通用工業(yè)協(xié)議(CIP)

CommonIndustrialProtocol通用工業(yè)協(xié)議〔CIP〕第十章主要內(nèi)容10.1CIP協(xié)議簡(jiǎn)介10.2CIP的特點(diǎn)10.3CIP的對(duì)象模型10.4CIP的設(shè)備描畫10.5DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線10.6ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線主要內(nèi)容10.1CIP協(xié)議簡(jiǎn)介10.2CIP的特點(diǎn)10.3CIP的對(duì)象模型10.4CIP的設(shè)備描畫10.5DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線10.6ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線10.1CIP協(xié)議簡(jiǎn)介

ODVA〔OpenDeviceNetVendorAssociation〕和CI〔ControlNetInternational〕兩大工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組織會(huì)聚了全球范圍內(nèi)眾多的、領(lǐng)先的工業(yè)自動(dòng)化公司。ODVA和CI曾經(jīng)正式簽署協(xié)議，共同推進(jìn)基于CIP?〔通用工業(yè)協(xié)議〕的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，包括：EtherNet/IPControlNetDeviceNet

信息設(shè)備自動(dòng)化和控制24vdc509-BOD24vdc509-BOD以太網(wǎng)控制網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)10.1CIP協(xié)議簡(jiǎn)介CommonIndustrialProtocol(CIP)

通用工業(yè)協(xié)議CIP包含了各種工業(yè)實(shí)時(shí)控制需求的效力和行規(guī)(Profiles);CIP將網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)按照有實(shí)時(shí)控制要求和沒(méi)有實(shí)時(shí)控制要求以不同的優(yōu)先等級(jí)區(qū)別對(duì)待。CIPMessageRouting,ConnectionManagementCIPDataManagementServicesExplicitMessages,I/OMessagesCIPApplicationLayerApplicationObjectLibrarySemi-conductorValvesDrivesRobotsOther通用工業(yè)協(xié)議CIP〔CommonIndustrialProtocol〕設(shè)備運(yùn)用描畫AppProfilesLay7運(yùn)用層對(duì)于用戶而言，

一切CIP工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是無(wú)縫集成的“一種〞網(wǎng)絡(luò)DeviceNetSpecificationEthernet(IEEE802.3)CAN(ISO11898)ControlNetSpecificationControlNetSpecificationApplicationCIPDeviceProfilesDataLinkPhysicalNetworkTransportSessionPresentationDeviceNetSpecificationEthernetCSMA/CD(IEEE802.3)Future???InternetProtocolUDPTCPCIPEncapsulationCIPMessageRouting,ConnectionManagementCIPDataManagementServicesExplicitMessages,I/OMessagesCIPApplicationLayerApplicationObjectLibraryMotorStarterPneumaticValvesACDrivesPositionControllerOtherProfilesCIPDeviceNetEtherNet/IPControlNet未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CTDMA就象同一種言語(yǔ)讓不同地域的人們可以直接進(jìn)展交流，CIP讓DeviceNet、ControlNet以及EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫集成；無(wú)須附加編程，用戶即可直接從恣意一點(diǎn)訪問(wèn)、組態(tài)并維護(hù)以上恣意網(wǎng)絡(luò)中的恣意設(shè)備。BBDeviceNetControlNetEtherNet/IPBCIPCIPBCIPCIP從上圖中可以看出:DeciveNet是一種基于CAN的網(wǎng)絡(luò)，除了其物理層的傳輸介質(zhì)、收發(fā)器是本人定義的以外，其他部分和數(shù)據(jù)鏈路層都采用的是CAN的協(xié)議ControlNet的物理層是本人定義的，數(shù)據(jù)鏈路層用的是同時(shí)間域多路訪問(wèn)〔CTDMA〕協(xié)議EtherNet/IP是一種基與以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP技術(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)，其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層用的是以太網(wǎng)的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層用的是TCP/IP協(xié)議族中的協(xié)議，運(yùn)用層出了運(yùn)用CIP之外，也可以運(yùn)用TCP/IP的HTTP協(xié)議。從上圖中可以看出，這三種網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用層都是運(yùn)用CIP協(xié)議的，相對(duì)而言，CIP網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，具有很多特性：實(shí)時(shí)性：數(shù)據(jù)傳輸所花的時(shí)間少。確定性：數(shù)據(jù)傳輸所破費(fèi)的時(shí)間可預(yù)測(cè)性強(qiáng)。可反復(fù)性：添加或減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸所破費(fèi)的時(shí)間影響較小?？煽啃裕簲?shù)據(jù)傳輸?shù)恼_率高。從圖中也可以看出，這三種網(wǎng)絡(luò)底層采用的協(xié)議是不同的，因此每種CIP網(wǎng)絡(luò)又有了一些新的特點(diǎn)，對(duì)比方以下圖示表10-13種CIP網(wǎng)絡(luò)對(duì)比AdaptationandDataLinkLayerOtherNetworksApplicationObjectLibraryCIPApplicationLayerExplicit,I/O,RoutingCIPApplicationLayerUserLayerPhysicalLayerSemiconDevicesValvesDrivesOtherProfilesDeviceNetDataLinkLayer(CAN)ControlNetDataLinkLayer(CTDMA)FuturesDeviceNetPhysicalLayerControlNetPhysicalLayerFuture(Firewire,USB,BlueTooth)DeviceNetControlNetEtherNet/IP(CSMA/CD)TCPUDPEncapsulationEthernetPhysicalLayerIPOtherSafetyProfilesSafetyApplicationObjectLibraryCIPSafetyApplicationLayerSafetyI/OProfiles規(guī)范信息平安信息CIPSafety提供附加措施以減少錯(cuò)誤發(fā)生

