工业网络技术第6课pptConvertor.docx
- 文档编号:11540202
- 上传时间:2023-03-19
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:28.68KB
工业网络技术第6课pptConvertor.docx
《工业网络技术第6课pptConvertor.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工业网络技术第6课pptConvertor.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
工业网络技术第6课pptConvertor
东北大学秦皇岛分校
DeviceNet网络
DeviceNet网络
DeviceNet网络概述
DeviceNet网络模型
DeviceNet网络传输介质
DeviceNet网络物理层
DeviceNet网络概述
认识DeviceNet元件
800EPushbuttonStation
An800Epushbuttonstationisasophisticatedstart/stopinterfacewithanexceptionallydurabledesignthatmakesitwell-suitedforharshindustrialenvironments.Thefollowinggraphicshowsahorizontallymountable800EpushbuttonstationwithextrapushbuttonsforexternalI/Opoints:
Connection
toDeviceNet
Network
Pushbuttons
E3Solid-StateOverloadRelay
AnE3solid-stateoverloadrelayisamotorprotectorthatmonitorsmotorperformanceandprovidescrucialdiagnosticinformationfordamagingconditionssuchasthermaloverload,phaseloss,stall,jam,underload,andcurrentimbalance:
DeviceNet网络的价值
DeviceNet网络上的MCCs所有信息可以通过集成架构无缝访问。
TheE3电子继电器不仅可以保护用户电机,也可以进行设备的预诊断。
DeviceNet
Ethernet/IP
MaintenanceOffice
PlantFloor
Bulletin100DSA
Easilymountableinsideasmallspace,aBulletin100DSAallowsuptofourdiscreteinputsandtwodiscreteoutputstobeconnectedtotheDeviceNetnetwork.ABulletin100DSAcanbeusedasamotorstarterorforgeneralpurposeI/O:
DeviceNet网络概述ext
DeviceNet网络概述ext-历史
1994年3月,由罗克韦尔自动化开发;
1995年4月,将该技术移交给开放性组织ODVA(OpenDeviceNetVendorAssociation),成为开放协议;
2000年6月,成为IEC62026国际标准(低压开关装置与控制设备之间的接口标准),2002年10月成为我国国家标准。
开放式DeviceNet供货商协会。
DeviceNet网络发展
DeviceNet网络概述ext
DeviceNet网络基于CAN技术,关键硬件如CAN控制器和收发器芯片应用广泛。
DeviceNet网络
DeviceNet网络概述
DeviceNet网络模型
DeviceNet网络传输介质
DeviceNet网络物理层
DeviceNet网络模型与CAN的关系
DeviceNet物理层和传输介质说明
七层中的三层,每层又分为,其中沿用CAN的,DeviceNet定义
DeviceNet网络模型ext
包含物理层、数据链路层和应用层。
沿用了CAN协议中第二层(数据链路层)-ISO11898;
DeviceNet根据工业自动化的需要设计了第一层(物理层)和第七层(应用层)。
DeviceNet网络
DeviceNet网络概述
DeviceNet网络模型
DeviceNet网络传输介质
DeviceNet网络物理层
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
网络供电
DeviceNet总线上物理连接方式
拓扑结构
一般物理特性
主干线/分支线的总线型拓扑结构
距离最远为500m,每个支线最长为6m
最大64个节点
可选择通讯速率125K、250K、500K
可以用分支线实现菊花链、树形分支结构
一般物理特性ext
可以在不断开主干线的情况下装拆节点
使用低延时的双绞电缆,信号与电源在同一电缆中
使用开放或封闭连接器
支持隔离和非隔离设备
支持单电源和多电源,支持网络供电和设备供电
可调整电源配置,以满足个别应用需求
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
电缆-屏蔽双绞线
5线制
1对用于24VoltsDC供电
1对用于数据通讯
1根屏蔽线
电缆类型
主干和分支
电缆
两根电源线(黑色&红色)
两根数据线(白色&蓝色)
屏蔽线(扁平电缆无)
粗缆用于长距离传输
细缆比较灵活
扁平电缆安装方便
低延时、低损耗的屏蔽双绞线
Example:
NetworkTopologyVerification
Example:
MaximumTrunkLineDistanceCalculation
TerminatingResistor
TerminatingResistor
TrunkLine
DropLine
TR=TerminatingResistor
D=Device
TR1
D1
D2
D3
TR2
1.5m(4ft)
1.5m(4ft)
50m(164ft)
12m(39ft)
1m(3ft)
5m(16ft)
6m(20ft)
Example:
CumulativeDropLineLengthCalculation
Thecumulativedroplinelengthofthenetworkinthefollowingexampleis35m(114ft).Therefore,adatarateof125,250,or500kbit/scanbeusedtocommunicateonthenetwork.
