现场总线技术-第5章-DeviceNet-现场总线技术及其应用-教学课件.ppt

1、2023-1-171现场总线技术及其应用第5讲胡青松2023-1-172第第5章章 DeviceNet 5.1 DeviceNet概述概述5.2 DeviceNet的网络模型的网络模型5.3 DeviceNet的物理层和传输介质的物理层和传输介质5.4 DeviceNet的数据链路层的数据链路层5.5 DeviceNet的应用层的应用层5.6 DeviceNet组网组网5.7 DeviceNet应用实例应用实例2023-1-1731、DeviceNet的发展的发展l DeviceNet在在1994年年3月由美国罗克韦尔自动化公司推出，月由美国罗克韦尔自动化公司推出，1995年成为开放协议，首先

2、在北美推广，逐渐在亚太地区乃年成为开放协议，首先在北美推广，逐渐在亚太地区乃至全世界应用。至全世界应用。2000年年2月，月，DeviceNet进入中国。进入中国。l DeviceNet是应用日益广泛的一种底层设备现场总线，目前有是应用日益广泛的一种底层设备现场总线，目前有包括罗克韦尔自动化公司在内的包括罗克韦尔自动化公司在内的300多家自动化设备制造商多家自动化设备制造商的产品支持这种协议，在欧美和日本的现场总线市场占有很的产品支持这种协议，在欧美和日本的现场总线市场占有很大的份额。大的份额。l 另据世界著名的市场调查公司另据世界著名的市场调查公司VDC 于于1999 年年3 月月12 日发

3、布日发布的的“工业分布式远程工业分布式远程I/O 的全球市场和用户需求的全球市场和用户需求”研究报告研究报告称在分布式控制系统应用称在分布式控制系统应用CAN 总线总线(DeviceNet)的市场份额占的市场份额占世界第二位到世界第二位到2003 年仍将占第三位年仍将占第三位l 2000年年6月，月，DeviceNet成为有关低压开关设备与控制设备、成为有关低压开关设备与控制设备、控制器与电器设备接口的控制器与电器设备接口的IEC62026现场总线标准之一，同月现场总线标准之一，同月成为成为IEC61158标准。标准。l 2002年年10月成为我国国家现场总线标准之一。月成为我国国家现场总线标

4、准之一。2023-1-1742、DeviceNet简介简介l DeviceNet是二十世纪九十年代中期发展起来的一种基于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，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。它是一种低成本的通信总线。l 它既可以连接底端工业设备，又可连接像变频器、操作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。员终端这样的复杂设备。l 它将工业设备（如限位开关、光电传感器、阀组、马达它将工业设备（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、面板显示器和操作启

5、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。员接口等）连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。（见图）（见图）l 直接互连性改善了设备间的通信，同时又提供了相当重直接互连性改善了设备间的通信，同时又提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线要的设备级诊断功能，这是通过硬接线I/O接口很难实接口很难实现的。现的。2023-1-1752023-1-176l DeviceNet是一种简单的网络解决方案，它在提供多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，减少了硬接线供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了硬接线和安装

6、工业自动化设备的成本和时间。和安装工业自动化设备的成本和时间。l 它是分布式控制系统的理想解决方案。这种网络虽然它是分布式控制系统的理想解决方案。这种网络虽然是工业控制网的低端网络，通信速率不高，传输的数是工业控制网的低端网络，通信速率不高，传输的数据量也不太大，但它采用了先进的通信概念和技术，据量也不太大，但它采用了先进的通信概念和技术，具有低成本、高效率、高性能、高可靠性等优点。具有低成本、高效率、高性能、高可靠性等优点。l DeviceNet规范还允许制造商提供电子数据文档规范还允许制造商提供电子数据文档（EDS），以文件的形式记录的一些具体操作参数信），以文件的形式记录的一些具体操作参

7、数信息，便于在配置设备时使用。便于第三方产品连接到息，便于在配置设备时使用。便于第三方产品连接到DeviceNet上。上。2、DeviceNet简介简介2023-1-177DeviceNet 可以提供l 低端网络设备的低成本解决方案低端网络设备的低成本解决方案l 低端设备的智能化低端设备的智能化l 主主/从以及对等通讯的能力从以及对等通讯的能力DeviceNet 有两个主要的用途l 传送与低端设备相关联的面向的控制信息传送与低端设备相关联的面向的控制信息l 传送与被控系统间接关联的其他信息例如配置参数传送与被控系统间接关联的其他信息例如配置参数2023-1-178l 1、同一网段上最多可以容纳

