DeviceNet總線在智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用
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3.1 DeviceNet的報(bào)文傳送
DeviceNet使用更為有效的生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式，取代了傳統(tǒng)的源/目的的傳輸方式。該模式要求對(duì)報(bào)文打包，使它具有數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位域。標(biāo)識(shí)符還提供解決多級(jí)優(yōu)先權(quán)（仲裁中使用）的手段，以便更高效地傳送I/O數(shù)據(jù)，并供多個(gè)消費(fèi)者使用。
DeviceNet定義了2種不同類型的報(bào)文，稱為I/O報(bào)文和顯式報(bào)文。I/O報(bào)文適用于實(shí)時(shí)性要求較高和面向控制的數(shù)據(jù)。I/O報(bào)文數(shù)據(jù)幀中的8字節(jié)數(shù)據(jù)場(chǎng)不包含任何與協(xié)議有關(guān)的信息，只有當(dāng)I/O報(bào)文為大報(bào)文經(jīng)過分割后形成的I/O報(bào)文片段時(shí)，數(shù)據(jù)域中有一個(gè)字節(jié)由報(bào)文分段協(xié)議使用。連接標(biāo)識(shí)符提供了I/O報(bào)文的相關(guān)信息，在I/O報(bào)文利用連接標(biāo)識(shí)符發(fā)送之前，報(bào)文的發(fā)送和接收設(shè)備都必須先進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定的內(nèi)容包括源和目的對(duì)象的屬性，以及數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的地址。顯式報(bào)文適用于2個(gè)設(shè)備間多用途的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)報(bào)文傳遞，是典型的請(qǐng)求-響應(yīng)通訊方式，常用于節(jié)點(diǎn)的配置、問題診斷等。顯式報(bào)文通常使用優(yōu)先級(jí)低的連接標(biāo)識(shí)符，并且該報(bào)文的相關(guān)信息包含在顯式報(bào)文數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域中，包括要執(zhí)行的服務(wù)和相關(guān)對(duì)象的屬性及地址。
3.2 預(yù)定義主/從連接組
DeviceNet是基于連接的網(wǎng)絡(luò)，DeviceNet中的連接提供在多種應(yīng)用之間交換信息的路徑。當(dāng)建立1個(gè)連接時(shí)，與連接相關(guān)信息的傳送就會(huì)分配1個(gè)標(biāo)識(shí)符，稱為連接標(biāo)識(shí)符CID（Connection Identifier）。如果某個(gè)連接需要雙向數(shù)據(jù)交換，則應(yīng)該分配2個(gè)不同的連接標(biāo)識(shí)符。
DeviceNet提供了一個(gè)功能很強(qiáng)的應(yīng)用層協(xié)議，允許動(dòng)態(tài)配置設(shè)備間的連接。但考慮到有些設(shè)備根本不需要也沒有資源去使用這一強(qiáng)大功能，DeviceNet指定了一套稱為預(yù)定義主/從連接組的連接標(biāo)識(shí)符，如表1所示，用來簡(jiǎn)化主/從結(jié)構(gòu)中I/O和配置型數(shù)據(jù)的傳送。
表1 預(yù)定義主/從連接組標(biāo)識(shí)區(qū)
Tab.1 Predefined master/slave Connection Set ID
許多傳感器和執(zhí)行器要實(shí)現(xiàn)的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)預(yù)先決定了（如感受壓力，啟動(dòng)馬達(dá)等等），因此這些設(shè)備將要生產(chǎn)和/或消費(fèi)的數(shù)據(jù)的類型和數(shù)量在上電前就已經(jīng)知道了。這些設(shè)備通常提供輸入數(shù)據(jù)或請(qǐng)求輸出數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)。預(yù)定義主/從連接組可以滿足設(shè)備的這些要求，它提供的連接對(duì)象的全部配置在設(shè)備上電時(shí)就完成了。在啟動(dòng)數(shù)據(jù)流時(shí)，主機(jī)設(shè)備唯一必須執(zhí)行的一個(gè)步驟是要廣播對(duì)從機(jī)內(nèi)該預(yù)定義主/從連接組的所有權(quán)。
3.3 DeviceNet對(duì)象模型與設(shè)備描述
① 對(duì)象模型。為管理和實(shí)現(xiàn)DeviceNet產(chǎn)品組件的屬性（數(shù)據(jù)）、服務(wù)（方法或步驟）和行為提供了一個(gè)摸板。模型為每個(gè)屬性提供了由4個(gè)數(shù)字組成的尋址方案，分別是節(jié)點(diǎn)地址（MAC ID）、對(duì)象類標(biāo)識(shí)符、實(shí)例編號(hào)和屬性編號(hào)。這4級(jí)地址與顯示報(bào)文連接相結(jié)合，將數(shù)據(jù)從DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)。DeviceNet設(shè)備的對(duì)象模型如圖5所示。
② 設(shè)備描述（Device Profiles）。DeviceNet規(guī)范不僅僅是一個(gè)物理連接協(xié)議規(guī)范。它通過定義標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備模型促進(jìn)不同廠商設(shè)備之間的互操作性。屬于同一設(shè)備模型的所有設(shè)備都必須支持共同的標(biāo)識(shí)和通訊狀態(tài)數(shù)據(jù)。設(shè)備描述是針對(duì)各種設(shè)備而定義的，其中包括設(shè)備各種特定的數(shù)據(jù)。符合設(shè)備類型描述的多個(gè)供應(yīng)商提供的簡(jiǎn)單設(shè)備（如按鈕、馬達(dá)啟動(dòng)器、光電池等）在邏輯上是可互換的。
圖5 DeviceNet設(shè)備的對(duì)象模型
Fig.5 Object Model of DeviceNet Equipment
DeviceNet規(guī)范定義了一個(gè)電子數(shù)據(jù)文件（EDS）。EDS是一個(gè)簡(jiǎn)單的文件格式，供貨商可以將產(chǎn)品的特殊信息提供給其它供貨商。這樣可以具有友好的用戶配置工具，可以很容易地更新，無需經(jīng)常修正配置軟件工具。
4 結(jié)語
現(xiàn)場(chǎng)總線作為自動(dòng)化領(lǐng)域中融合了計(jì)算機(jī)、通訊和自動(dòng)控制三門學(xué)科技術(shù)，其特點(diǎn)可概括為：信號(hào)傳輸全數(shù)字，控制功能全分散，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開放。DeviceNet作為IEC已經(jīng)頒布的低壓電器設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（IEC62026-3），以其短幀傳輸及無破壞性的總線仲裁技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)，深受低壓配電系統(tǒng)用戶的青睞。開發(fā)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能低壓配電系統(tǒng)及產(chǎn)品將是我國(guó)低壓電器行業(yè)一個(gè)新方向。
評(píng)論