并檢測(cè)相關(guān)錯(cuò)誤,以保證通訊整體平安時(shí)間標(biāo)記發(fā)送方和接收方ID號(hào)安全CRC數(shù)據(jù)冗余

動(dòng)態(tài)檢測(cè)重復(fù)數(shù)據(jù)包√√數(shù)據(jù)丟失√√數(shù)據(jù)插入√√√錯(cuò)誤順序√√數(shù)據(jù)損壞√√數(shù)據(jù)延遲√安全數(shù)據(jù)間的結(jié)合√安全數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)間的結(jié)合√√√√√數(shù)據(jù)在網(wǎng)橋和路由器中增加的延遲時(shí)間√采用以下方法來(lái)檢測(cè)錯(cuò)誤CIPSafety提供附加措施以減少錯(cuò)誤發(fā)生

并檢測(cè)相關(guān)錯(cuò)誤,以保證通訊整體平安長(zhǎng)數(shù)據(jù)格式、多播傳輸、平安銜接的數(shù)據(jù)格式CIPSafety提供附加措施以減少錯(cuò)誤發(fā)生

并檢測(cè)相關(guān)錯(cuò)誤,以保證通訊整體平安1、報(bào)文CIP根據(jù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對(duì)傳輸效力質(zhì)量要求的不同，把報(bào)文分成了兩種：顯式報(bào)文和隱式報(bào)文。顯式報(bào)文：用于傳輸對(duì)時(shí)間沒(méi)有苛求的數(shù)據(jù)，這種報(bào)文包含解讀該報(bào)文所需求的信息。例如程序的上載下載、系統(tǒng)維護(hù)、缺點(diǎn)診斷、設(shè)備配置等。隱式報(bào)文：用于傳輸對(duì)時(shí)間有苛求的數(shù)據(jù)，這種報(bào)文不包含解讀該報(bào)文所需求的信息，其含義是在網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)就確定好了的。例如I/O報(bào)文、實(shí)時(shí)互鎖報(bào)文等。10.2CIP的特點(diǎn)

2、面向銜接 CIP是一個(gè)面向銜接的協(xié)議，也就是在通訊開場(chǎng)之前必需建立起銜接，獲取獨(dú)一的標(biāo)識(shí)符CID。建立銜接時(shí)需求用到未銜接報(bào)文管理器〔UCMM〕。根據(jù)報(bào)文的種類不同，銜接也分為顯式銜接和隱式銜接。顯式銜接：假設(shè)節(jié)點(diǎn)A將與B建立顯示銜接，那么它先以廣播的方式發(fā)送一個(gè)顯式銜接的為銜接報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)上一切的節(jié)點(diǎn)都接遭到該懇求，并判別能否是發(fā)給本人的，當(dāng)B檢測(cè)到是發(fā)給本人的后，其UCMM就會(huì)以廣播的方式發(fā)送一個(gè)包含CID的未銜接報(bào)文，A收到后得到CID，顯式銜接就建立了。隱式報(bào)文：它是在網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)建立的，建立過(guò)程較復(fù)雜，其中需求用到多種顯式報(bào)文傳輸效力。10.2CIP的特點(diǎn)

