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DeviceNet

四月 08, 2024

DeviceNet是一種用在自動化技術的現場總線標準，由美國的Allen-Bradley公司在1994年開發。DeviceNet使用控制器區域網路（CAN）為其底層的通訊協定，其應用層有針對不同設備所定義的行規（profile）。主要的應用包括資訊交換、安全設備及大型控制系統[1][2]。在美國的市場佔有率較高[3]。

DeviceNet
通訊協定資料
網路種類設備網路、程序控制
管理機構開放DeviceNet廠商協会（ODVA）
網站www.odva.org

DeviceNet由開放DeviceNet廠商協会（英语：Open DeviceNet Vendors Association）（Open DeviceNet Vendors Association，ODVA）所維護，是該協會的通用工業協定（Common Industrial Protocol）中的一部份。

歷史 编辑

DeviceNet通訊協定是由美國的Allen-Bradley公司（後來被洛克威爾自動化公司合併）所開發，以Bosch公司開發的控制器區域網路（CAN）為其通訊協定的基礎[4]。DeviceNet移植了來自ControlNet（另一個由Allen-Bradley公司開發的通訊協定）的技術，再配合控制器區域網路的使用，因此其成本較傳統以RS-485為基礎的通訊協定要低，但又可以有較好的強健性。

為了要推展DeviceNet在世界各地的使用，洛克威爾公司決定將此技術分享給其他廠商。後來DeviceNet通訊協定是由位在美國的獨立組織開放DeviceNet廠商協会（ODVA）管理。ODVA維護DeviceNet的規格、也提供一致化測試（英语：conformance testing）），確保廠商的產品符合DeviceNet通訊協定的規格。[4]

後來ODVA將DeviceNet通訊和其他相關的通訊協定整合成通用工业协定（CIP），其中包括以下的通訊協定

技術簡介 编辑

  1. 定義OSI模型七層架構中的物理层、数据链路层及应用层
  2. 網路中除了信號外，也包括電源，支援網路自供電機能（一般用在小型的設備中，如光电监测器、限位開關或近接開關等）[2]
  3. 允許三種比特率：125 kbit/s、250 kbit/s及500 kbit/s，不同比特率下的主幹線（trunk）長度和比特率成反比
  4. 網路中可以使用扁平电缆
  5. 單一網路中最多可以有64個節點，節點地址（在DeviceNet中稱為MAC ID）由0到63
  6. 有重複節點地址偵測的功能
  7. 支援主站－從站（master-slave）及端對端（peer-to-peer）通訊架構，不過大部份的設備是在前者的網路架構下運作
  8. 允許單一網路中多重主站的功能
  9. 可以在高雜訊的環境下使用

架構 编辑

物理层 编辑

DeviceNet網路使用幹線（trunkline）-分支線（dropline）的網路拓撲，允許在網路中使用分接頭，一方面簡化配線及存取網路。而且要從網路中加入或移除設備都相當簡單，減少生產線停機及除錯的時間，提高網路的靈活性。[5]

DeviceNet提供125 kbit/s、250 kbit/s及500 kbit/s三種不同的資料傳輸速度。依使用的通訊線種類不同，DeviceNet允許的通訊線長度也有所不同，若使用圓的粗電纜，通訊線長度最長可以到500公尺，一般的圓電纜長度可以到100公尺，扁平型的電纜在比特率125 kbit/s時可以到380公尺，500 kbit/s時則只能到75公尺。

数据链路层 编辑

DeviceNet使用控制器區域網路（CAN）為其数据链路层。CAN是一種差動的串列總線，其低成本及高干擾性為其優點[3]。CAN的每一個訊息都有其對應的訊息標識符，訊息標識符可用來決定不同訊息的優先順序，網路上的設備也根據訊息標識符來判斷是否需處理此一訊息。DeviceNet使用訊息標識符為11位元的CAN 2.0A，CAN資料幀的格式如下 

1 Bit = >幀啟始位元 11 Bits = >訊息標識符（ID） 1 Bit = >遠程需求（RTR）位元 6 Bits = >控制欄位 0-8 Bytes = >資料欄位 15 Bits = > CRC序列 1 Bit = > CRC分隔位元 1 Bit = >確認（ACK）位元 1 Bit = >確認分隔位元 7 Bits = >幀結束 >2 Bits = >幀間隔