8、、同一网段上最多可以容纳64个节点，每个节点支持的个节点，每个节点支持的I/O数数量没有限制。量没有限制。l 2、采用主干、采用主干-分支结构。分支结构。l 3、三种可选数据传输速率：、三种可选数据传输速率：125kbit/s、250kbit/s和和500kbit/s。网络端到端距离会因网络速度的不同而有所变化。网络端到端距离会因网络速度的不同而有所变化。l 4、DeviceNet 使用的通信模式是消息产生者使用的通信模式是消息产生者(Producer)和消息和消息使用者使用者(Consumer)，消息产生者一次发送的数据可被多个消息，消息产生者一次发送的数据可被多个消息使用者使用从而更有效的

9、传送数据。使用者使用从而更有效的传送数据。l 5、采用带非破坏性逐位仲裁的载波侦听多址访问、采用带非破坏性逐位仲裁的载波侦听多址访问（CarrievSense Multiple Access With Nondes truct Nondestructive Bit-Wise ArbitrationCSMA/NBA）总线技术。）总线技术。DeviceNet的主要技术特点的主要技术特点2023-1-179l 6、支持位选通（、支持位选通（Bit-Atrobe）、轮询（）、轮询（Poll）、状态改变）、状态改变（Change of State）和循环（）和循环（cylic）的通信方式。）的通信方式。

10、l 7、DeviceNet 使用的通信协议为使用的通信协议为11 位标识符，标识符位标识符，标识符ID 分成分成四个消息组，各有不同用途，总线上的设备监听网络上消息，四个消息组，各有不同用途，总线上的设备监听网络上消息，当设备辨识出正确的标识符后，将接受该消息当设备辨识出正确的标识符后，将接受该消息l 8、采用、采用CAN的物理层和数据链路层协议，采用的物理层和数据链路层协议，采用CAN控制芯片，控制芯片，得到国际上主要芯片制造商的支持。得到国际上主要芯片制造商的支持。l 9、采用短帧结构，传输时间短，受干扰的概率低，具有极好、采用短帧结构，传输时间短，受干扰的概率低，具有极好的检错效果。具有

11、通信错误分级检测机制及通信故障的自动的检错效果。具有通信错误分级检测机制及通信故障的自动判别和恢复功能。判别和恢复功能。l 10、通信介质为独立双绞线，总线信号与电源承载于同一电、通信介质为独立双绞线，总线信号与电源承载于同一电缆。缆。DeviceNet的主要技术特点的主要技术特点2023-1-1710 l 11、支持设备热插拔，可带电更换网络节点（不用中断网络、支持设备热插拔，可带电更换网络节点（不用中断网络就可以解除节点），在线修改网络配置。就可以解除节点），在线修改网络配置。l 12、接入、接入DeviceNet的设备可选择光隔离设计，由外部供电的的设备可选择光隔离设计，由外部供电的设备

12、与总线供电的设备共享总线电缆。设备与总线供电的设备共享总线电缆。l 13、总线的电源结构和容量可调，以满足各分类应用的需要，、总线的电源结构和容量可调，以满足各分类应用的需要，每个电源的最大容量为每个电源的最大容量为16A。电源插头可以连接符合。电源插头可以连接符合DeviceNet 标准的不同制造商的供电装置，内置式过载保护。标准的不同制造商的供电装置，内置式过载保护。DeviceNet的主要技术特点的主要技术特点DeviceNet的主要特点和功能的主要特点和功能网络大小网络大小最多最多64个节点个节点网络长度可选的端-端网络长度随网络传输速度而变化波特率距离125kbit/s500m(16

13、40ft)250kbit/s250m(820ft)500kbit/s100m(32ft)数据包08B总线拓扑结构线性（干线/支线）；电源和信号在同一网络电缆中总线寻址带多点传送（一对多）的点对点；多主站和主/从；轮询或状态改变系统特性支持设备的热插拔，无需网络断电2023-1-1712DeviceNet通讯通讯l DeviceNet 协议最基本的功能是在设备及其相应的控制协议最基本的功能是在设备及其相应的控制器之间进行数据交换。因此，这种通信是基于面向连接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。这样，的（点对点或多点传送）通讯模型建立的。这样，De