3、消費(fèi)者/消費(fèi)者模型 根據(jù)所基于的模型不同，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以分為兩類:基于源/目的地模型的網(wǎng)絡(luò)在基于源/目的地模型的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)報(bào)文都要指明源和目的地，如以下圖示。發(fā)送節(jié)點(diǎn)把報(bào)文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，接納節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上報(bào)文的目的地址段能否與本人的地址一樣來(lái)判別能否是發(fā)給本人的。該模型的網(wǎng)絡(luò)只支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。源地址目的地址數(shù)據(jù)校驗(yàn)和基于源/目的地模型的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文格式基于消費(fèi)者/消費(fèi)者模型的網(wǎng)絡(luò)在基于消費(fèi)者/消費(fèi)者模型的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)報(bào)文都有獨(dú)一的報(bào)文標(biāo)識(shí)符〔MID〕，格式如以下圖所示。在發(fā)送報(bào)文之前，要在發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接納節(jié)點(diǎn)之間建立銜接，這樣接納節(jié)點(diǎn)就知道應(yīng)該接納的報(bào)文的MID是哪樣的？然后發(fā)送節(jié)點(diǎn)把報(bào)文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，接納節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文的MID來(lái)判別能否是發(fā)給本人的。該模型的網(wǎng)絡(luò)既支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，也支持多播通訊。

MID數(shù)據(jù)校驗(yàn)和圖3-41基于消費(fèi)者/消費(fèi)者模型的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文格式“如今時(shí)間八點(diǎn)整〞“如今時(shí)間八點(diǎn)整〞“如今時(shí)間八點(diǎn)整〞“如今時(shí)間八點(diǎn)整〞傳統(tǒng)“源/目的〞通訊方式，常又稱為“主/從〞方式數(shù)據(jù)傳輸效率低“如今時(shí)間八點(diǎn)整〞消費(fèi)者/消費(fèi)者通訊方式Producer/Consumer又稱之為出版者/訂戶方式〔Publisher/Subscriber〕可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)Multicast、廣播及輪循更高的數(shù)據(jù)傳輸效率srcdstdatacrcidentifierdatacrcCIP通訊方式:Producer/Consumer

更有效的實(shí)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊1#I/O框架N#I/O框架輸入先進(jìn)的通訊管理方式Producer/Consumer：

輸入模塊或某一控制器數(shù)據(jù)能同時(shí)送到同一EtherNet/IP上的多個(gè)控制器以及上位機(jī)。

而在傳統(tǒng)方式下，那么需求經(jīng)過(guò)主控制器先存儲(chǔ)該輸入后，再轉(zhuǎn)發(fā)給其他需求的設(shè)備。CPUCPUCPUCPUCPUProducer/Consumerv.s主/從

1輸入模塊共享2控制器之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊消費(fèi)者/消費(fèi)者模型〔續(xù)〕需求留意的是，CIP中僅隱式報(bào)文傳輸是基于消費(fèi)者/消費(fèi)者模型的，可以采用多播的方式，而顯示報(bào)文傳輸都是基于源/目的地模型的。Profibus網(wǎng)絡(luò)也是基于源/目的地模型的。4、通訊方式和I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)CIP支持多種通訊方式：包括主從、多主、對(duì)等、或者這三種的恣意組合。CIP支持多種I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式：包括位選通、輪詢、形狀改動(dòng)和循環(huán)。經(jīng)過(guò)合理的I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式可以提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。

1、對(duì)象有關(guān)的根本概念 對(duì)象，是人在其大腦中為客觀世界中的某個(gè)東西建立的模型，而類是對(duì)一組對(duì)象的籠統(tǒng)，是這一組對(duì)象的模板，因此一個(gè)對(duì)象就是類的一個(gè)實(shí)例。 對(duì)象是一些數(shù)據(jù)和操作的組合，它有屬性、標(biāo)識(shí)、形狀、行為、方法、接口，并且通常對(duì)外提供一些效力。10.3CIP的對(duì)象模型CIP“對(duì)象〞技術(shù)v.s傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

