英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
附录B 译 文
DeviceNet在过程控制中的应用
摘 要
创建DeviceNet的目的是为自动化应用中使用的工业设备创建事实上的标准。DeviceNet提供控制器，工业传感器和执行器之间的通信。该网络的主要重点是连接光眼，接近和限位开关等传感器。执行器的示例是电动机启动器，气动阀和电动机驱动器。DeviceNet规范基于具有Allen-Bradley开发的应用程序和物理层的CAN。DeviceNet现在由开放DeviceNet供应商协会拥有和管理。ODVA致力于增强和推广DeviceNet规范。ODVA目前有110多个成员，开发150多种产品。尽管DeviceNet是为在离散应用程序中使用而设计的，但它已在流程应用程序中应用。这些应用程序充分利用了DeviceNet与设备之间进行数字和可变数据通信的能力。此演示文稿将提供DeviceNet规范的概述。还讨论了系统硬件和软件组件以及系统配置。流程应用程序中的系统操作示例将突出显示，以定义产品类型和解决的特定应用程序。版权所有copy;1996 Elsevier Science Ltd。
关键词：DeviceNet;设备网络;ISA/SP50;I/O;执行器;传感器;CAN;ODVA
- 介绍
任何设备网络都取决于所连接设备的要求。这导致专有设备网络的激增，根据应用程序的不同，每个设备针对不同类别的产品和最终用户要求进行了优化。正如IEC，ISA/SP50，WorldFIP，ISPF以及现在的Fieldbus Foundation的现场总线计划所显示的那样，过程工业一直在努力解决此问题，以增强4-20mA标准。这些网络提供适用于高端设备的复杂而复杂的服务。
DeviceNet网络是一种低端，开放的网络，可在简单的工业设备（例如传感器和执行器）与更复杂的设备（例如驱动器和条形码读取器）之间建立直接连接至控制系统的连接-无需干预输入/输出（I/O）模块或块。它具有主/从，多主和对等功能，并且基于成熟的开放式CAN（控制器局域网）技术。
这种直接连接可改善设备之间的通信，以及提供不易通过I/O接口访问或访问的重要设备级诊断。通过使用DeviceNet网络简化设备连接可以减少系统安装，启动，测试，维护和扩展上花费的时间和金钱，从而降低总系统成本。
- DeviceNet体系结构
DeviceNet网络指定终止的干线和支线配置。主干和引入电缆中提供了通信和电源。因此，设备可以直接从总线供电，也可以使用同一根电缆相互通信。对于自供电设备，可以使用光隔离。由于所有设备都通过网络为收发器供电，因此所有节点都在收发器级别与网络隔离。
可以使用密封连接和开放式连接将多达64个逻辑节点连接到单个DeviceNet网络。根据网络电缆的长度，可以选择125K波特，250K波特和500K波特的数据速率。
支持选通，轮询，循环，状态更改和应用程序触发的数据移动。用户可以根据设备功能和应用要求选择主/从，多主设备和对等或组合配置。数据移动的这种选择可以帮助减少系统响应时间。
DeviceNet基于现有的CAN技术，该技术最初是为欧洲汽车市场开发的。高电气噪声和极端温度的车辆环境导致了非常强大的协议和高温芯片额定值。这些特性使CAN也非常适合工业自动化市场。全球供应商都可以提供各种CAN芯片。
- 物理层
DeviceNet使用最多包含64个节点的中继线/投递线拓扑。长度可以是500 m @ 125 kbaud，250 m @ 250 k或100 m @ 500 k。吊线最长可达6米，但视波特率而定，要视总体吊线预算而定。可以在不中断网络的情况下从网络中删除或插入节点。
网络电缆中包含信号对和电源对。这种设计可同时使用网络供电的设备（例如小型传感器）和外部供电的设备（例如交流变频器）。密封式和开放式连接器均被定义为容纳自封闭式设备（例如接近开关）以及通常安装在外壳中的开放式设备。
物理层包括收发器，连接器，误接线保护电路，调节器和可选的光隔离。收发器是提供CAN信号在网络上和网络外的传输和接收的物理组件。收发器以差分方式接收来自网络的信号，并将其提供给CAN控制器，并利用来自CAN控制器的信号来差分驱动网络。
- 链接访问