14、viceNet 既可以工作在主从模式，也可以工作在多主既可以工作在主从模式，也可以工作在多主模式。模式。l DeviceNet的报文主要分为高优先级的进程报文（的报文主要分为高优先级的进程报文（I/O报报文）和低优先级的管理报文文）和低优先级的管理报文(直接报文直接报文)。两种类型的报。两种类型的报文都可以通过分段模式来传输不限长度的数据。文都可以通过分段模式来传输不限长度的数据。2023-1-1713l 所谓的所谓的“预定义主预定义主/从连接集从连接集”适用于简单的适用于简单的DeviceNet从从站设备。作为站设备。作为DeviceNet协议的子集，它支持从主站到从协议的子集，它支持从主站

15、到从站传送的直接报文，轮询站传送的直接报文，轮询I/O报文，位选通报文，位选通I/O报文以及由报文以及由从站向主站传送的状态变化从站向主站传送的状态变化/循环循环I/O报文。报文。l“非连接报文管理端口（非连接报文管理端口（UCMM）”以及动态生成以及动态生成“直直接及接及I/O连接连接”则适用于从站比较复杂的情况，这些从站则适用于从站比较复杂的情况，这些从站可支持多个主站并能与其他设备维持点到点互联。设备启可支持多个主站并能与其他设备维持点到点互联。设备启动报文和设备关闭报文是特别为安全相关系统设计的动报文和设备关闭报文是特别为安全相关系统设计的“离离线连接设置线连接设置”则简化了对非常规组

16、件的配置工作。则简化了对非常规组件的配置工作。l DeviceNet的通信和应用都是基于对象模型的。预先定义的通信和应用都是基于对象模型的。预先定义好的对象简化了不同厂商的不同设备间的数据交换。通过好的对象简化了不同厂商的不同设备间的数据交换。通过建立不同设备的子集，用户可以从进一步的规范化中获益。建立不同设备的子集，用户可以从进一步的规范化中获益。2023-1-1714DeviceNet标准化标准化l DeviceNet总线的组织机构是总线的组织机构是“开放式开放式DeviceNet供货商供货商协会协会”（ODVA）。）。ODVA是一个独立组织，制定并管是一个独立组织，制定并管理着理着Dev

17、iceNet规范（规范（DeviceNet Specification），促进），促进DeviceNet在全球的推广和应用。在全球的推广和应用。l 中国的中国的ODVA机构设在上海电器科学研究所。机构设在上海电器科学研究所。l DeviceNet规范定义了一个网络通信标准，规范分为两规范定义了一个网络通信标准，规范分为两卷，内容如下：卷，内容如下：2023-1-1715卷卷1：l DeviceNet通信协议和应用（第通信协议和应用（第7层层应用层）。应用层）。l CAN以及它在以及它在DeviceNet中的应用（第中的应用（第2层层数数据链路层）据链路层）l DeviceNet物理层和介质（第

18、物理层和介质（第1层层物理层）物理层）卷卷2：l 为实现同类产品之间的互操作性和可互换性进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行设备描述2023-1-1716l 除第除第7层（应用层）外，层（应用层）外，DeviceNet规范还对一部分第规范还对一部分第1层（收发器）以及第层（收发器）以及第0层（传输介质）进行了规定，这层（传输介质）进行了规定，这就为就为DeviceNet节点的物理连接提供了标准。协议对连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。作元素及

19、其相应的封装形式等等都进行了规定。l 和和CANopen协议相比较后可以看出，两种协议可以实协议相比较后可以看出，两种协议可以实现相类似的功能，但现相类似的功能，但DeviceNet更强调不同的优先权。更强调不同的优先权。l CANopen的通信机制更加简单，从而可以降低设备的的通信机制更加简单，从而可以降低设备的复杂程度。使用复杂程度。使用DeviceNet可以提供更高的安全性，但可以提供更高的安全性，但这也需要耗用更多的资源。这也需要耗用更多的资源。2023-1-1717媒体访问控制（MAC）逻辑链路控制（LLC）应用层物理层信号（PLS）传输介质媒体访问单元（MAU）5.2DeviceN

20、et的网络模型的网络模型图1 DeviceNet协议层次结构ISO物理层（层1）ISO介质层（层0）ISO数据链路层（层2）ISO应用层（层7）2023-1-1718DeviceNet与与CAN的联系的联系DeviceNet建立在建立在CAN协议基础上协议基础上沿用沿用CAN物理层信号和数据链路层协议物理层信号和数据链路层协议自定义应用层和物理访问单元协议自定义应用层和物理访问单元协议增加有关传输介质的协议规范增加有关传输介质的协议规范2023-1-1719DeviceNet与与CAN的联系的联系媒体访问控制（MAC）逻辑链路控制（LLC）应用层物理层信号（PLS）传输介质媒体访问单元（MAU