讓CIP產(chǎn)品開發(fā)及運(yùn)用更簡(jiǎn)單Struct{Statusbyte;CountInt;}Voidcalc(){y=mx+b;b++;}IdleRunFaultDataFunctionsOperationsObjectModelServicesAttributesBehaviorApplicationApplicationConnectionDevice#2Device#1ConnectionObjectConnectionObjectApplicationObjectApplicationObject2、CIP對(duì)象模型 CIP對(duì)象〔如以下圖〕可以分為：與通訊有關(guān)的對(duì)象〔如銜接對(duì)象〕與運(yùn)用有關(guān)的對(duì)象〔如參數(shù)對(duì)象〕圖10-1CIP對(duì)象模型〔其中灰色的對(duì)象是必需的，白色的是可選的〕 CIP對(duì)象模型主要實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能：一是給出了工業(yè)運(yùn)用對(duì)象的規(guī)范定義，二是實(shí)現(xiàn)通訊。在此主要講是如何實(shí)現(xiàn)通訊的。 尋址是實(shí)現(xiàn)通訊的前提，CIP尋址分為四級(jí)：設(shè)備、類、對(duì)象、屬性或效力。地址分為三類：公開的、供貨商指定的和對(duì)象指定的。 由于CIP的報(bào)文分為顯式報(bào)文和隱式報(bào)文，所以根據(jù)通訊時(shí)發(fā)送的報(bào)文類型的不同通訊也分成兩種:即顯式通訊和隱式通訊。 CIP顯式通訊譽(yù)于傳輸對(duì)時(shí)間沒(méi)有苛求的數(shù)據(jù)，它是基于源/目的地模型的，只能用于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通訊，客戶發(fā)出懇求，效力器做出呼應(yīng)。顯式通訊可以訪問(wèn)任何對(duì)象的任何可從外部訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。圖10-2CIP顯式通訊原理 CIP隱式通訊譽(yù)于傳輸對(duì)時(shí)間有苛求的數(shù)據(jù)，基于消費(fèi)者/消費(fèi)者模型的，可以采用多播的方式。圖10-3CIP隱式通訊原理CIP“對(duì)象〞技術(shù)編程舉例