与以太网类似，如果总线安静，则任何DeviceNet节点都可以尝试进行传输。这提供了固有的对等功能。如果两个节点尝试同时访问该链路，则按位非破坏性仲裁机制可以解决潜在冲突，而不会丢失数据或带宽。相比之下，以太网使用冲突检测，这会导致数据和带宽损失，因为两个节点都必须退出并重新发送数据。
DeviceNet数据包的数据部分最多可以为八个字节。此大小使其非常适合需要少量交换I/O数据的低端设备。八个字节有足够的灵活性，可以让简单的设备发送有限的诊断数据，或向驱动器发送速度参考值和加速度。
CAN内置了多种错误检测机制，包括CRC和自动重试，使其成为一个非常强大的协议。
- 应用层
DeviceNet应用程序层定义如何分配标识符（从而控制优先级），以及如何使用CAN数据字段指定服务，移动数据并确定其含义。
信息在通信网络上的流动方式至关重要。较早的通信技术由使用特定源和目标构造的消息组成。
DeviceNet使用了较新的Producer-Consumer模型，而不是传统的源目标方法，该模型要求数据包具有标识字段以标识所包含的数据。标识符提供了多种优先级（用于仲裁），更有效的I/O数据传输和多个使用者的手段。
具有数据的设备使用适当的标识符在网络上放置（或生成）数据。所有需要数据的设备都监听消息。当设备识别出适当的标识符时，它们将对数据起作用（消耗）。
使用生产者－消费者模型，该消息不再特定于特定的来源或目的地。例如，来自一个控制器的单个消息可以被多个电动机启动器使用。在这种更有效的方法中，可以使用更少的带宽获得更协调的响应。
DeviceNet提供了设备所需的两种类型的消息的传输：
- I/O消息-这些消息用于时间紧迫的面向控制的数据。它们在生产应用程序和一个或多个消费应用程序之间提供了专用的专用通信路径。它们通过单播或多播连接进行交换，并且通常使用高优先级标识符。
- 显式消息-这些消息在两个设备之间提供了多功能的点对点通信路径。它们提供了用于执行节点配置和问题诊断的典型的面向请求/响应的网络通信。显式消息传递通常使用低优先级标识符。
还为长度超过八个字节的消息提供分段服务，例如消息显示的上载/下载。还提供了主/从，对等和多主应用程序的规则。
在DeviceNet网络中，连接是根据抽象模型定义的，抽象模型提供了可用的通信服务套件，并描述了设备网络节点的外部可见行为。
- 预定义的主/从连接设置
尽管DeviceNet提供了功能强大的应用程序层协议，可以动态配置终端设备之间的连接，但是已经认识到某些设备既不需要也没有资源来使用这种强大的功能。因此，已指定了一组称为预定义主/从连接集的连接标识符，以简化I/O和配置类型数据的移动，通常在主/从体系结构中可见（见图1）。
许多（如果不是最多的话）传感器/执行器设备被设计为执行某些预定功能（传感压力，启动电动机等），并且在加电时会知道该设备将产生和/或消耗的数据的类型和数量。
通常，这些设备提供输入数据或需要输出数据和配置类型数据。预定义的主/从连接集通过提供在设备启动时几乎完全配置的连接对象来满足这些需求。开始数据流的唯一剩下的必要步骤是使主设备“声明其从属设备中此预定义连接集的所有权”。
图1.典型的主/从架构
- DeviceNet寻址
为了访问设备中的内部组件/逻辑，DeviceNet通信模型定义了一种寻址方案，该方案提供对设备中对象的访问。该信息在DeviceNet协议中以物理方式表示（请参见图2）。
寻址方案的使用允许简单而健壮的设备定义，该定义涵盖了广泛的产品功能和成本。
对象模型中的寻址信息包括：
设备地址。称为媒体访问控制标识符（MAC ID）。这是分配给DeviceNet上每个节点的整数标识值。此值将一个节点与同一链路上的所有其他节点区分开。上电时进行的测试可确保网络值的唯一性（重复的MAC ID检测）。
类标识符（类ID）。术语类是指代表相同类型的系统组件的一组对象。类ID是分配给网络中每个可访问对象类的整数标识值。对象类的示例包括离散输入，身份，存在感测和模拟输出。
实例标识符（实例ID）。术语“实例”是指对象类中对象的实际表示。实例ID是分配给对象实例的整数标识，用于在特定设备内的同一类的所有实例之间标识它（实例标识符值是唯一的）。例如，一个8点24VDC输入块将具有八个离散输入对象实例。