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
终端电阻
在每条干线的末端必须安装终端电阻。
终端电阻为120或121Ohms,1/4Watt。
终端电阻接在白色和蓝色主干线两端。
有开放式和密封式两种类型。
不能使用碳类电阻。
必须为1%金属膜电阻。
终端电阻ext
Ifanetworkisextremelylongandtheendsofthetrunklinearenoteasilyaccessible,presenceofterminatingresistorscanbecheckedbydisconnectingnetworkpowerandmeasuringtheresistancebetweentheCAN_H(white)andCAN_L(blue)signalwiresusinganohmmeter.Iftwoproperlyfunctioningresistorsareconnectedtothenetworktheresistanceshouldbeapproximately60W.
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
连接器
用于将DeviceNet节点与支线电缆相连接。
所有连接器支持5针,即一对信号线、一对电源线和一根屏蔽线。
可采用密封式和开放式连接器。
开放式连接器
KwikLinkOpen-StyleConnector
V+(Red)PowerWireScrewTerminal
V-(Black)PowerWireScrewTerminal
KwikLinkFlat
CableTrunkLine
CAN_H(White)SignalWireScrewTerminal
CAN_L(Blue)SignalWireScrewTerminal
KwikLinkOpen-StyleConnector
密封式连接器
KwikLinkMicroConnector
KwikLinkFlatCableTrunkLine
DropLineCable
KwikLinkMicroConnectors
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
设备分接头
各支线连接到主干线上的连接点。
节点可直接通过端子或支线连接到网络。
分接头可使设备无需切断网络运行就可以脱离网络。
Taps
T-Porttap
DeviceBoxtap
PowerTaptap
DevicePorttap
Open-styletap
T-PortTap
T-Porttapsconnecttotrunkanddroplinesandproviderightorleftkeyways(cableattachments)fordevicepositioningpurposes:
DeviceBoxTap
DeviceBoxtapsconnectdevicesdirectlytoaroundcabletrunklineanddroplineconnectionsforasmanyasfouroreightdevices:
DevicePortTap
DevicePorttapsaremultiporttapsthatconnecttoKwikLinkflatcabletrunklineviadroplines.OneDevicePorttapcanconnectasmanyaseightdevicestoanetworkatatime:
PowerTapTap
Open-StyleTap
Open-styletapsconnectdroplinestothetrunklineandcontainexposedwiresforflexibility:
Important:
Open-styletapsmustbeprotectedbyanenclosure.
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
网络接地
“地”定义为电路或系统的零电位参考点。
接地,就是在两点之间建立传导通路,以便将电子设备或元件连接到“地”。
接地目的,一是保护操作人员和设备的安全,即“保护地”。
二是为了抑制电磁干扰,提供电子测量中的电位基准,即“工作地”。
网络接地ext
通信速率在500K以下,可采用单点接地方式。
通信速率在2MHz以上,可采用多点接地方式。
网络接地ext
网络接地ext
DeviceNet网络传输介质
拓扑结构
电缆类型
终端电阻
连接器
分接头
网络接地
网络供电
网络供电拓扑图
电源接头
V+
V-
单电源配置
upto500m
N1
双电源配置
网络电源配置
计算设备所须的电流总和
测算总线的总长度
使用下页表格进行计算
网络电流计算(粗缆)
距离
m
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
最大电流
A
8.0
4.0
2.5
1.8
1.4
1.2
1.0
0.87
0.77
0.67
0.65
网络电流图例(粗缆)
网络电源配置方案1
单电源终端连接
电源
N0
N1
N2
N3
N63
0.1A
0.15A
0.05A
0.25A
0.1A
V+
V-
250米
网络电源配置方案2
DeviceNet网络
DeviceNet网络概述
DeviceNet网络模型
DeviceNet网络传输介质
DeviceNet网络物理层
DeviceNet物理层
物理层信号
媒体访问单元
物理层信号
采用CAN总线的物理层信号。
物理层信号ext
逻辑“1”时,总线呈现“隐性”状态。
VCAN-H和VCAN-L固定在平均电压2.5V,即Vdiff近似为0。
逻辑“0”时,总线呈现“显式”状态。
VCAN-H为3.5V,VCAN-L为1.5V,即Vdiff为2V。
物理层信号编码
采用全宽单极性不归零码(NRZ)
DeviceNet物理层
物理层信号
媒体访问单元
媒体访问单元
MWP
媒体访问单元
收发器
误接线保护
接地和隔离
误接线保护
节点能够承受连接器上4根线各种组合的接线错误。
误接线保护电路
媒体访问单元
收发器
误接线保护
接地和隔离
DeviceNet数据链路层
帧格式
总线仲裁机制
错误诊断和故障界定机制
帧格式
CAN在MAC子层定义了四种帧格式:
数据帧、远程帧、超载帧和出错帧。
DeviceNet上使用带有11位标识符的数据帧传输数据;出错帧用于错误和意外情况的处理。
数据帧
出错帧
错误标志:
错误主动标志和错误被动标志
错误界定符:
由8个隐性位构成。
DeviceNet数据链路层
帧格式
总线仲裁机制
错误诊断和故障界定机制
CSMA/CD与NBDA
载波监听多路访问/冲突检测(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect)
允许多个节点进行总线访问
用于以太网(Ethernet),CAN等...