設(shè)備描畫是指對(duì)某一類型設(shè)備的重要性的描畫。CIP提供設(shè)備描畫的目的是為了使不同設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備可以相互操作，即在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)轉(zhuǎn)，且同一類型的設(shè)備可以互換。 CIP設(shè)備描畫要給出三方面的描畫:設(shè)備對(duì)象模型的定義設(shè)備I/O數(shù)據(jù)的格式設(shè)備配置的定義10.4CIP的設(shè)備描畫10.5.1DeviceNet概述DeviceNet由原AB公司、即如今的羅克韋爾自動(dòng)化公司于1994年開發(fā)，1995年4月交由開放式設(shè)備網(wǎng)供貨商協(xié)會(huì)ODVA〔OpenDeviceNetVendorsAssociation〕組織和管理。ODVA是一個(gè)非盈利的獨(dú)立組織，它擔(dān)任DeviceNet規(guī)范的管理、修訂、完善和發(fā)行，促進(jìn)DeviceNet在全球的推行與運(yùn)用。10.5DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線ODVAChina于2000年7月6日成立，現(xiàn)有會(huì)員39家，其中33家為供貨商會(huì)員，6家為用戶會(huì)員。DeviceNet現(xiàn)已成為國(guó)際規(guī)范IEC62026-3，歐洲規(guī)范EN50325，中國(guó)國(guó)家規(guī)范GB/T18858.3-2002。DeviceNet可以用來(lái)銜接低級(jí)工業(yè)設(shè)備〔如傳感器，變送器或電機(jī)等〕和高級(jí)工業(yè)設(shè)備〔如PLC和工業(yè)計(jì)算機(jī)〕。DeviceNet的底層運(yùn)用的是CAN總線規(guī)范。DeviceNet是20世紀(jì)90年代中期開展起來(lái)的一種基于CAN技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)規(guī)范的低本錢、高性能的通訊網(wǎng)絡(luò)。它經(jīng)過(guò)一根電纜將PLC、傳感器、光電開關(guān)、操作員終端、電動(dòng)機(jī)、軸承座、變頻器和軟啟動(dòng)器等現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備銜接起來(lái)，是分布式控制系統(tǒng)減少現(xiàn)場(chǎng)I/O接口和布線獨(dú)立、將控制功能下載到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的理想處理方案。DeviceNet協(xié)議是一個(gè)簡(jiǎn)單、廉價(jià)而且高效的協(xié)議，適用于最低層的現(xiàn)場(chǎng)總線，DeviceNet也是一種串行通訊鏈接，可以減少昂貴的硬接線，它所提供的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通訊，而且同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是經(jīng)過(guò)硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的，以下圖是一個(gè)典型的DeviceNet通訊銜接。圖10-4DeviceNet通訊銜接圖采用CAN物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約，運(yùn)用CAN規(guī)約芯片，得到了國(guó)際上主要芯片制造商的支持；網(wǎng)絡(luò)中最多包容64個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的I/O數(shù)量不限。網(wǎng)絡(luò)通訊速率是125-500kbit/s。支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多主或主/從通訊。可帶點(diǎn)改換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、在線修正網(wǎng)絡(luò)配置。支持選通、輪詢、循環(huán)、形狀變化和運(yùn)用觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送。采用無(wú)損位仲裁機(jī)制實(shí)現(xiàn)按優(yōu)先級(jí)發(fā)送信息。DeviceNet的技術(shù)特點(diǎn)具有通訊錯(cuò)誤分級(jí)檢測(cè)、缺點(diǎn)的自動(dòng)判別和恢復(fù)功能每個(gè)電源最大容量可達(dá)16A，同時(shí)支持網(wǎng)絡(luò)供電傳感器及自供電執(zhí)行器設(shè)備。既適用于銜接低端工業(yè)設(shè)備，又能銜接復(fù)雜設(shè)備。是一種低本錢、高可靠性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，具有誤接線維護(hù)功能。得到眾多廠商的支持，可實(shí)現(xiàn)不同廠商同類設(shè)備的互換DeviceNet的技術(shù)特點(diǎn)DeviceNet是一種低端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)處理方案簡(jiǎn)單。其設(shè)備具有互換性和互操作性，用戶可對(duì)不同廠商的設(shè)備進(jìn)展最正確系統(tǒng)集成，大大減少了系統(tǒng)安裝、調(diào)試和接線的本錢和時(shí)間。DeviceNet是一種低本錢現(xiàn)場(chǎng)總線。它將可編程控制器、操作員終端、傳感器、光電開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器等現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備銜接成網(wǎng)絡(luò)，省去了昂貴和繁瑣的電纜硬接線。