属性标识符（属性ID）。属性是与对象类和/或对象实例相关联的参数。属性通常提供某种类型的状态信息，代表具有可配置值的特征或控制对象的操作。属性ID是分配给对象属性的整数标识值。属性示例包括输入滤波器延迟，加速度，报警设定点，过载跳闸和压力。
服务代码。表示特定对象函数的整数标识值。例子包括“获取”属性，“设置属性”和“重新设置”。
图2. DeviceNet寻址方案
- 设备程序
DeviceNet规范超出了物理连接协议规范。它通过定义标准设备模型来提高互操作性。相同型号的所有设备必须支持公共身份和通信状态数据。设备特定的数据包含在为各种设备类型定义的设备配置文件中。来自多个供应商的简单设备（例如按钮，电动机启动器，光电管，气动阀组等）将可以互换使用。为了不限制增强，还提供了一种添加特定于供应商的增值选项的方法。
- 一个应用实例
DeviceNet链接为控制工程师提供了一种将简单设备连接到其控制系统的替代方法。当它们变得智能时，它特别适合这些设备：可以提供负载电流反馈以更好地进行过程控制的电动机启动器，或者可以远程提供透镜脏污警告的光电眼。DeviceNet还可以提供更好的故障排除功能，因为可以将通信故障追溯到单个设备，而不是I/O网络上的机架或块级别。
在某些情况下，与传统的I/O布线相比，网络设备可以减少安装和启动成本，尤其是当设备分布在数百英尺的高度时。
用最先进的设备网络改造硬线装瓶生产线有助于罗得岛州沃里克的罗德岛啤酒包装公司降低安装成本，提高系统性能并更好地响应市场变化。该公司在升级该系列产品方面的经验证明了当今新兴的设备网络技术可以在自动化控制系统的整个生命周期中提供的好处。作为合同签订者，Rhode Island Beverage必须向客户展示其可以满足其对质量，速度，灵活性和体积的需求。
沃里克工厂两条装瓶线的总体装瓶进度与大多数经典装瓶操作相似。从外部供应商处交付的玻璃瓶将通过卸垛机传送并向下倾斜输送机传送。然后将瓶子送入清洗机，预热器，灌装机，封盖机，冷却器和贴标机。
贯穿每条线路的是高速输送机，配备了Allen-Bradley对象检测光电传感器和由感应式接近传感器制成的特殊限位开关。这些传感设备为Allen-Bradley PLC-5可编程控制器提供输入，该控制器使用该信息来监控输送机的速度，并根据任何装瓶站的速度进行调整。Allen-Bradley^1336和1352可调速驱动器对于控制沿线的电动机速度至关重要。光电传感器告诉PLC-5控制器瓶之间出现大间隙的地方。驱动器使用此信息来加快传送带的速度并缩短间隙。这样，生产线始终可以以最高效率运行。此外，如果停机时间短，光电传感器可以通知控制器，控制器随后又通知驱动器减慢速度或停止传送带，以节省能量并减少电动机的磨损。
沃里克工厂的两条装瓶线的一般操作是相同的。但是，用于在传感器输入和控制输出之间传递信息的方法却大不相同。线1使用硬连线的输入/输出，而线2使用DeviceNet设备级别的通信网络（图3）。基于CAN的DeviceNet网络具有多个优势，因此操作差异非常明显。
进行生产线改进的理由不是通过比较DeviceNet与硬连线解决方案的初始采购成本，而是通过查看生产线整个预期寿命内系统的总体成本。DeviceNet组件的实际成本与有线解决方案没有太大差异，但是安装和维护方面的估计节省的成本使我们很容易说服管理层，这种改型是一个很好的战略举措。
网络的安装相对简单。两条DeviceNet干线沿着传送线缠绕。此后，水龙头停转，传感器拧紧到位。无需使用很长的电线或导管。
DeviceNet网络旨在与配备CAN芯片的“智能”传感器配合使用，例如Allen-Bradley的9000系列DeviceNet光电传感器。除了使用这些传感器外，罗德岛饮料还能够通过使用DeviceLink电缆将光电传感器和接近传感器连接到网络来保护其现有的传感器投资。带有内置CAN芯片的电缆允许单个输入在DeviceNet网络上进行通信。
与仅告诉控制器传感器是打开还是关闭的硬连线I/O不同，配备有智能设备的DeVi
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[425294]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
