1 引言
    DeviceNet是基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放型通信網(wǎng)絡(luò),。CAN總線(xiàn)具有布線(xiàn)簡(jiǎn)單,、典型的總線(xiàn)型結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定可靠,、實(shí)時(shí)、抗干擾能力強(qiáng),、傳輸距離遠(yuǎn),、布線(xiàn)成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化儀表,、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),、數(shù)控機(jī)床等系統(tǒng)中，被認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一,。雖然DeviceNet是工業(yè)控制的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò),，而它采用了先進(jìn)的通信概念和技術(shù)，通過(guò)一根電纜將工業(yè)設(shè)備接成網(wǎng)絡(luò),，網(wǎng)絡(luò)中不僅有低端的工業(yè)設(shè)備,，還有像變頻器、HMI這樣復(fù)雜的設(shè)備,，這樣降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性,，減少了設(shè)備通信的電纜硬件接線(xiàn)，并提高系統(tǒng)可靠性,，降低安裝,、維護(hù)成本，是分布式控制系統(tǒng)的理想解決方案,。
2 DeviceNet規(guī)范簡(jiǎn)介
    DeviceNet規(guī)范定義了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn),，以便組成工業(yè)控制系統(tǒng)使各個(gè)設(shè)備之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。DeviceNet規(guī)范除了提供ISO模型的應(yīng)用層定義之外,，還定義了部分物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,。規(guī)范中對(duì)DeviceNet節(jié)點(diǎn)的物理連接也作了規(guī)定，連接器,、電纜類(lèi)型,、長(zhǎng)度以及與通信相關(guān)的指示器,、開(kāi)關(guān)、相關(guān)的室內(nèi)銘牌都作了詳細(xì)規(guī)定,。
    DeviceNet是建立在CAN協(xié)議基礎(chǔ)之上,，沿用了CAN協(xié)議所規(guī)定的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，并補(bǔ)充了不同的報(bào)文格式,、總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)仲裁規(guī)則及故障檢測(cè)和隔離方法,。DeviceNet的功能和特點(diǎn)如圖1所示。

    DeviceNet的應(yīng)用層協(xié)議則采用的是通用工業(yè)協(xié)議（CIP）,。CIP是一個(gè)在高層面上嚴(yán)格面向?qū)ο蟮膮f(xié)議,。每個(gè)CIP對(duì)象具有屬性（數(shù)據(jù)）、服務(wù)（命令）,、連接和行為（屬性值與服務(wù)間的關(guān)系）,，其主要功能有兩個(gè)：一是面向連接的通信；二是標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用對(duì)象,。下文詳細(xì)介紹通信部分,。
    CIP通信最重要的特點(diǎn)是它用不同的方式傳輸不同類(lèi)型的報(bào)文，根據(jù)報(bào)文質(zhì)量要求將需要發(fā)送的報(bào)文分為顯式報(bào)文和隱式報(bào)文,。
    CIP另一個(gè)重要特點(diǎn)是基于連接進(jìn)行通信的,。因此DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通信之前必須建立起連接，且連接可以動(dòng)態(tài)建立和撤銷(xiāo),。請(qǐng)注意這里的“連接”是邏輯上的關(guān)系,，而非物理層的連接。
    DeviceNet支持兩種類(lèi)型的連接：顯式報(bào)文連接和I/O連接,。
    顯式報(bào)文連接是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式,，報(bào)文接收方必須對(duì)接到的報(bào)文做出相應(yīng)的響應(yīng)，通常這類(lèi)報(bào)文對(duì)時(shí)間要求不高,，主要用于上傳/下載程序,、修改設(shè)備參數(shù)、趨勢(shì)分析和診斷等,。
    I/O連接則用于傳送實(shí)時(shí)性要求較高的I/O報(bào)文,，可以一對(duì)一、一對(duì)多地傳送數(shù)據(jù),。DeviceNet支持多種I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式,，如位選通（Bit strobe）、輪詢(xún)（Poll）,、狀態(tài)改變（COS）/循環(huán)（Cyclic）等,。
    位選通：利用8字節(jié)的廣播報(bào)文，每一位分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上64個(gè)節(jié)點(diǎn),，指定要求響應(yīng)的從節(jié)點(diǎn),，響應(yīng)報(bào)文最大為8字節(jié),。
    輪詢(xún)：這種觸發(fā)方式適用于絕大多數(shù)設(shè)備，相比位選通的少量I/O數(shù)據(jù),，輪詢(xún)命令可傳送任意數(shù)量的數(shù)據(jù),。輪詢(xún)命令依次發(fā)送到各從站設(shè)備，從站接收到命令后做出應(yīng)答,。
    狀態(tài)改變：此方式多用于離散的設(shè)備，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),，使用事件觸發(fā)方式發(fā)生通信,，而不是依靠主設(shè)備不斷查詢(xún)。為了防止設(shè)備掉線(xiàn),，增加了心跳報(bào)文,，定時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
    循環(huán)：循環(huán)方式適用于一些模擬設(shè)備,，可以根據(jù)設(shè)備信號(hào)發(fā)生的速度,，靈活地設(shè)定循環(huán)通信的時(shí)間間隔，可以降低不必要的網(wǎng)絡(luò)流量,，在模擬量輸入發(fā)生變化的時(shí)間內(nèi)即可,。每臺(tái)設(shè)備中，循環(huán)和狀態(tài)改變是互斥的,，同一時(shí)刻只能使用一種連接方式,。
    下面通過(guò)圖2介紹DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)設(shè)備建立通信的一般流程。