DeviceNet為系統(tǒng)提供了重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是在傳統(tǒng)I/O上很難實(shí)現(xiàn)的。DeviceNet是一個(gè)開放式網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，任何人都能從ODVA獲得其規(guī)范，任何制造或計(jì)劃制造DeviceNet產(chǎn)品的公司均可參與ODVA。DeviceNet的優(yōu)點(diǎn)汽車工業(yè)半導(dǎo)體芯片制造和半導(dǎo)體產(chǎn)品制造食品飲料搬運(yùn)業(yè)電力系統(tǒng)石油化工樓宇自動(dòng)化冶金制藥DeviceNet的運(yùn)用行業(yè)DeviceNet的體系構(gòu)造離散量/模擬量輸入/輸出設(shè)備指示燈：形狀指示光電傳感器：檢測(cè)開關(guān)操作員接口：輸入操作命令閥和交流驅(qū)動(dòng)器：執(zhí)行器，輸出設(shè)備變送器〔傳感器〕：輸入設(shè)備控制器：主站、從站人機(jī)界面：輸入/輸出設(shè)備參數(shù)、命令、顯示10.5.2DeviceNet技術(shù)特性1〕DeviceNet與ISO/OSI規(guī)范參考模型 DeviceNet遵照ISO/OSI規(guī)范參考模型，如以下圖所示。它的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和運(yùn)用層。物理層：與ISO/OSI的一樣，主要功能是用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路提供物理銜接。圖10-5DeviceNet與ISO/OSI規(guī)范參考模型數(shù)據(jù)鏈路層：DeviceNet的數(shù)據(jù)鏈路層分為MAC子層和LLC字層。 MAC子層的功能：傳送規(guī)那么、控制幀構(gòu)造、仲裁和檢錯(cuò) LLC子層的功能：報(bào)文濾波、報(bào)文處置和提供應(yīng)用層借口 運(yùn)用層：DeviceNet的運(yùn)用層主要完成建模、設(shè)備描畫、對(duì)象程序及其運(yùn)用和擴(kuò)展功能。2〕DeviceNet總線技術(shù)簡(jiǎn)介網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造網(wǎng)絡(luò)元件拓?fù)錁?gòu)造DeviceNet是一種特別適宜于工業(yè)控制底層的現(xiàn)場(chǎng)總線，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造是干線-分支方式的。如以下圖所示。圖10-6DeviceNet總線的拓?fù)錁?gòu)造圖終端電阻DeviceNet要求在每條干線的末端安裝終端電阻，電阻的要求為：121歐，1%金屬膜電阻、1/4W，終端電阻不可包含在節(jié)點(diǎn)中，包含在節(jié)點(diǎn)中后很容易使網(wǎng)絡(luò)由于布線錯(cuò)誤而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)。銜接器 一切銜接器支持5針類，即一對(duì)信號(hào)線、一對(duì)電源線和一根屏蔽線。設(shè)備分接頭設(shè)備端子提供銜接到干線的銜接點(diǎn)。電源分接頭經(jīng)過(guò)電源分接頭將電源銜接到干線，它包括兩個(gè)部分：一個(gè)連在電源V+上的肖特二極管和兩根熔絲或斷路器。網(wǎng)絡(luò)接地 DeviceNet應(yīng)在一點(diǎn)接地，多出接地會(huì)呵斥接地回路，不接地會(huì)添加靜電放電和外部噪聲的敏感度暫時(shí)終端支持暫時(shí)終端支持允許在帶電形狀下拔出或插入終端電纜。物理層信號(hào)DeviceNet的物理層信號(hào)采用的是CAN的物理層信號(hào)。對(duì)象建模與對(duì)象編址DeviceNet運(yùn)用籠統(tǒng)的對(duì)象建模描畫運(yùn)用通訊效力系列、DeviceNet節(jié)點(diǎn)的外部可視行為以及DeviceNet產(chǎn)品中存取及交換信息的通用方式。DeviceNet節(jié)點(diǎn)運(yùn)用一個(gè)對(duì)象的稽核建立模型。 對(duì)象編址指的是在DeviceNet上對(duì)節(jié)點(diǎn)、類、實(shí)例、屬性、效力等分配編址值。 尋址范圍包括三個(gè)部分：開放部分制造商公用對(duì)象類公用消費(fèi)者/消費(fèi)者網(wǎng)絡(luò)模型DeviceNet采用的是消費(fèi)者/消費(fèi)者模型，消費(fèi)者是發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，消費(fèi)者是指接受數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以配置為消費(fèi)者、消費(fèi)者或者兩者都是。 在消費(fèi)者/消費(fèi)者模型下，當(dāng)一個(gè)設(shè)備欲給其它多個(gè)設(shè)備發(fā)送同一信息時(shí)只需發(fā)送一次就都可以收到。網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)形狀機(jī)制和指示燈網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)形狀機(jī)制貫穿整個(gè)DeviceNet規(guī)范，它優(yōu)先于一切的網(wǎng)絡(luò)通訊義務(wù)，分為存在、通訊錯(cuò)誤、發(fā)送反復(fù)MACID檢測(cè)懇求報(bào)文、等待反復(fù)MACID檢測(cè)報(bào)文和在線幾個(gè)部分。 指示燈是DeviceNet的可選部分，可以協(xié)助維修人員快速地識(shí)別設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和出錯(cuò)形狀。