21、）DeviceNet协议规范CAN协议规范DeviceNet协议规范图2 DeviceNet中CAN的活动范围2023-1-1720DeviceNet各层简介各层简介介质层介质层DeviceNet的介质层主要定义了传输介质的电气及机械接口，总线拓扑结构及网络元件。具体包括：系统接地粗缆和细缆混合结构网络接地电源分配2023-1-1721DeviceNet各层简介各层简介物理层物理层DeviceNet的物理层包括两部分：物理层信号（PLS）媒体访问单元（MAU）2023-1-1722物理层信号（PLS）：采用CAN的物理层信号。DeviceNet各层简介各层简介物理层物理层媒体访问单元（MAU）

22、包括：收发器连接器误接线保护电路调压器光隔离器2023-1-1723DeviceNet各层简介各层简介数据链路层数据链路层DeviceNet数据链路层遵循CAN协议规范，通过CAN控制芯片实现。媒体访问控制子层（MAC）目标层逻辑链路控制子层（LLC）传送层其中MAC是通信协议的核心部分。2023-1-1724DeviceNet各层简介各层简介数据链路层数据链路层MAC子层的功能主要是传送规则，即：控制帧结构执行仲裁错误检测出错标定故障界定2023-1-1725DeviceNet各层简介各层简介数据链路层数据链路层LLC子层的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服务控制报文滤波，报文处理为

23、恢复管理和通知超载提供信息提供应用层的接口2023-1-1726DeviceNet各层简介各层简介应用层应用层DeviceNet应用层定义了传输数据的语法和语义，大大增强了总线通信连接能力，降低了硬件成本。规范详细定义了连接、报文传送和数据分割等方面的内容，采用的是CIP（Common Industrial Protocal）。）。应用层主要功能：建模设备描述功能2023-1-17275.3.1.媒体访问单元媒体访问单元2023-1-17281.收发器收发器l 传送和接收传送和接收CAN信号的物理组件信号的物理组件l 选择收发器必须保证符合选择收发器必须保证符合DeviceNet规范规范l 例

24、如：例如：Philips的的82C250和和82FC251就是常见的就是常见的两款兼容两款兼容DeviceNet协议的协议的CAN总线收发器总线收发器2023-1-17292.误接线保护误接线保护(MWP)DeviceNet要求结点能承受连接器上要求结点能承受连接器上5根线的各种组合的接线错误。根线的各种组合的接线错误。2023-1-17303.接地隔离问题接地隔离问题为防止地线形成回路，为防止地线形成回路，DeviceNet网络必须只在一处接地，任一网络必须只在一处接地，任一设备都必须有接地隔离栅设备都必须有接地隔离栅2023-1-17314.非隔离的物理层非隔离的物理层如果结点含有非隔离物

25、理层，该结点的所有部件必须或以如果结点含有非隔离物理层，该结点的所有部件必须或以V-为为参考接地，或者接地隔离。参考接地，或者接地隔离。2023-1-17325.隔离的物理层隔离的物理层在带隔离物理层的结点在带隔离物理层的结点内，其中一部分部件不内，其中一部分部件不以以DeviceNet网络的网络的V-为接地参考，而是连接为接地参考，而是连接到接地点。到接地点。2023-1-17335.3.2.传输介质传输介质l 拓扑结构拓扑结构*：干线：干线分支结构分支结构l 终端电阻：固定规格、必须安装在干线两端终端电阻：固定规格、必须安装在干线两端l 连接器连接器*：保证不切断网络即可移走设备：保证不切

26、断网络即可移走设备l 设备分接头：设备端子与干线的连接点设备分接头：设备端子与干线的连接点l 电源分接头电源分接头*：电源与干线的连接点：电源与干线的连接点l 网络接地网络接地*：靠近网络物理中心处一点接地：靠近网络物理中心处一点接地l 临时终端支持临时终端支持 2023-1-1734拓扑结构图拓扑结构图2023-1-1735l DeviceNet只允许在支线上有分支结构；只允许在支线上有分支结构；l 在设备连接方式上，可灵活选用开放式和密封在设备连接方式上，可灵活选用开放式和密封式的连接器；式的连接器；l 网络干线的长度有数据传输速率和所使用的电网络干线的长度有数据传输速率和所使用的电缆类型

