现场控制总线之devicenet技术

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1、现场控制总线之DeviceNet技术　　摘要：DeviceNet现场总线具有一系列独特的优点，现已成为IEC标准和欧洲标准。本文介绍了其技术特点及通信连接、通信模式、设备描述等基本技术问题。关键词：DeviceNet；现场总线；通信模式；设备描述中图分类号：TP393文献标识码：A1引言现场控制总线技术是计算机技术、通信技术、控制技术三方面技术的结合。它是当今自动化领域技术发展的热点之一，受到了国内外工业自动化设备制造商及用户的广泛关注。它的出现将对传统的工业自动化带来新的革命。现场控制总线技术发展很快，在世界范围内，目前正在应用的现场总线已达数十种之多。其中

2、，DeviceNet具有开放、低成本、高效率与高可靠性等独特的优点，现已成为国际标准（IEC62026）和欧洲标准（EN50325、EN50295），特别适合于制造业、工业控制和电力系统等应用。几乎所有世界著名的电器和自动化元件生产商都在大力开发DeviceNet产品。DeviceNet由开放式设备网供货商协会ODVA（OpenDeviceNetVendors8Association）组织和管理。ODVA是一个负责Device-Net协议的制定和增补工作的国际组织。现在，DeviceNet产品增长势头迅猛，在美国和日本，它所占的市场份额已达50%以上。Devi

3、ceNet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。国家机械局、国家技术监督局、中国电器工业协会、中国FF基金会给予了大力支持。ODVAChina将致力于DeviceNet现场总线技术在中国的开发与应用，促进我国自动化和现场总线技术的发展。DevceNet总线协议是在CAN总线的基础上建立起来的，CAN总线已经广泛应用于自动化领域中。CAN总线采用广播式通信，废除了传统的以节点地址为中心的编码方式，而代之以基于数据块的编码方式。这种按数据块编码的方式，可使不同的节点同时接收到相同的数据。它支持主/从、多主和对等通信结构。CAN总

4、线使用包括循环冗余校验CRC和自动重传在内的多种错误检测和故障限制方法，发生严重错误的节点将自动退出总线，以防止破坏网络，从而保证了数据通信的可靠性。CAN采用非破坏性逐位仲裁机制，当两个或多个节点同时欲访问网络时，这种机制会解决潜在的冲突，而不会损失数据或浪费带宽。DeviceNet在CAN总线的基础上又增加了面向对象、基于连接的现代通信技术理念，并开发了应用层。其应用层规定了CAN数据帧的使用方法、重复节点地址检测机制、对象模型及设备的标准化。2.1通信连接8DeviceNet网络中，连接是一个重要概念。节点设备之间欲进行通信，必须先建立连接。Device

5、Net网络中的任何一个设备欲和其它设备通信时，须先建立连接。它也可通过发送释放连接或删除连接服务来断开连接。如果在某个特定的连接上长时间没有进行通信，这个通信将自动断开以释放资源。在DeviceNet网络中，每个连接用连接标识符来标识，它使用CAN规范中的11位仲裁区来定义。连接标识符包括设备媒体访问控制标识符（MACID）和信息标识符（MessageID）。其中，MACID可通过硬件设定，也可通过软件来配置。标识符分为四组，这四组信息具有不同的优先级（信息组1的优先级最高），传送信息时可据此来选择相应的信息组。此外，DeviceNet提供的功能很强的应用层协

6、议，允许动态地建立和配置设备间的连接。但动态连接的实现复杂，考虑到有些设备不需要也没有资源去使用这一强大功能，De-viceNet使用信息组2制定了一套称为预定义主/从连接组的连接标识符，用来简化主/从结构中数据的传送。它提供的连接对象的全部配置是预先固化好的，通讯时主设备唯一必须执行的一个步骤就是声明对从设备内该预定义连接组的所有权。2.2通信模式及报文类型8DeviceNet采用生产者/消费者通信模式。生产者是指发送数据的节点设备，消费者是指接受数据的节点设备。每个节点设备均可配置为生产者、消费者或两者皆是。生产者/消费者模式与传统的源/目的模式有很大不同

7、。源/目的模式是以节点地址为中心的编码方式，适合于点对点的通信。生产者/消费者模式是以数据为中心的编码方式，生产者在网络上发出一个数据帧后，消费者便可根据其中的11位标识符来判断是否消费该数据。因此，生产者/消费者模式允许网络上的所有节点设备同时从单个的数据源获取相同的数据，可实现点对点、多点或广播通信。它的格式与传统的源—目的地址格式的比较如图1所示。在生产者/消费者模式下，当一个设备欲和其它多个设备进行同一种通信时，这个设备只需发送一次数据，其它设备便都能接收到该数据，而不需要重复地发送，从而节省了大量的时间，提高了效率。另外，在这种模式下，节点设备可实现

8、精确的同步化；系统的组织方式也很灵活，