数据.本DeviceNet总线从设备通信适配器是独立的智能化设备,由微处理器(W78E58)、双口RAM(IDT7005)、SJA1000CAN控制器、82C251 CAN收发器、状态指示发光管、微型开关、电源线路以及其它外围电子线路所组成.设计目的是使通信接口符合DeviceNet的协议规范.
【总页数】5页(P241-245)
【作者】张戟
【作者单位】上海埃通电气股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.基于PCI总线的高速智能通信适配器的设计与实现 [J], 王鲲;段武;潘明
2.基于USB总线的CAN总线通信适配器的设计 [J], 周如培;于跃;王冬芳
3.基于DeviceNet总线的从设备通信适配器设计 [J], 张戟
4.基于DeviceNet和RS-232/485/422的通信适配器的设计 [J], 王靖;甘永梅;王兆安;李学平
5.基于PCI总线的CAN总线通信适配器的设计与实现 [J], 卢世超;刘国海;罗新民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于台达机电产品的DeviceNet现场总线网络设计(doc14)可编程序操纵器（PLC）现场总线网络是PLC开发应用的重要技术。
现场总线使得PLC在工业现场进入上级制造执行系统，进而使得用户获得更大应用效益。
人们称之为操纵系统的一次变革的现场总线技术自20世纪末广泛应用以来，日益受到制造业的广泛注意和高度重视，成为世界范畴的自动化技术进展的热点。
应该讲, 现场总线的工业过程智能自动化外表和现代总线的开放自动化糸统构成了新一代全开放自动化操纵糸统的体糸结构。
目前国际上公认的现场总线有10多种，各有其特点，并在一定范畴内得刭应用。
本文本文以DeviceNet为基础，详细论述基于台达机电产品的D eviceNet网络设计。
2 DeviceNet简介DeviceNet是由美国Rockwell自动化开发的现场总线标准。
现在差不多有超过300家的公司注册成为ODV A的成员。
全世界共有超过500家的公司提供DeviceNet产品。
DeviceNet作为一种高性能的协议，目前在美国和亚洲的市场上处于领导地位，其系统解决方案在欧洲也取得了明显的业绩增长。
DeviceNet协议设计简单，实现成本较为低廉，但关于采纳最底层的现场总线的系统（例如，由传感器、制动器以及相应的操纵器构成的网络）来讲，却是性能极高的。
DeviceNet设备涉及的范畴从简单的光电开关一直到复杂的半导体制造业中的用到的真空泵。
就像其他的协议一样，DeviceNet 协议最差不多的功能是在设备及其相应的操纵器之间进行数据交换。
因此，这种通信是基于面向连接的（点对点或多点传送）通讯模型建立的。
如此，DeviceNet 既能够工作在主从模式，也能够工作在多主模式。
DeviceNet的报文要紧分为高优先级的进程报文（I/O报文）和低优先级的治理报文(直截了当报文)。
两种类型的报文都能够通过分段模式来传输不限长度的数据。
一个DeviceNet网络工作在125k、250k和500k的波特率下最多能够支持64个节点。
低压电器（2012No．7）·现场总线与网络通信·基于DeviceNet协议的总线测试系统的设计与实现郑静，李新强，王爱国，苑佳（上海电器设备检测所，上海200063）摘要：在分析DeviceNet总线标准和协议测试要求的基础上，提出并实现一种郑静（1983—），DeviceNet协议物理层、一致性和互操作性的测试系统和试验方法。
试验结果表明，该系统和方法可以满足DeviceNet总线的各项测试需求，且已成功地运用在上海电器设备检测所的DeviceNet测试实验室中。
关键词：总线测试系统；DeviceNet；物理层；一致性；互操作性中图分类号：TP336文献标志码：B5531（2012）07-0036-03文章编号：1001-女，工程师，主要从事现场总线测试、工业软件测试技术研究。
DesignandImplementationofFieldbusTestSystemBasedonDeviceNetProtocolZHENGJing，LIXinqiang，WANGAiguo，YUANJia（ShanghaiTesting＆InspectionInstituteforElectricalEquipment，Shanghai200063，China）Abstract：Aphysicallayer，conformanceandinteroperabilitytestingmethodofDeviceNetprotocolwerepres-entedandimplementedbasedontheanalysisofDeviceNetfieldbusstandardandprotocoltest ．Theexperimentalre-sultsindicatethatthetestingmethodcanaccomplishtheDeviceNetfieldbustest，anditissuccessfullyusedintheSTIEEDeviceNettestinglaboratory．Keywords：fieldbustestingsystem；DeviceNet；physicallayer；conformance；interoperability0引言［2］——设备接口（CDI）第3部分：DeviceNet》器—被批准为国家标准。