在送出資訊幀時會先送出幀啟始位元進行同步，訊息標識符及遠程需求位元會用來決定訊息的優先權，CAN使用CSMA的技術，在網路空閒時，任何設備都可以試圖送出資料上傳，在送出資料時，設備也會同步確認網路上資料和送出資料是否一致，此作法可以避免多台設備同時試圖送出資料，也可以驗證送出資料的正確性。在二台或多台設備同時試圖送出資料時，會利用訊息標識符及遠程需求位元進行位元仲裁（Bitwise Arbitration），上述資料最小的訊息有優先權，可以繼續傳送，其他設備則會停止送出訊息，其到網路空閒時才會再次送出資料。

後面的六個位元為控制欄位，其中二個位元固定，後面四個位元標示實際資料的長度。資料欄位中則為實際的資料，長度可以由0到8個個位元組不等，需和控制欄位中標示的長度一致。在資料欄位後面的是15個位元循環冗餘校驗（CRC）欄位，可以在收到資料時確認資料是否正確。CAN提供了許多錯誤檢查及故障隔離（fault confinement）的機制，適合雜訊較大的環境下使用。

应用层 编辑

DeviceNet是一個以連接（connection）概念為基礎的通訊協定[6]，若要與一設備通訊，就需要和設備建立連接，可以透過未連接訊息管理器（UCMM）和未連接埠來建立連接，之後就可以和此設備進行通訊。設備藉由連接可以傳送或接收顯式（Explicit）訊息及I/O訊息。

顯式訊息的資料包括有資料及協議內容，一般會用請求/應答的方式進行。典型的顯式訊息包括組態資料及對沒有及時性要求的資料。I/O訊息也稱為隱式（imlicit）訊息，一般都是有及時性要求的資料，資料中不包含通訊協議，因此傳送端及接收端都需事先知道訊息中資料的定義，其優點是通訊的效率較高。在DeviceNet中，二個設備要建立隱式訊息連接之前，需要先透及用顯式訊息進行設定，只要連結設定完成，即可透過CAN識別符將訊息傳送給對應的節點。

一致性測試 编辑

DeviceNet設備的製造商可透過一致性測試，宣告其產品和DevicNet規範相容。ODVA在全球有三個獨立的測試實驗室，製造商可將其產品送交進行認證。[7]

廠商在進行一致性測試前，需向ODVA進行註冊供應商，索取供應商ID，再購買DeviceNet規範及一致性測試的軟體及對應的硬體界面卡。廠商可以自行測試其DeviceNet產品，在自行測試完成後提交ODVA的測試實驗室再作驗證。若驗證未通過，廠商需再進行修改及測試，直到通過測試實驗室的獨立驗證為止。

參見 编辑

外部連結 编辑

參考資料 编辑

  1. ^ . [2011-03-22]. （原始内容存档于2008-07-02）.  Controller Area Network Solutions FAQ (Frequently Asked Questions).
  2. ^ 2.0 2.1 [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）, DeviceNet Technology Overview.
  3. ^ 3.0 3.1 . [2011-03-30]. （原始内容存档于2011-01-22）.  CAN协议及其高层协议DeviceNet和CANopen的比较
  4. ^ 4.0 4.1 . [2011-03-22]. （原始内容存档于2008-07-02）.  Controller Area Network Solutions FAQ (Frequently Asked Questions)], What is DeviceNet?
  5. ^ "DeviceNet Technical Overview" （页面存档备份，存于互联网档案馆） from Open DeviceNet Vendor Association, Inc.（ODVA）
  6. ^ 張戟、程旻、謝劍英. 《基於現場總線DeviceNet的智能設備開發指南》. 西安電子科技大學出版社. 2004. ISBN 7-5606-1388-8. 
  7. ^ 李正軍. 《現場總線及其應用技術》. 機械工業出版社. 2005: p482. ISBN 7-111-15510-6. 