27、决定；缆类型决定；l DeviceNet允许在干线系统中混合使用不同类允许在干线系统中混合使用不同类型的电缆。型的电缆。2023-1-1736电源分接头电源分接头2023-1-17375.3.3.物理层信号物理层信号l 采用采用CAN的物理层信号的物理层信号l 逻辑电平的物理状态逻辑电平的物理状态隐性隐性逻辑逻辑0电位差电位差0V 显性显性逻辑逻辑1电位差电位差2.5V2023-1-17385.4DeviceNet的数据链路层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。进行可靠、有效通信的方法。数据链路层，负责从网络层向

28、物理层发送数据数据链路层，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。端，将来自物理层的比特流打包为数据帧。数据链路层通过物理层从一台计算机到另一台数据链路层通过物理层从一台计算机到另一台计算机无差错的传输数据帧，允许网络层通过计算机无差错的传输数据帧，允许网络层通过网络连接进行虚拟无差错传输。网络连接进行虚拟无差错传输。2023-1-1739Devicenet的数据链路层Devicenet的数据链路层遵循的数据链路层遵循CAN协议规范，协议规范，并通过并通过CAN控制器芯片实现。控制器芯片实

29、现。Devicenet的数据链路层分为媒体访问控制的数据链路层分为媒体访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（）子层和逻辑链路控制（LLC）子层。）子层。传送规则，亦即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子层接受的报文实际已被接受，并为恢复管理和通知超载提供信息2023-1-1740CAN在在MAC子层定义了四种帧格式：子层定义了四种帧格式：数据帧数据帧远程帧远程帧超载帧超载帧出错帧出错帧MAC子层介绍在Devicenet上传输数据。由帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、ACK域和帧结束构成 用来进行数据流的控制在Devicen

30、et中没使用，也没禁用用于错误和意外情况的处理。由不同节点的错误标志叠加给出的场和错误定界符场构成2023-1-1741LLC数据帧由三个位场组成：数据帧由三个位场组成：标识符场、标识符场、DLC场和场和LLC数据场。数据场。LLC远程帧由两个位场组成：远程帧由两个位场组成：标识符场和标识符场和DLC场。场。LLC子层包括三个功能：子层包括三个功能：帧接收滤波帧接收滤波超载通告超载通告恢复管理恢复管理LLC子层介绍2023-1-1742主要功能数据链路的建立、维持和释放帧的分届和同步差错检测和控制顺序控制及层内管理流量控制数据链路层传送帧2023-1-1743主要功能为何分帧？为何分帧？1.分

31、帧可减少差错扩散分帧可减少差错扩散;设信道误码率为设信道误码率为alpha,分帧帧长为分帧帧长为f,则误侦率为则误侦率为1-(1-alpha)f,分帧有额外负担分帧有额外负担,所以需要权衡所以需要权衡2.分帧可以实现时分复用分帧可以实现时分复用;综合而言综合而言,资源效率、信道状况和纠错形资源效率、信道状况和纠错形式是分帧与否的根本原因式是分帧与否的根本原因2023-1-1744什么是帧同步？什么是帧同步？接收方要检查校验和，就必须能从物理层接收方要检查校验和，就必须能从物理层收到的比特流中明确区分出一帧的开始和结束收到的比特流中明确区分出一帧的开始和结束在什么地方。这是一个看起来简单，实现起

32、来在什么地方。这是一个看起来简单，实现起来却并不容易的问题。这个问题就是帧同步。却并不容易的问题。这个问题就是帧同步。主要功能2023-1-1745主要功能帧同步的四种方法：帧同步的四种方法：字节计数法字节计数法首先用一个特殊字符来表示一帧的开始，然后使用一个字段来标明本帧内的字节数。当目标机的数据链路层读到字节计数值时，就知道了后面跟随的字节数，从而可确定帧结束的位置。使用字符填充使用字符填充的首尾定界符的首尾定界符方法方法这种方法用一些特定的字符来定界一帧的开始和结束。为了不将信息位中出现的特殊字符被误判为帧的首尾定界符，可以在前面填充一个转义字符（DLE）来区分。违例编码法违例编码法在物

