摘 要：本文以DeviceNet為基礎(chǔ)，詳細(xì)論述基于臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。通過示教案例，使得沒有任何臺達(dá)機(jī)電自動化平臺技術(shù)基礎(chǔ)的用戶能夠快速獲得DeviceNet現(xiàn)場
總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)用的工程能力。
關(guān)鍵字： DeviceNet 掃描列表
1 引 言
可編程序控制器（PLC）現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)是PLC開發(fā)應(yīng)用的重要技術(shù)。現(xiàn)場總線使得PLC在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)入上級制造執(zhí)行系統(tǒng)，進(jìn)而使得用戶獲得更大應(yīng)用效益。人們稱之為控制系統(tǒng)的一次變革的現(xiàn)場總線技術(shù)自20世紀(jì)末廣泛應(yīng)用以來，日益受到制造業(yè)的廣泛注意和高度重視，成為世界范圍的自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。應(yīng)該說, 現(xiàn)場總線的工業(yè)過程智能自動化儀表和現(xiàn)代總線的開放自動化糸統(tǒng)構(gòu)成了新一代全開放自動化控制糸統(tǒng)的體糸結(jié)構(gòu)。目前國際上公認(rèn)的現(xiàn)場總線有10多種，各有其特點(diǎn)，并在一定范圍內(nèi)得剄應(yīng)用。本文本文以DeviceNet為基礎(chǔ)，詳細(xì)論述基于臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
2 DeviceNet簡介
DeviceNet是由美國Rockwell自動化開發(fā)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在已經(jīng)有超過300家的公司注冊成為ODVA的成員。全世界共有超過500家的公司提供DeviceNet產(chǎn)品。DeviceNet作為一種高性能的協(xié)議，目前在美國和亞洲的市場上處于領(lǐng)導(dǎo)地位，其系統(tǒng)解決方案在歐洲也取得了顯著的業(yè)績增長。
DeviceNet協(xié)議設(shè)計(jì)簡單，實(shí)現(xiàn)成本較為低廉，但對于采用最底層的現(xiàn)場總線的系統(tǒng)（例如，由傳感器、制動器以及相應(yīng)的控制器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)）來說，卻是性能極高的。DeviceNet設(shè)備涉及的范圍從簡單的光電開關(guān)一直到復(fù)雜的半導(dǎo)體制造業(yè)中的用到的真空泵。
就像其他的協(xié)議一樣，DeviceNet 協(xié)議最基本的功能是在設(shè)備及其相應(yīng)的控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，這種通信是基于面向連接的（點(diǎn)對點(diǎn)或多點(diǎn)傳送）通訊模型建立的。這樣，DeviceNet 既可以工作在主從模式，也可以工作在多主模式。
DeviceNet的報(bào)文主要分為高優(yōu)先級的進(jìn)程報(bào)文（I/O報(bào)文）和低優(yōu)先級的管理報(bào)文(直接報(bào)文)。兩種類型的報(bào)文都可以通過分段模式來傳輸不限長度的數(shù)據(jù)。
一個DeviceNet網(wǎng)絡(luò)工作在125k、250k和500k的波特率下最多可以支持64個節(jié)點(diǎn)。設(shè)備可以使用自身的電源，也可以通過DeviceNet總線供電。
"預(yù)定義主/從連接集"適用于簡單的DeviceNet從站設(shè)備。作為DeviceNet協(xié)議的子集，它支持從主站到從站傳送的直接報(bào)文，輪詢I/O報(bào)文，位選通I/O報(bào)文以及由從站向主站傳送的狀態(tài)變化/循環(huán)I/O報(bào)文。
"非連接報(bào)文管理端口（UCMM）"以及動態(tài)生成"直接及I/O連接"則適用于從站比較復(fù)雜的情況，這些從站可支持多個主站并能與其他設(shè)備維持點(diǎn)到點(diǎn)互聯(lián)。設(shè)備啟動報(bào)文和設(shè)備關(guān)閉報(bào)文是特別為安全相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的"離線連接設(shè)置"則簡化了對非常規(guī)組件的配置工作。
DeviceNet的通信和應(yīng)用都是基于對象模型的。預(yù)先定義好的對象簡化了不同廠商的不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。通過建立不同設(shè)備的子集，用戶可以從進(jìn)一步的規(guī)范化中獲益。
根據(jù)ISO的開放系統(tǒng)互聯(lián)模型OSI，DeviceNet規(guī)范除第7層（應(yīng)用層）外，DeviceNet規(guī)范還對一部分第1層（收發(fā)器）以及第0層（傳輸介質(zhì)）進(jìn)行了規(guī)定，這就為DeviceNet節(jié)點(diǎn)的物理連接提供了標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)議對連接器、電纜類型、電纜長度以及基于通信的顯示、操作元素及其相應(yīng)的封裝形式等等都進(jìn)行了規(guī)定。