DeviceNet運(yùn)用的數(shù)據(jù)幀和出錯(cuò)幀格式CAN的MAC子層中定義了4中幀格式，而DeviceNet并沒(méi)有全部運(yùn)用，只是用了數(shù)據(jù)幀來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤幀來(lái)處置以外情況和錯(cuò)誤。DeviceNet的出錯(cuò)幀包括兩個(gè)場(chǎng)：第一個(gè)場(chǎng)由來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出，第二個(gè)場(chǎng)為錯(cuò)誤定界符。圖10-7DeviceNet數(shù)據(jù)幀的格式DeviceNet的銜接和報(bào)文組DeviceNet是基于“銜接〞的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)在開場(chǎng)通訊之前要先建立銜接，DeviceNet不僅允許預(yù)先設(shè)置或取消銜接，而且允許動(dòng)態(tài)建立或撤銷銜接。這個(gè)銜接運(yùn)用一系列的參數(shù)和屬性來(lái)描畫，如銜接標(biāo)識(shí)符、傳送報(bào)文的類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等。并運(yùn)用銜接將優(yōu)先級(jí)不同的報(bào)文分為四組。在DeviceNet中每個(gè)銜接運(yùn)用一個(gè)11bit的銜接標(biāo)識(shí)符〔CID〕來(lái)標(biāo)識(shí)，它包括媒體訪問(wèn)控制標(biāo)識(shí)符〔MACID〕和報(bào)文標(biāo)識(shí)符〔報(bào)文ID〕。MACID是分配給DeviceNet中節(jié)點(diǎn)的一個(gè)整數(shù)值，用來(lái)標(biāo)識(shí)該節(jié)點(diǎn)。報(bào)文ID用于標(biāo)識(shí)一個(gè)銜接所運(yùn)用的通訊通道。DeviceNet的報(bào)文DeviceNet定義了兩種報(bào)文：I/O報(bào)文和顯式報(bào)文。I/O報(bào)文：適用于實(shí)時(shí)性較高和面向控制的數(shù)據(jù)，它提供了在報(bào)文發(fā)送過(guò)程和多個(gè)報(bào)文接納過(guò)程之間的公用通訊途徑。它通常運(yùn)用的是高優(yōu)先級(jí)的銜接標(biāo)識(shí)符。顯式報(bào)文：適用于設(shè)備設(shè)備間多用途的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)報(bào)文傳送，是典型的懇求/呼應(yīng)通訊方式，常用于程序的上/下載、修正設(shè)備組態(tài)、機(jī)載數(shù)據(jù)日志中。需求留意的是假設(shè)顯式報(bào)文的長(zhǎng)度大于8B，那么必需在DeviceNet上以分段方式傳輸。DeviceNet對(duì)象模型DeviceNet運(yùn)用籠統(tǒng)的對(duì)象模型來(lái)表示如何建立和管理設(shè)備的特性和通訊關(guān)系。DeviceNet的節(jié)點(diǎn)被模型化為對(duì)象的集合DeviceNet的每個(gè)設(shè)備都包括與通訊有關(guān)的對(duì)象和與運(yùn)用有關(guān)的對(duì)象兩部分。按照組件每個(gè)設(shè)備又可分為：組件屬性、效力和行為3部分，這三部分包含的對(duì)象有：銜接對(duì)象DeviceNet對(duì)象報(bào)文路由對(duì)象匯編對(duì)象運(yùn)用對(duì)象參數(shù)對(duì)象標(biāo)識(shí)對(duì)象DeviceNet銜接技術(shù)DeviceNet銜接建立的方式有兩種：“普通方式〞規(guī)那么：建立的銜接包括顯式信息銜接和動(dòng)態(tài)I/O銜接，它可以動(dòng)態(tài)地分配和釋放信道，具有較好地動(dòng)態(tài)處置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，但建立過(guò)程較為復(fù)雜。預(yù)定義組/從銜接組：它運(yùn)用的是DeviceNet協(xié)議中曾經(jīng)定義好的信道進(jìn)展銜接與數(shù)據(jù)交換，這使得主/從站間的通訊變得更加容易，而且該銜接建立的過(guò)程容易，適用的資源少，因此可用它來(lái)構(gòu)建各種DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。下頁(yè)的表示圖給出了一個(gè)銜接建立的過(guò)程圖10-8DeviceNet的銜接過(guò)程表示圖10.5.3DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線 DeviceNet運(yùn)用的是CAN總線的技術(shù)，以下圖描畫的是在DeviceNet總線技術(shù)中運(yùn)用CAN協(xié)議作為媒體訪問(wèn)控制〔MAC〕和物理層〔PLS〕的協(xié)議規(guī)范。需求留意的是：DeviceNet總線只運(yùn)用了CAN2.0種的定義，并不支持CAN2.0B中的擴(kuò)展報(bào)文格式。圖3-62二者的活動(dòng)范圍10.5.4DeviceNet產(chǎn)品引見 由于DeviceNet采用的是CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，所以其開發(fā)也與CAN有很大的類似，如今曾經(jīng)有了一些很成熟的DeviceNet產(chǎn)品，包括：DeviceNet掃描器或控制器DeviceNetPC通訊接口卡網(wǎng)橋/網(wǎng)關(guān)及設(shè)備接口模塊顯示/操作員接口電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備I/O設(shè)備網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具軟件10.6.1ControlNet概述ControlNet最早由Rockwell公司于1995年10月提出。Rockwell公司等22家企業(yè)于1997年7月結(jié)合發(fā)起成立了ControlNetInternational組織。