33、理层采用特定的比特编码的方法时采用。比如说，曼彻斯特编码方法，将数据比特1编码成高-低电平对，而将数据比特0编码成低-高电平对。高-高或低-低电平对在数据比特的编码中都是违例的，可以借用这些违例编码的序列来定界帧的开始和结束。使用比特填充使用比特填充的首尾标志方的首尾标志方法法这种方法用一组特定的比特模式（如01111110）来标志一帧的开头和结束。为了不使位中出现的该特定比特模式被误判为帧的首尾标志，可以采用比特填充的方法来解决。2023-1-1746为什么为什么需要差错检测和纠正？需要差错检测和纠正？全部把差错控制交给上层容易降低效率。全部把差错控制交给上层容易降低效率。设端到端传输经过设

34、端到端传输经过n个链路个链路,误帧率为误帧率为f_e，则：则：没有链路层差错控制没有链路层差错控制所消耗的额外重传资源为所消耗的额外重传资源为n*f_e,有链路层差错控制有链路层差错控制误帧的检测时间减少误帧的检测时间减少n倍以上倍以上,所消耗的额外重传资所消耗的额外重传资源为源为f_e主要功能2023-1-1747流量控制：流量控制：假设：链路是理想化的，所传输的数据不会出链路是理想化的，所传输的数据不会出错也不会丢失。错也不会丢失。协议思想：协调、控制接收方、发送方的速度协调、控制接收方、发送方的速度主要功能DATA1DATA1DATA0DATA0ACKACKACKACKACKACKDAT

35、A2DATA2协协议议算算法法等待；等待；将收到的数据帧将收到的数据帧上交主机；上交主机；发送应答信息；发送应答信息；转到第一步转到第一步发出一帧；发出一帧；等待；等待；直到收到直到收到ACKACK才发送下一帧才发送下一帧发送方发送方接收方接收方2023-1-17485.5.1DeviceNet的连接和报文组的连接和报文组 l DeviceNet通过一系列参数和属性对连接进行通过一系列参数和属性对连接进行描述，不仅允许预先设置或取消连接，也允许描述，不仅允许预先设置或取消连接，也允许动态建立或撤消连接，使通信具有更大的灵活动态建立或撤消连接，使通信具有更大的灵活性。性。l 连接标识符：连接标识

36、符：MAC ID，Message IDl DeviceNet的报文分组的报文分组2023-1-1749DeviceNet的报文分组的报文分组标识符标识符十六进制范围十六进制范围 标识符分组标识符分组 109 8 76 5 432100组1报文ID 源MAC ID 000-3FF 报文组1 10MAC ID 组2报文ID 400-5FF 报文组2 11组3报文ID 源MAC ID 600-7BF 报文组3 11 1 11组4报文ID（0-2f）7C0-7EF 报文组4 11 1 11 11 XX XX7F0-7FF 无效CAN标识符 2023-1-1750（1）报文组报文组1 在组在组1的传输中

37、，总线访问优先的传输中，总线访问优先权被均匀地分配到网络的所有设备上。当权被均匀地分配到网络的所有设备上。当两个或多个组两个或多个组1报文进行报文进行CAN总线访问仲裁总线访问仲裁时，小数字的组时，小数字的组1报文报文ID值的报文将赢得仲值的报文将赢得仲裁，并获得总线访问权。裁，并获得总线访问权。如果两个或多个如果两个或多个message ID的组的组1报文进行报文进行仲裁，那么来自仲裁，那么来自MAC ID值较低的设备的发值较低的设备的发送将赢得仲裁。送将赢得仲裁。2023-1-1751（2）报文组报文组2 在组在组2内，内，MAC ID可以是源也可以是源也可以是目的，进行组可以是目的，进行

38、组2连接时要确定源还是目连接时要确定源还是目的。当两个或多个组的。当两个或多个组2报文进行报文进行CAN总线访问总线访问仲裁时，仲裁时，MAC ID数值较小的报文将获得总线数值较小的报文将获得总线访问权。访问权。2023-1-1752（3）报文组报文组3 在组在组3内，报文内，报文ID描述了一个特描述了一个特定端点交换的各种组定端点交换的各种组3报文。动态建立的显示报报文。动态建立的显示报文连接在组文连接在组3传输，并将（响应）和传输，并将（响应）和/或（请求）或（请求）置于置于CAN标识区的组标识区的组3报文报文ID部分。这些报文部分。这些报文被认为是未连接显示报文，它由未连接报文管被认为是