一個DeviceNet網(wǎng)絡(luò)工作在125k、250k和500k的波特率下最多可以支持64個節(jié)點(diǎn)。設(shè)備可以使用自身的電源，也可以通過DeviceNet總線供電。
3 臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)案例要求
3.1軟件要求
WPL SOFT 2.09――PLC編程軟件；
ELinkConfigurator――DeviceNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件。
3.2硬件要求
PS02――電源模塊
DVP28SV――PLC主機(jī)
DNET-SL――主站通訊模塊
DT01-S――S型從站通訊模塊
DNA02――MODBUS/DeviceNet轉(zhuǎn)換模塊
RTU-DNET――遠(yuǎn)程I/O通訊模塊
DVP12SA――從站PLC
DVP14SS――從站PLC
DVP16SP――從站I/O
VDF007M21A――從站變頻器
DTB9696――從站溫度控制器
電纜采用普通網(wǎng)線（現(xiàn)場應(yīng)用請采用專用電纜）
120歐姆電阻×2
4 臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的DeviceNet硬件設(shè)置
4.1 網(wǎng)絡(luò)連接圖
圖1是1主4從網(wǎng)絡(luò)案例圖。其中：PLC——28SV作為主站，Node Address為00。PLC——12SA從站1。PLC——14SS從站2。變頻器——VFD007M從站3。溫控器——DTB9696從站4。遠(yuǎn)程I/O模塊——16SP從站5。
圖1 網(wǎng)絡(luò)案例
4.2 從站1設(shè)置
從站1通過DT01與總線相連。DT01的接線端子接線如圖2。2、4角間加入一個120歐姆電阻。
圖2 DT01的接線端子接線
DT01 NODE地址設(shè)置如圖3，范圍是00~63，這里我們設(shè)置為01
圖3 DT01 NODE地址設(shè)置
DT01設(shè)置為500K的通訊波特率，如圖4。
圖4 DT01設(shè)置為500K的通訊波特率
4.3 從站2設(shè)置
從站2依然為DT01，連接一個14SS PLC。設(shè)置NODE ADDRESS為02。
4.4 從站3設(shè)置
從站3是通過一個DNA02連接一個VFD007M變頻器。變頻器參數(shù)設(shè)置：在將 VFD-M 系列變頻器和 DNA02 連接之前，首先將變頻器的通訊地址設(shè)置為 01，通訊格式設(shè)置為38400；8,N,2；RTU（固定為此通訊速率以及通訊格式，其它通訊速率以及通訊格式無效，設(shè)置如表1：
DNA02設(shè)置：首先將 DNA02 的 DIP 開關(guān)的引腳 1、2、3 分別撥至”O(jiān)N”、”O(jiān)FF”、”O(jiān)FF”位置，表示 DNA02 連接的下級設(shè)備為變頻器；然后將 DNA02 的
DIP開關(guān)引腳4、5分別撥至”O(jiān)FF”、”O(jiān)FF”位置，設(shè)置 DNA02 與 VFD-M
變頻器的通訊方式為 RS-485 通訊，如圖5所示。Node Address設(shè)為04。
圖5 變頻器的通訊方式 設(shè)置
4.5 從站4設(shè)置
從站4是通過一個DNA02連接一個DTB9696溫控器。溫控器設(shè)置：在將臺達(dá)溫控器接入總線之前，首先將溫控器的通訊地址設(shè)置為 01，通訊格式設(shè)置為38400；7,E,1；ASCII（固定為此通訊速率以及通訊格式，其它通訊速率以及通訊格式無效）,0810H 的內(nèi)容值設(shè)為 FF00H，即通訊寫入允許。DNA02設(shè)置：將
DIP開關(guān)的引腳 1、2、3 分別撥至”O(jiān)N”、”O(jiān)N”、”O(jiān)FF”位置，表示 DNA02 連接的下級設(shè)備為溫控器；然后將 DNA02 的DIP開關(guān)引腳4、5分別撥至“OFF”、”O(jiān)FF”位置，設(shè)置 DNA02 與 VFD-M 溫控器的通訊方式為 RS-485 通訊。Node Address設(shè)為04
4.5 從站5設(shè)置
從站5是通過一個RTU-DNET連接一個16SP作為遠(yuǎn)程I/O。Node Address設(shè)為05，并且RTU-DNET上連接另外一個終端電阻120歐姆。
5 臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的DeviceNet軟件組態(tài)
建起 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)之后，使用 ElinkConfigurator 軟件對 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置。如果您已經(jīng)使用附帶的串行通訊線將 PC的 COM1 口與臺達(dá) SV 主機(jī)的 COM1 接口相連，則可以按如下步驟進(jìn)行操作。
（1）雙擊 ElinkConfigurator.exe 文件，啟動ElinkConfigurator 軟件，如圖6所示。
圖6 啟動ElinkConfigurator 軟件