ControlNet是一種高速的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，是開放、實(shí)時(shí)、具有確定性和可反復(fù)性的現(xiàn)場(chǎng)總線，也是目前世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)之一。10.6ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet的主要運(yùn)用領(lǐng)域?qū)τ谝蟠_定性、可反復(fù)性、產(chǎn)生并傳輸大量I/O數(shù)據(jù)、由控制器到DCS通訊、銜接多控制器和多人機(jī)界面的網(wǎng)絡(luò)可提供稱心的效果。汽車傳輸線、涂裝流水線、裝配線水/廢水處置食品處置制藥ControlNet的優(yōu)點(diǎn)：ControlNet是高速的控制和I/O網(wǎng)絡(luò)，具有加強(qiáng)的I/O性能和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊才干，支持多主方式對(duì)于離散和延續(xù)的控制場(chǎng)所，均具有確定性和可可復(fù)性先進(jìn)的消費(fèi)者/消費(fèi)者模型網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化寬帶利用率，并可構(gòu)成多主、主/從、對(duì)等的通訊構(gòu)造ControlNet具有靈敏的選擇安裝ControlNet概述〔續(xù)〕--ControlNet技術(shù)目的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模:在無(wú)反復(fù)器情況下最多48個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度:5Mb/s時(shí)達(dá)1000m(同軸電纜),有反復(fù)器時(shí)達(dá)5000m；1000m2個(gè)節(jié)點(diǎn)，250m48個(gè)節(jié)點(diǎn)；5Mb/s時(shí)達(dá)3000m(光纖),有反復(fù)器時(shí)達(dá)30Km。通訊速率：可調(diào)總線拓?fù)?線性，樹型、星型、或三種混合，也支持冗余方式ControlNet技術(shù)目的〔續(xù)〕尋址方式：對(duì)等、多主和主從、輪詢、循環(huán)或形狀改動(dòng)系統(tǒng)特性:帶電插拔設(shè)備，確定性，可反復(fù)性，本安選擇，充分節(jié)點(diǎn)ID檢測(cè)，報(bào)文組幀以下圖是一個(gè)典型的ControlNet網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造圖：10.6.2ControlNet技術(shù)特性1〕ControlNet與ISO/OSI參考模型從右圖中可以看出ControlNet沒(méi)有OSI的會(huì)話層、其對(duì)象與對(duì)象模型相當(dāng)于OSI的運(yùn)用層、數(shù)據(jù)管理相當(dāng)于OSI的表示層、報(bào)文路由傳輸與銜接納理相當(dāng)于OSI的傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層圖10-9ControlNet協(xié)議分層與OSI模型的比較ControlNet規(guī)范把物理層從上到下分為三個(gè)子層：物理層信號(hào)〔PLS〕子層：定義與信號(hào)有關(guān)的內(nèi)容，包括通訊波特率、信號(hào)編碼等，其波特率只需5Mbit/s一種，編碼采用的是曼徹斯特編碼物理媒體銜接〔PMA〕子層：定義設(shè)備內(nèi)的物理部件，如收發(fā)器、銜接器等傳輸介質(zhì)子層：定義與傳輸介質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容，如線纜、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造、分接頭等。ControlNet規(guī)范在物理層還規(guī)定了三個(gè)接口：數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層與PLS子層的接口PLS子層與PMA子層的接口PMA子層與傳輸介質(zhì)子層的接口2〕ControlNet網(wǎng)絡(luò)元件ControlNet支持多種媒體類型，包括同軸電纜、光纖和中繼器，它也支持屏蔽雙絞線，只是雙絞線只用于兩個(gè)NAP之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)銜接，而其兩個(gè)NAP之間的間隔不能超越10m。3〕數(shù)據(jù)鏈路層的媒體訪問(wèn)控制〔MAC〕協(xié)議ControlNet中，數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層提供接納和發(fā)送的效力，它是以網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間NUT固定而反復(fù)的時(shí)間周期為基準(zhǔn)的。 MAC協(xié)議擔(dān)任整個(gè)