39、未连接显示报文，它由未连接报文管理器（理器（UCMM）进行处理。）进行处理。当两个或多个组当两个或多个组3报文进行报文进行CAN总线访问仲裁总线访问仲裁时，时，MAC ID数值较小的报文将获得总线访问权。数值较小的报文将获得总线访问权。2023-1-1753（4）报文组）报文组4 在组在组4中，报文中，报文ID 2C-2F将全将全部用于离线连接组报文。部用于离线连接组报文。显示报文连接是无条件点对点连接。显示报文连接是无条件点对点连接。动态动态I/O连接是通过先前建立的显示报文连连接是通过先前建立的显示报文连接的连接分类接口而建立的。可以是点对点接的连接分类接口而建立的。可以是点对点也可以是多

40、点连接。也可以是多点连接。2023-1-1754动态动态I/O连接所必须完成的任务连接所必须完成的任务（1）与将建立）与将建立I/O连接的一个端点建立显示报文连接的一个端点建立显示报文连接。连接。（2）通过向）通过向DeviceNet连接分类发送一个创建请连接分类发送一个创建请求来创建一个求来创建一个I/O连接对象。连接对象。（3）配置连接实例。）配置连接实例。（4）应用）应用I/O连接对象执行的配置。连接对象执行的配置。（5）在另一个端点重复这一步骤。）在另一个端点重复这一步骤。应用对象应用对象链路生链路生产对象产对象链路消链路消费对象费对象链路生链路生产对象产对象链路消链路消费对象费对象链

41、路消链路消费对象费对象链路生链路生产对象产对象链路消链路消费对象费对象链路生链路生产对象产对象应用对象应用对象应用对象应用对象客户机传输分类客户机传输分类2或或3连接对象连接对象客户机传输分类客户机传输分类2或或3连接对象连接对象服务器传输分类服务器传输分类2或或3连接对象连接对象服务器传输分类服务器传输分类2或或3连接对象连接对象MAC ID9MAC ID11查询命令信息查询命令信息CID=44D查询命令信息查询命令信息 CID=3C9查询命令信息查询命令信息CID=45D查询命令信息查询命令信息 CID=3CB连接示意图连接示意图MACID=012023-1-1756DeviceNet连接

42、的特点连接的特点 （1）建立连接就是明确一个信息交换关系，明确信息）建立连接就是明确一个信息交换关系，明确信息源，目的地址，所使用的信息通道及识别这个信息的源，目的地址，所使用的信息通道及识别这个信息的11bit标识符。标识符。（2）连接是单方向的，如果需要双向交换，要建立两个连接是单方向的，如果需要双向交换，要建立两个连接。连接。（3）一个节点只有一个）一个节点只有一个MAC ID，但在一个节点上可以，但在一个节点上可以对多个节点建立连接，也可以对一个节点建立多个连对多个节点建立连接，也可以对一个节点建立多个连接。接。（4）DeviceNet对连接定义了多种属性，通过属性的定对连接定义了多种

43、属性，通过属性的定义规定一个连接的行为。义规定一个连接的行为。（5）连接可以动态建立和撤消。）连接可以动态建立和撤消。2023-1-17575.5.2DeviceNet的报文的报文 l DeviceNet定义了两种报文：定义了两种报文：I/O报文和显式报文报文和显式报文l I/O报文报文适用于实时性要求高和面向控制的数据，它提适用于实时性要求高和面向控制的数据，它提供了在报文发送过程和多个报文接收过程之间的专用供了在报文发送过程和多个报文接收过程之间的专用通信路径。通常使用优先级高的连接标识符，通过一通信路径。通常使用优先级高的连接标识符，通过一点或多点连接进行信息交换。点或多点连接进行信息交

44、换。I/O报文有时也称为隐式报文有时也称为隐式报文，由于它的数据域中常常不包含协议信息，因而报文，由于它的数据域中常常不包含协议信息，因而节点处理这些报文所需的时间大大缩短。节点处理这些报文所需的时间大大缩短。l显式报文显式报文适用于设备间多用途的点对点报文传递。一适用于设备间多用途的点对点报文传递。一个显示报文的分段包括报文头，分段协议，分段报文个显示报文的分段包括报文头，分段协议，分段报文体三部分。体三部分。2023-1-17585.5.3UCMM服务服务 l 未连接报文管理器（未连接报文管理器（UCMM）提供动态建立）提供动态建立显式报文连接。显式报文连接。UCMM处理两种服务：一是处理