四月 08, 2024
devicenet, 是一種用在自動化技術的現場總線標準, 由美國的allen, bradley公司在1994年開發, 使用控制器區域網路, 為其底層的通訊協定, 其應用層有針對不同設備所定義的行規, profile, 主要的應用包括資訊交換, 安全設備及大型控制系統, 在美國的市場佔有率較高, 通訊協定資料網路種類設備網路, 程序控制管理機構開放廠商協会, odva, 網站www, odva, org由開放廠商協会, 英语, open, vendors, association, open, vendors, a. DeviceNet是一種用在自動化技術的現場總線標準 由美國的Allen Bradley公司在1994年開發 DeviceNet使用控制器區域網路 CAN 為其底層的通訊協定 其應用層有針對不同設備所定義的行規 profile 主要的應用包括資訊交換 安全設備及大型控制系統 1 2 在美國的市場佔有率較高 3 DeviceNet通訊協定資料網路種類設備網路 程序控制管理機構開放DeviceNet廠商協会 ODVA 網站www odva orgDeviceNet由開放DeviceNet廠商協会 英语 Open DeviceNet Vendors Association Open DeviceNet Vendors Association ODVA 所維護 是該協會的通用工業協定 Common Industrial Protocol 中的一部份 目录 1 歷史 2 技術簡介 3 架構 3 1 物理层 3 2 数据链路层 3 3 应用层 4 一致性測試 5 參見 6 外部連結 7 參考資料歷史 编辑DeviceNet通訊協定是由美國的Allen Bradley公司 後來被洛克威爾自動化公司合併 所開發 以Bosch公司開發的控制器區域網路 CAN 為其通訊協定的基礎 4 DeviceNet移植了來自ControlNet 另一個由Allen Bradley公司開發的通訊協定 的技術 再配合控制器區域網路的使用 因此其成本較傳統以RS 485為基礎的通訊協定要低 但又可以有較好的強健性 為了要推展DeviceNet在世界各地的使用 洛克威爾公司決定將此技術分享給其他廠商 後來DeviceNet通訊協定是由位在美國的獨立組織開放DeviceNet廠商協会 ODVA 管理 ODVA維護DeviceNet的規格 也提供一致化測試 英语 conformance testing 確保廠商的產品符合DeviceNet通訊協定的規格 4 後來ODVA將DeviceNet通訊和其他相關的通訊協定整合成通用工业协定 CIP 其中包括以下的通訊協定 EtherNet IP 其N為大寫 此處的IP不是网际协议 為 Industrial Protocol 的簡稱 ControlNet DeviceNet CompoNet技術簡介 编辑定義OSI模型七層架構中的物理层 数据链路层及应用层 網路中除了信號外 也包括電源 支援網路自供電機能 一般用在小型的設備中 如光电监测器 限位開關或近接開關等 2 允許三種比特率 125 kbit s 250 kbit s及500 kbit s 不同比特率下的主幹線 trunk 長度和比特率成反比 網路中可以使用扁平电缆 單一網路中最多可以有64個節點 節點地址 在DeviceNet中稱為MAC ID 由0到63 有重複節點地址偵測的功能 支援主站 從站 master slave 及端對端 peer to peer 通訊架構 不過大部份的設備是在前者的網路架構下運作 允許單一網路中多重主站的功能 可以在高雜訊的環境下使用架構 编辑物理层 编辑 DeviceNet網路使用幹線 trunkline 分支線 dropline 的網路拓撲 允許在網路中使用分接頭 一方面簡化配線及存取網路 而且要從網路中加入或移除設備都相當簡單 減少生產線停機及除錯的時間 提高網路的靈活性 5 DeviceNet提供125 kbit s 250 kbit s及500 kbit s三種不同的資料傳輸速度 依使用的通訊線種類不同 DeviceNet允許的通訊線長度也有所不同 若使用圓的粗電纜 通訊線長度最長可以到500公尺 一般的圓電纜長度可以到100公尺 扁平型的電纜在比特率125 kbit s時可以到380公尺 500 kbit s時則只能到75公尺 数据链路层 编辑 DeviceNet使用控制器區域網路 CAN 為其数据链路层 CAN是一種差動的串列總線 其低成本及高干擾性為其優點 3 CAN的每一個訊息都有其對應的訊息標識符 訊息標識符可用來決定不同訊息的優先順序 網路上的設備也根據訊息標識符來判斷是否需處理此一訊息 DeviceNet使用訊息標識符為11位元的CAN 2 0A CAN資料幀的格式如下 1 Bit gt 幀啟始位元 11 Bits gt 訊息標識符 ID 1 Bit gt 遠程需求 