DeviceNet-Modbus现场总线协议模块开发现场总线是工业自动化领域中常用的通信方式，它能够实现控制系统中各个设备之间的数据交换和通信。
DeviceNet和Modbus是两种常见的现场总线协议，它们在不同的工业场景中具有广泛的应用。
本文将介绍DeviceNet-Modbus现场总线协议模块的开发过程和关键技术。
DeviceNet是由Rockwell Automation公司推出的一种现场总线协议，它主要用于工业自动化领域中的设备连接和通信。
DeviceNet采用了主从式的通信方式，其中主站负责控制和管理整个网络，从站负责执行主站的指令并返回数据。
DeviceNet使用CAN（Controller Area Network）总线作为物理介质，支持多种数据传输速率，从而满足不同场景下的通信需求。
Modbus是一种通用的现场总线协议，它广泛应用于工业自动化和过程控制领域。
Modbus协议简单易懂、易于实现，可以在不同的硬件平台和操作系统上运行。
Modbus采用了主从式的通信方式，主站负责发送指令和接收数据，从站负责执行指令并返回数据。
Modbus可以通过不同的物理介质进行通信，如串口、以太网等。
DeviceNet和Modbus在不同的工业场景中具有广泛的应用，但它们的通信方式和协议规范有一定的差异。
为了实现DeviceNet和Modbus之间的互联互通，需要开发一个支持两种协议的现场总线协议模块。
该模块需要实现DeviceNet和Modbus协议的解析和封装功能，使得设备可以通过DeviceNet总线与Modbus设备进行通信。
在开发DeviceNet-Modbus现场总线协议模块时，需要考虑以下几个关键技术：1. 协议解析与封装：模块需要能够解析DeviceNet和Modbus 协议的数据帧，并根据协议规范封装成对应的数据帧进行传输。
2. 主从站功能：模块需要具备主站和从站的功能，能够作为主站向从站发送指令并接收返回的数据，也能够作为从站执行主站的指令并返回数据。
DeviceNet现场总线从站通信接口的设计
王雪;甘永梅
【期刊名称】《工矿自动化》
【年(卷),期】2004(000)002
【摘要】DeviceNet是一种应用日益广泛的工业现场底层设备互联技术.文章详细介绍了以单片机为平台的DeviceNet现场总线从站接口的设计,并给出了详细的硬件电路和软件设计流程.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】王雪;甘永梅
【作者单位】西安交通大学电气工程学院,陕西,西安,710049;西安交通大学电气工程学院,陕西,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TP336
【相关文献】
1.基于DeviceNet现场总线的主从站式多轴电机控制系统研究 [J], 吴郑思;吴亦锋
2.Profibus现场总线智能从站通信接口设计 [J], 王平;王双庆;邢建春;卫立新
3.基于DeviceNet现场总线智能阀控制器通信接口设计 [J], 刘波;兰建军
4.基于单片机的DeviceNet现场总线从站通信接口的开发 [J], 王雪;甘永梅;王兆安
5.基于DeviceNet现场总线的从站接口卡的设计与实现 [J], 王忠清;陈雪松;曹微言;戴晓飞;李荫涛
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Device N et 现场总线的从站接口卡的设计与实现王忠清1,陈雪松2,曹微言2,戴晓飞2,李荫涛2(11江阴兴澄特种钢铁有限公司,江苏江阴 214432;21冶金自动化研究设计院,北京 100071) [收稿日期]2007-02-02 [作者简介]王忠清(1967-),男,江苏江阴人,工程师,毕业于上海工业大学,从事轧钢自动化工作。
[摘 要]文章介绍了DeviceNet 现场总线的特点,设计了基于DeviceNet 现场总线的从站接口卡的硬件和软件,给出了从站接口卡的硬件和软件结构框图。
应用到变频器与DeviceNet 主站进行了连接,实现了该接口卡的通信功能。