    DeviceNet設(shè)備在進(jìn)行信息交換前,，首先要通過(guò)重復(fù)的MAC ID檢測(cè),，如果通過(guò)MAC ID檢測(cè)，則設(shè)備轉(zhuǎn)為在線(xiàn)狀態(tài),；否則為離線(xiàn),。然后通過(guò)未連接顯示報(bào)文建立顯式報(bào)文連接，主從站通過(guò)顯式報(bào)文進(jìn)行各種配置和信息交換,。最后,，建立I/O連接，并通過(guò)I/O連接進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),。不同的主站模塊建立I/O連接的流程有所差別,，這里強(qiáng)調(diào)的是DeviceNet網(wǎng)絡(luò)是基于連接的一種網(wǎng)絡(luò)。
3 DeviceNet設(shè)備及組網(wǎng)
    DeviceNet網(wǎng)絡(luò)是一種設(shè)備級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),，它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是比較自由的,，典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是主干-分支方式，如圖3所示,。

    在實(shí)際應(yīng)用中,，Devicenet網(wǎng)絡(luò)基本上都采用主/從連接通信方式,，因此網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備也有主從之分。
    (1)主站設(shè)備
    簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，DeviceNet主站（掃描器）是集中管理I/O數(shù)據(jù)的設(shè)備,。目前有兩種形式的主站，一種是可編程控制器（PLC）中的一個(gè)單元,，它的內(nèi)部集成了DeviceNet的主站功能,，這種主站使用最為普遍。另一種是主站PC使用一個(gè)集成DeviceNet的主站功能PCI或USB接口卡,，并通過(guò)PCI/USB總線(xiàn)與PC的CPU交換數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)對(duì)從站的管理和控制。
    現(xiàn)代控制系統(tǒng)中由上位機(jī)提供的人機(jī)界面也是必不可少的,，DeviceNet主站無(wú)論采用PLC單元模塊或PCI/USB接口卡,，對(duì)外都具有開(kāi)放的通信接口，可以適用于市面上絕大多數(shù)的組態(tài),、監(jiān)控軟件,。
    廣州致遠(yuǎn)電子有限公司日前推出了人機(jī)界面（HMI）主站設(shè)備，PCI和USB兩種類(lèi)型接口的DeviceNet主站卡,，分別是PCI-5010-D和USBCAN-E-D,。它們可以使PC機(jī)快速連接到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)可視化,、參數(shù)化的網(wǎng)絡(luò)分析及控制,。主站卡不僅提供了免費(fèi)ZOPC 服務(wù)器接口，可直接運(yùn)行于常用的組態(tài)軟件（組態(tài)王,、MCGS,、Intouch等），而且還提供了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口（API）,、DeviceNet 掃描模塊動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),、配套的程序示例等。
    (2)從站設(shè)備
    如圖3所示,，從站設(shè)備有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器,、I/O設(shè)備、傳感器,、按鈕組,、HMI等等。通常,，從站設(shè)備的控制比較簡(jiǎn)單,，大多數(shù)都采用輪詢(xún)方式工作。為了方便用戶(hù)快速設(shè)計(jì)出符合DeviceNet規(guī)范的從站設(shè)備,，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司推出了一款嵌入式DeviceNet從站模塊——XGate-DVN10,。它適用于各種干擾強(qiáng),、實(shí)時(shí)性要求高的工業(yè)場(chǎng)合，具有小巧的體積和靈活的應(yīng)用方式,，可以非常方便地嵌入到用戶(hù)的設(shè)備中,。
4 小結(jié)
    使用DeviceNet總線(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)成系統(tǒng)是非常方便的，只要產(chǎn)品符合DeviceNet規(guī)范,，就可以方便地接入系統(tǒng),。如果你只提供從站設(shè)備，那么可以自由選用不同廠商的從站,、主站,、上位機(jī)軟件，可以方便地配置連接構(gòu)成穩(wěn)定,、健碩的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，這就是開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn),。目前DeviceNet已經(jīng)是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，其一致性測(cè)試中國(guó)測(cè)試中心也已經(jīng)成立，為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā),、生產(chǎn),、銷(xiāo)售、應(yīng)用DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備提供了橋梁,。
    廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供各種接口的DeviceNet接口卡,、DeviceNet終端設(shè)備（包括數(shù)據(jù)采集，電機(jī)控制等）,、DeviceNet分析儀,、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)橋、OPC服務(wù)器以及基于DeviceNet協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應(yīng)用開(kāi)發(fā),。