RTR 位元 6 Bits gt 控制欄位 0 8 Bytes gt 資料欄位 15 Bits gt CRC序列 1 Bit gt CRC分隔位元 1 Bit gt 確認 ACK 位元 1 Bit gt 確認分隔位元 7 Bits gt 幀結束 gt 2 Bits gt 幀間隔 在送出資訊幀時會先送出幀啟始位元進行同步 訊息標識符及遠程需求位元會用來決定訊息的優先權 CAN使用CSMA的技術 在網路空閒時 任何設備都可以試圖送出資料上傳 在送出資料時 設備也會同步確認網路上資料和送出資料是否一致 此作法可以避免多台設備同時試圖送出資料 也可以驗證送出資料的正確性 在二台或多台設備同時試圖送出資料時 會利用訊息標識符及遠程需求位元進行位元仲裁 Bitwise Arbitration 上述資料最小的訊息有優先權 可以繼續傳送 其他設備則會停止送出訊息 其到網路空閒時才會再次送出資料 後面的六個位元為控制欄位 其中二個位元固定 後面四個位元標示實際資料的長度 資料欄位中則為實際的資料 長度可以由0到8個個位元組不等 需和控制欄位中標示的長度一致 在資料欄位後面的是15個位元循環冗餘校驗 CRC 欄位 可以在收到資料時確認資料是否正確 CAN提供了許多錯誤檢查及故障隔離 fault confinement 的機制 適合雜訊較大的環境下使用 应用层 编辑 DeviceNet是一個以連接 connection 概念為基礎的通訊協定 6 若要與一設備通訊 就需要和設備建立連接 可以透過未連接訊息管理器 UCMM 和未連接埠來建立連接 之後就可以和此設備進行通訊 設備藉由連接可以傳送或接收顯式 Explicit 訊息及I O訊息 顯式訊息的資料包括有資料及協議內容 一般會用請求 應答的方式進行 典型的顯式訊息包括組態資料及對沒有及時性要求的資料 I O訊息也稱為隱式 imlicit 訊息 一般都是有及時性要求的資料 資料中不包含通訊協議 因此傳送端及接收端都需事先知道訊息中資料的定義 其優點是通訊的效率較高 在DeviceNet中 二個設備要建立隱式訊息連接之前 需要先透及用顯式訊息進行設定 只要連結設定完成 即可透過CAN識別符將訊息傳送給對應的節點 一致性測試 编辑DeviceNet設備的製造商可透過一致性測試 宣告其產品和DevicNet規範相容 ODVA在全球有三個獨立的測試實驗室 製造商可將其產品送交進行認證 7 廠商在進行一致性測試前 需向ODVA進行註冊供應商 索取供應商ID 再購買DeviceNet規範及一致性測試的軟體及對應的硬體界面卡 廠商可以自行測試其DeviceNet產品 在自行測試完成後提交ODVA的測試實驗室再作驗證 若驗證未通過 廠商需再進行修改及測試 直到通過測試實驗室的獨立驗證為止 參見 编辑控制器區域網路 CAN CANopen 另一種以CAN為基礎的工業通訊協定 通用工业协定 EtherNet IP ControlNet外部連結 编辑DeviceNet通訊協定簡介 页面存档备份 存于互联网档案馆 英文 DeviceNet技术及其产品开发 页面存档备份 存于互联网档案馆 參考資料 编辑 存档副本 2011 03 22 原始内容存档于2008 07 02 Controller Area Network Solutions FAQ Frequently Asked Questions 2 0 2 1 1 页面存档备份 存于互联网档案馆 DeviceNet Technology Overview 3 0 3 1 存档副本 2011 03 30 原始内容存档于2011 01 22 CAN协议及其高层协议DeviceNet和CANopen的比较 4 0 4 1 存档副本 2011 03 22 原始内容存档于2008 07 02 Controller Area Network Solutions FAQ Frequently Asked Questions What is DeviceNet DeviceNet Technical Overview 页面存档备份 存于互联网档案馆 from Open DeviceNet Vendor Association Inc ODVA 張戟 程旻 謝劍英 基於現場總線DeviceNet的智能設備開發指南 西安電子科技大學出版社 2004 ISBN 7 5606 1388 8 李正軍 現場總線及其應用技術 機械工業出版社 2005 p482 ISBN 7 111 15510 6 引文格式1维护 冗余文本 link 取自 https zh wikipedia org w index php title DeviceNet amp oldid 70562830, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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