非破坏性的位元形式仲裁(None-DestructiveBit-wiseArbitration)
利用NRZ(不归零码)技术
信号冲突时不会破坏信号
不浪费带宽(bandwidth)
保证很高的信号吞吐率(throughput)
节点A
节点B
节点C
总线
隐
显
t1
t2
SOF
t1&t2,节点C和节点B丢失仲裁
R
D
R
D
R
D
CSMA/CD+NDBA操作
DeviceNet数据链路层
帧格式
总线仲裁机制
错误诊断和故障界定机制
错误检测
位错误(BitError)
填充错误(StuffError)
CRC错误(CRCError)
格式错误(FormError)
应答错误(AcknowledgementError)
节点的错误状态
错误主动(ErrorActive)
错误被动(ErrorPassive)
离线(BusOff)
DeviceNet设备间的信息交换
DeviceNet应用层协议
连接和报文组
通讯报文
重复MACID检测
创建连接
DeviceNet对象模型
DeviceNet设备描述
DeviceNet网络的连接
DeviceNet是基于连接的网络系统。
一个连接提供了多个应用之间的路径。
当建立连接时,与连接相关的传送被分给一个连接ID(CID)。
连接标识符CID包括媒体访问控制标识符(MACID)和报文标识符(MessageID)。
DeviceNet报文组分配
CAN标识场(CANIdentifierfield,CANID,连接ID)
DeviceNet中CANID的使用
确定报文的优先级
根据仲裁结果决定优先级
优先级不单取决于节点地址
各个节点都被排出优先级
每个节点都有多个连接ID供选择
接收节点对「发给自己的」信息进行过滤
DeviceNet中CANID的使用ext
报文分为4组
组1···优先级=高。
通常用于I/O报文
组2···优先级=中。
用于预定义主/从连接
组3···优先级=低。
通常用于显式报文
组4···优先级=最低。
诊断报文
利用CANID作为连接ID标识每个连接
报文分组
组1报文
优先级最高,通常用于I/O报文
通过组1发送的报文优先级取决于分配的报文ID
每个节点有16个连接ID可供选择
组2报文
-通过组2发送的报文优先级取决于MACID
-每个节点有8个连接ID可供选择
组3报文
每个节点有7个连接ID可供选择
组4报文
用于诊断报文
DeviceNet应用层协议
连接和报文组
通讯报文
重复MACID检测
建立连接
DeviceNet对象模型
DeviceNet设备描述
重复MACID检测
DeviceNet网络上的每个设备都必须分配一个MACID(0-63)。
往往是通过人工的方式进行配置。
设备上线前进行重复MACID检测,以保证每个节点都有唯一的MACID。
重复MACID检测流程
(1)每个节点在上线前必须发送重复MACID检测请求报文,并启动定时器(间隔为1秒);
(2)网络上其他节点都侦听特定的标识符;
(3)重复MACID检测报文中包含节点地址;
(4)若相同地址的节点在网络上,则该节点发送重复MACID响应信息;
(5)节点只有在没有收到重复MACID响应信息的情况下才能上线。
重复MACID检测报文CID
组2,报文ID7-用于重复MACID检测。
重复MACID检测报文数据域
R/R位:
请求/响应标志。
0表示请求报文,1表示响应报文。
重复MACID检测实例
2号节点上线后,发送重复MACID检测报文。
417000100d1dd1100
将CANID417转换为二进制形式:
重复MACID检测实例ext
01
DeviceNet应用层协议
连接和报文组
重复MACID检测
通讯报文
创建连接
DeviceNet对象模型
DeviceNet设备描述
通讯报文
I/O报文(I/OMessage)
显式报文(ExplicitMessage)
I/O报文格式
通常使用优先级高的连接标识符(CID),与一点或多点连接进行信息交换。
I/O报文的数据帧中的数据场不包含任何与配置相关的报文,仅仅是实时的I/O数据。
I/O报文举例
E3继电器数据域含义:
I/O报文格式ext