[关键词]现场总线;DeviceNet ;接口卡[中图分类号]TP237 [文献标识码]B [文章编号]1002-1183(2007)03-0013-04Design and Implement of Slave Station Interface BoardB ased on Device N et FieldbusWAN G Zhong 2qing 1,CHEN Xue 2shong 2,CAO Wei 2yan 2,DA I Xiao 2fei 2,L I Y in 2tao 2(11Jiangyin Xingcheng Special Steel Co 1,Ltd ,Jiangyin 214432,China ;21Automation Research and Design Institute of Metallurgical Industry ,Beijing 100071,China )Abstract :Character of DeviceNet fieldbus is introduced 1Hardware and S oftware of slave station interface board based on De 2viceNet fieldbus were designed.Their structure block diagram are given.It is applied to connection between AC driver and De 2viceNet master station ,and communication function of the interface board is realized.K ey w ords :fieldbus ;DeviceNet ;Interface board 现场总线技术是当今3C 技术,即计算机技术、通信技术、控制技术发展汇聚成的结合点。
它是当今自动化领域技术发展的热点之一,受到了世界上自动化设备制造商及用户的广泛关注[1]。
现场总线的技术发展很快,在世界范围内正在市场上使用的有十几种,它们各有特点,而其中DeviceNet 被广泛应用在自动化领域。
DeviceNet 是一种低成本、高性能,面向底层工业设备的现场总线技术。
它是一个开放式的网络标准,其规范和协议完全公开,有众多的制造商支持,在全球得到了很好的推广和应用。
1 Device N et 的技术特点DeviceNet 现场总线是基于CAN 技术基础上发展起来的一种低成本现场总线,因而具有了CAN 总线的高可靠性、实时性和灵活性等特点,并得到了进一步的发展[2]。
其主要特点如下:(1)对等过程数据交换,任何DeviceNet 现场总线节点均按生产者/消费者模式发送或接收总线上的数据。
即向总线发送信息的节点均为生产者,从节点上获取信息者均定义为消费者。
(2)网络内各节点的拓扑结构为干线—分支的线性结构,节点与节点间的冲突竞争采用CSMA (载波侦听多重存取)方式,即节点的MAC ID (媒体访问控制标识符)决定通信优先权。
发生冲突时,在高优先权节点的通信不受影响的同时,低优先级的节点能自我侦测到总线通信权的丢失,并退出总线通信,在一定的时间后,重新试发数据。
这种MAC 方式在冲突发生时能够充分利用通信带宽。
理论上不会出现竞争节点同时退出的情况,即优先权高的节点的数据的发送不受到优先权低的节点的干扰。
(3)在通信协议的底层(物理层和数据链路层),采用CAN 总线协议。
借助成熟的CAN 芯片技术,极大地推进了开发的进度。
(4)使用较短帧传输信息(最多8个字节),传送速度快(字节少可减少每次传送时间)。
因此,De 2viceNet 总线较适宜用于有大量快速更替的数字信号的机械制造等工业。
(5)最多可以连接64个节点,每个节点可以支持无限的I/O 点。
(6)支持在线插拔,节点出现问题时可以在线修改网络配置,当网络上的节点发生错误时自动关闭节点,以免影响网络上的其它节点。
(7)节点设备可通过网络统一配电(信号线和电源线包含在干线中),亦可配置为自行供电。
具体情况可以根据实际要求来定。
(8)具有误接线保护能力。
(9)可实现不同厂商的同类设备的互联。
(10)DeviceNet 的网络传输速率可以随着网络的传输距离的变化而变化。
2 基于Device N et 从站接口卡的硬件实现基于DeviceNet 的从站接口卡是为变频器而设计的,为变频器提供一个现场总线接口。
硬件部分主要是实现DeviceNet 的协议。
DeviceNet 通信接口主要由电源、单片机系统、CAN 控制器、CAN 收发器及双口RAM 组成。
基于DeviceNet 从站接口卡的硬件结构,如图1所示。
211 总线驱动器DeviceNet 现场总线中的总线控制器使用的是CAN 总线控制器,虽然在CAN 总线控制器中也有总线驱动功能,但是CAN 控制器内的总线驱动能力有限,为了驱动更多的节点,往往在实际的应用中加入CAN 总线驱动器。