45、两种服务：一是打开显示报文连接，建立一个显示报文连接；打开显示报文连接，建立一个显示报文连接；二是关闭连接服务代码，删除一个连接对象并二是关闭连接服务代码，删除一个连接对象并解除所有相关资源。解除所有相关资源。2023-1-1759UCMM相关的术语相关的术语 l（1）具有）具有UCMM功能的设备功能的设备l（2）仅限组）仅限组2服务器：无服务器：无UCMM功能，必须功能，必须通过预定义主通过预定义主/从连接组建立通信的从机从连接组建立通信的从机(服务服务器器)。l（3）仅限组）仅限组2客户机客户机：仅作为组：仅作为组2客户机对组客户机对组2服务器进行操作的设备。服务器进行操作的设备。2023

46、-1-17605.5.4.DeviceNet I/O数据触发方式数据触发方式l 位选通方式：主站发送位选通方式：主站发送8B8B广播报文，通过位广播报文，通过位的标识，指定要求响应的从设备的标识，指定要求响应的从设备l 轮询方式：主站以一定周期发送报文到从设轮询方式：主站以一定周期发送报文到从设备备l 循环方式：根据设备信号发生快慢，设定一循环方式：根据设备信号发生快慢，设定一个循环进行数据通信的时间间隔个循环进行数据通信的时间间隔l 状态改变方式：仅当主站或从站状态改变时状态改变方式：仅当主站或从站状态改变时进行通信进行通信2023-1-1761位选通方式位选通方式l 利用利用8B，64个二

47、进制位值对应网络上的个二进制位值对应网络上的64个节个节点，通过位的标识，指定要求响应的从设备点，通过位的标识，指定要求响应的从设备l 主站向网络中每个从站发送主站向网络中每个从站发送1位输出数据，选位输出数据，选中从站向主站回应：返回最大中从站向主站回应：返回最大8字节的输入数字节的输入数据或状态信息据或状态信息l 8B广播报文中，最低字节最低位分配给广播报文中，最低字节最低位分配给 MAC ID(媒体访问控制符媒体访问控制符)=0，最高字节最高位分配，最高字节最高位分配给给MAC ID=632023-1-1762位选通命令位选通命令 主机通过位选通命令向从机发送主机通过位选通命令向从机发送

48、(每个从站一个位每个从站一个位)，表示是否需要，表示是否需要它发送数据。选它发送数据。选 中的从机向主机返回最大中的从机向主机返回最大8个字节输入数据和个字节输入数据和/或状态或状态信息。信息。MAC ID=9从机接近开关MAC ID=11从机接近开关MAC ID=12从机接近开关MAC ID=13从机接近开关MAC ID=62从机接近开关012.910111213141516.616263PLC扫描器主机MAC ID=01位位-选通命令的数据部分选通命令的数据部分 位码位码2023-1-1763轮询方式轮询方式l I/O报文以点对点方式，依次直接发送到从设报文以点对点方式，依次直接发送到从设

49、备备l 主站可将任意数量的数据发送到从设备主站可将任意数量的数据发送到从设备l 轮询命令报文是由主站发往从站的命令和数据。轮询命令报文是由主站发往从站的命令和数据。从站可以忽略命令、消费命令和数据或仅消费从站可以忽略命令、消费命令和数据或仅消费命令而忽略数据命令而忽略数据l 轮询响应报文是从站对轮询命令的应答轮询响应报文是从站对轮询命令的应答2023-1-1764轮询命令轮询命令/响应响应l 通过轮询命令和响应可以在主机与从机之间双方通过轮询命令和响应可以在主机与从机之间双方传递任意数量的数据。传递任意数量的数据。l 轮询命令是从主机发往从机的命令和输出数据。轮询命令是从主机发往从机的命令和输

50、出数据。l 响应是从机接到主机的轮询命令后的回答，它可响应是从机接到主机的轮询命令后的回答，它可以设置为下列动作：以设置为下列动作：l*忽略查询命令忽略查询命令l*消费查询命令和输出数据消费查询命令和输出数据l*消费查询命令仅把当成一个触发信息，但忽略输消费查询命令仅把当成一个触发信息，但忽略输出数据。出数据。2023-1-1765循环循环l 利用主站或从站的循环产生触发器，来触发数利用主站或从站的循环产生触发器，来触发数据的传递据的传递l 循环报文可以有应答或无应答循环报文可以有应答或无应答l 循环方式适用于一些模拟设备，可以根据设备循环方式适用于一些模拟设备，可以根据设备信号发生的快慢，灵