（2）選擇”Setup”>>“Communication Setting”>>“Syetem Channel”，則會出現(xiàn)“Serial Port Setting”的對話框，如圖九所示，在此對 PC 與 SV 主機(jī)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如”串行口”、”通訊地址”、”通訊速率”、”通訊格式”，設(shè)置正確后點(diǎn)擊”O(jiān)K”確認(rèn)（圖7）。
圖7 串行接口設(shè)置
（3）點(diǎn)“Online”按鈕，ElinkConfigurator 軟件即開始對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描，如圖8。
圖8 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描
（4）如果上述對話框的進(jìn)度條一直沒有動作，則說明 PC 和 SV PLC 通訊連接不正常或PC上有其他程序使用串行口。掃描結(jié)束后，會提示”Browse Network completed”。此時，網(wǎng)絡(luò)中被掃描到的所有節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)和設(shè)備名都會顯示在軟件界面上，如9。
圖9 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名顯示
（5）欲建立 DVPDNET 主站和 DeviceNet 從站之間 I/O 通訊，首先需要配置 DeviceNet 從站的 I/O 數(shù)據(jù)長度，下面僅以 DNA02（for VFD-M 變頻器）為例說明如何配置 DeviceNet 從站的 I/O 數(shù)據(jù)長度，實(shí)現(xiàn) DVPDNET 主站和 DeviceNet 從站的 I/O 數(shù)據(jù)交換。雙擊圖十一總04NODE，出現(xiàn)如圖10對話框，將 Input Size 和 Output Size 分別設(shè)為 4 Bytes，勾選”Polled Setting”，然后點(diǎn)擊”O(jiān)K”確認(rèn)，即完成了對通訊站號為 1 的 DeviceNet 從站（DNA02+VFD-M變頻器）的 I/O 長度配置。
圖10 配置 DeviceNet 從站的 I/O 數(shù)據(jù)長度
（6）雙擊”DVPDNET”圖標(biāo)，會彈出”Scanner Module configuration”對話框，如圖11所示。我們可以看到左邊的列表里有當(dāng)前可以使用的設(shè)備。
圖11 前可以使用的設(shè)備
（7）將圖11中左邊列表中的 DeviceNet 從站設(shè)備移入 DVPDNET 主站的 Scan List中。具體步驟為：選中 DeviceNet 從站節(jié)點(diǎn)設(shè)備，然后點(diǎn)擊”>”，如下圖所示。按照此步驟，即可將 DeviceNet 從站節(jié)點(diǎn)設(shè)備一個一個移入到 DVPDNET 主站的 Scan List內(nèi)，如圖12所示。
圖12 主站的 Scan List
（8）將配置好的 DeviceNet 從站移入到 DVPDNET 主站的 Scan List 之后，DeviceNet 從站便自動映射到主站的“Input”和”O(jiān)utput”，如圖13所示。
點(diǎn)擊”Scan List”中的任何一個節(jié)點(diǎn)設(shè)備，便可以看到該節(jié)點(diǎn)設(shè)備映射到 DVPDNET 的”Input”和”O(jiān)utput”地址，此地址直接映射到 SV 主機(jī)的內(nèi)存地址上，可用于 WPLSoft編程。
（9）、確認(rèn)無誤后，點(diǎn)擊”O(jiān)K”，然后將配置下載到DVPDNET內(nèi)。下載時，如果 SV主機(jī)處于”RUN”狀態(tài)，會彈出”Warning”對話框，如圖13。
圖13 從站映射
（10）點(diǎn)擊”O(jiān)K”，執(zhí)行下載的動作（圖14）。
圖14 執(zhí)行下載
11）、下載結(jié)束后，會彈出“Warning”對話框，提示是否“RUN PLC”（圖15）。
圖15 RUN PLC對話框
點(diǎn)擊”O(jiān)K”， 則可以看到 RTU-DNET 的’MS LED”和”NS LED”都是綠色。 并顯示DVPDNET 的通訊站號。到此 DeviceNet 組態(tài)就完成了。
6 PLC編程
根據(jù)圖十四中各個從站在主站28SV的地址映射關(guān)系，就可以對各個從站進(jìn)行編程了。
以下是一個簡單的控制程序：
當(dāng)然，也可以給整個網(wǎng)絡(luò)加一個方便操作的人機(jī)界面，如圖16的效果圖。
圖16 人機(jī)界面案例
7 結(jié)束語
本文以示教案例形式詳盡描述基于臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的DeviceNet現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程。總線網(wǎng)絡(luò)以其高速、實(shí)時、可靠成為臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)場級產(chǎn)品的優(yōu)先選擇，臺達(dá)的DeviceNet總線產(chǎn)品組態(tài)簡單、編程容易，對任何用戶在沒有任何基礎(chǔ)的情況下實(shí)現(xiàn)快速入門應(yīng)用。(e