CAN 总线驱动器提供了CAN 控制器与物理总线之间的接口,是影响系统网络性能的关键因素之一。
而Philips 公司生产的CAN 总线驱动器具有过热保护、总线与电源及地之间的短路保护、低电流待机模式、未上电节点不会干扰总线、总线至少可以连接110个节点等优点,所以在本次设计中总线驱动器采用Philips 公司生产的CAN 总线驱动器82C250/251。
主要作用是在DeviceNet 接口电路中提供对CAN 总线的差动发送和接收功能,提高总线的驱动能力,使连到总线上的节点增多。
由于DeviceNet 通过24V 电压进行网络供电,而82C250具有25V 的过压保护功能,因此,可以避免因接线错误而带来对设备的损坏。
212 CAN 总线控制器SJA1000DeviceNet 总线是基于CAN 技术基础发展起来的一种低成本现场总线,DeviceNet 融合了CAN 规范的定义,即沿用了CAN 协议标准所规定的总线网络的物理层、数据链路层,定义了不同的报文格式、总线访问仲裁规则及故障检测和故障隔离的方法。
因此DeviceNet 总线报文的收发及媒体访问控制跟CAN 总线协议是相同的,可以通过CAN 控制器来实现。
有很多CAN 控制器芯片提供商,如Intel 、Motorola 、Philips 、Siemens 等。
目前,在DeviceNet 节点上被广泛应用的CAN 控制器芯片为Intel 的82527和Philips 的S JA1000控制器芯片。
Philips 公司的S JA1000主要特点是位速率可程序控制,并有可程序控制的时钟输出;扩展的64字节FIFO 接收缓冲器;4个字节的验收滤波器;时钟频率比较高;输出驱动器状态可编程;可读写的总线错误计数器;仲裁丢失捕获寄存器等。
Philips 的CANS JA1000控制器的64字节的FIFO 接收缓冲器使网络设备可以接收更多的报文,不会因为接收缓冲区太小而拒收报文。
同时S JA1000有4个字节的验收滤波器,可以对DeviceNet 报文的整个报文头进行接收前的检验。
此外,S JA1000在总线错误管理上比82C200有很大的改进。
S JA1000设有可进行读写操作的错误计数器,增加了错误认可中断和可编程的错误警告中断,并提供了当前错误代码寄存器以标记错误的类型、状态和位置。
因此,在本设计中采用Philips 的S JA1000总线控制器。
213 微控制器系统DeviceNet 接口卡中微处理器选用飞利浦公司P89C58高性能单片机,该单片机能够提供256字节的内部RAM 以及32K 字节的FLASH EEPROM ,从而使系统不需要扩展外部程序存储器即可满足De 2viceNet 协议程序的容量要求。
P89C58提供4个8位双向位控制的I/O 口以及3个16位定时/计数器。
P89C58可以通过外部扩展程序和数据存贮空间。
由于内部EEPROM 已能够满足程序容量的要求,因此只对外部数据存贮器进行扩展。
在本设计中外部扩展一个32K 的数据存贮器。
214 双口RAM CY7C136对于一些实时性要求较高的系统,虽然CPU 之间也能够直接用串口、并口的方式进行通信,但它们速度慢,操作也比较复杂[2]。
因此传统的多CPU 之间数据的传输已不能满足系统的要求,因此现在越来越多的系统特别是实时性要求较高的系统都采用基于双口RAM 的方式进行数据传输。
双口RAM 作用是为多个CPU 之间的数据传送提供一条快速的通信通道。
当两个CPU 之间进行数据传输时,要保证两个CPU 之间在数据共享时不发生冲突,而双口RAM 具有完全独立的双端口,可以同时进行数据的存取。
在双口RAM 中两个端口有独立的控制信号线、地址线和数据线,CPU 对双口RAM 进行操作,实际上相当于对它自己的外部数据存贮器进行操作,因此要解决两端的CPU 对同一个RAM 地址进行同时写或者一个CPU 对双口RAM 进行读,而另一个CPU 对双口RAM 同时进行写时所引起的冲突。
双口RAM 可以用硬件中断或者软件中断的工作方式来解决多个CPU 之间对同一地址进行操作时的冲突,本设计中采用了软件中断方式。
双口RAM 有两个独立的中断端口,这两个中断端口分别连到两个CPU 的中断引脚上,双口RAM 中最高的两个存贮单元为特殊的存贮单元。
双口RAM 的左右两个中断端口可同时对这两个存储单元中的任何一个进行操作。
当左边的CPU 向双口RAM (CY7C136)7FF 写操作时,双口RAM 的IN TR 引脚拉低,双口RAM 向连到右端口中断引脚的CPU 发出中断。
如想清除双口RAM 右边的中断,只需要右边的CPU 向7FF 读操作就行了;同理当右边的CPU 向双口RAM (CY7C136)写数据时,双口RAM 向连到左边的CPU 发出中断。
要想清除此中断只需要左端的CPU向7FE 读操作就行了。