在I/O报文利用连接标识符发送数据前,报文的发送和接收节点都必须通过显式报文先进行配置。
设定的内容包括源和目的设备的属性以及数据生产者和消费者的地址。
I/O报文分段
I/O连接检查连接对象的produced_connec-tion_size的属性,如果大于8B,那么使用分段协议。
I/O报文分段ext
分段类型表明是第一分段(0)、中间分段
(1)、最后分段
(2)、分段应答(3)。
分段计数器标志每个单独的分段,用于接收器判断是否有分段被遗失。
通讯报文
I/O报文(I/OMessage)
显式报文(ExplicitMessage)
显式报文ext
设置
监控
显式报文格式
显式报文通常使用优先级低的连接标识符。
显式报文利用CAN帧的数据域来传递DeviceNet定义的报文,说明要执行的服务和相关对象的属性及地址。
显式报文数据域格式
如果所传送的显式报文长度不大于8个字节,则显式报文的数据域包括:
报文头和完整的报文体。
显式报文数据域格式ext
显式报文的数据域包括:
报文头、分段协议、分段报文体。
显式报文数据域格式-报文头
Frag(分段位):
0表示不需要分段,该帧为标准帧。
下一字节是报文体。
1表示需要分段,下一字节是分段协议。
XID(控制标识符):
判断报文应答和报文请求的一致性。
显式报文数据域格式-报文头ext
MACID(媒体访问控制标识符):
包括源MACID和目的MACID。
与连接ID(CID)中所指定的MACID相对应。
显式报文数据域格式-报文体
R/R位:
0表示该帧为请求帧,1表示该帧为应答帧。
服务代码:
服务区字节低7位值,标识传送服务的类型。
显式报文数据域格式-分段协议
分段类型:
显示当前发送是分段报文的首段、中间段还是末尾段。
分段计数:
标志每一个单独的分段,这样接收器就能够确定是否有分段被遗失。
两种报文比较ext
I/O报文,用于实时性控制数据
优先级较高
点对点、点对多点
生产者/消费者模式
报文体数据域的格式和含义由供应商定义
两种报文比较ext
显式报文,用于非实时的用于设备配置,诊断,监视数据等
优先级较低
点-对-点
请求/响应模式
报文体数据域的格式和含义由DeviceNet协议定义
DeviceNet应用层协议
连接和报文组
通讯报文
重复MACID检测
建立连接
DeviceNet对象模型
DeviceNet设备描述
建立连接
节点1
Connection
(连接)
节点#1
节点#2
应用程序
应用程序
Connection
Identifier
Connection
Identifier
节点2
连接方式
显式连接
I/O连接
显式连接
显式连接为网络上两个节点间提供了通信路径;
主要用于发送/接收节点间的显式报文,如节点的配置、故障诊断等;
显式连接是一对一的连接,报文接收方必须向发送方做出接收正确或错误的响应。
显式连接建立流程
①客户机通过向服务器的UCMM端口发送打开显式报文连接请求,确定服务器是否为仅限组2服务器。
②客户机启动等待响应定时器,该定时器的最小溢出值为1s。
如果服务器成功响应(从UCMM端口),则设备具有UCMM能力。
转到步骤③。
如果服务器没有响应(等待响应定时器超时),则重试向服务器UCMM发送打开显式报文连接请求并再次启动等待响应定时器。
如果接收到响应,那么设备支持UCMM功能,转到步骤③。
如果仍没接收到响应(两次等待响应超时),则假定该设备为仅限组2设备(无UCMM能力),转步骤⑤。
显式连接建立流程ext
③服务器具有UCMM能力,建立显式报文。
④如果服务器对Allocate_Master/Slave_Connection_Set报文成功响应,则意味着服务器配置了预定义主从连接组的实例,确认了主站,并阻止其他客户机再使用预定义主从连接组成为其主站,转到步骤⑥。
⑤客户机将向服务器的仅限组2未连接显式请求报文端口发送Allocate_Master/Slave_Connection_Set报文,分配预定义
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工业 网络技术 pptConvertor