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个人收集整理 勿做商业用途
封 面
作者:Pan Hongliang
仅供个人学习

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摘 要
DeviceNet 现场总线是网络技术控制领域的一种低成本、高性能的网络技术,它的物理
层和数据链路层是与 CAN2.0 协议一致的。数据链路层协议是由 CAN 控制器来实现。
DeviceNet 现场总线中的每一个设备都是由它的对象模型来描叙,每个模型中的对象由类属
性所描述,利用预定义主/从连接标志符,DeviceNet 可以简化 I/O 转换以及资源的配制。I/O
信息是用来控制数据的相关性和实时信息控制,通过外在信息携带配制并诊断网络节点,传
输信息使用的是生产者/消费者模式。
本论文设计的这个 DeviceNet 温度变送器,DeviceNet 节点选用的是 8 位微处理器 W78E58,
并采用 CAN 控制器 SJA1000,软件设计包含对象建模和数据链路层的设计,所有的对象都在
对象模型里被定义了,并且初始化了它们的参数,协议由 ANSI C 执行,语句与 DeviceNet
的规格一致,硬件还包含了电路图的设计。
关键字:现场总线;网络技术控制领域;温度变送器;A/D 转换器。
Abstract
DeviceNet is one of low-cost and high-capability based on Control Area. Network
technology. Its physical layer and data link Layer were in accordance with CAN 2.0 protocol, data
link layer protocol was realized by CAN controller. Each device within a DeviceNet network is
represented by object model, each object in model is represented by class-instance-attribute. With
the predefined Master/Slave connection set identifier, DeviceNet simplify the exchange of I/O and
configuration data, I/O message is used to the data correlation with control and real-time message,
explicit message carrys the configuring and diagnosing data of nodes. The transmission of
messages use producer/consumer model..This paper designs the intelligence tramsmitter, The
node uses the 8 bits microprocessor W78E58 as data processor, and adopts the CAN controller
SJA1000, software include the Object modeling and data link layer programming. all of object in
object model was defined and initialized the parameter. the Protocol implemented by ANSI C,
Sentences in accord with DeviceNet Specifications, the hardware include the design of Schematic
and PCB. in the end, emulating hardware and debugging software. the intelligent transmitter can
transmitted the analog signals to data signals, which realized the network digitization, intellectual.
Key words: Fieldbus; control Area Network; temperture transmitter; A/D transition.
目 录
1. 绪论…………………………………………………………………………………………()
1. 1 课题背景………………………………………………………………………………()
1. 2 本论文所做的工作……………………………………………………………………()

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2. 现场总线的国内外发展现状………………………………………………………………()
2.1 现场总线的发展历程…………………………………………………………………()
2.2 现场总线的标准定义…………………………………………………………………()
2.3 国内外发展现状………………………………………………………………………… ()
3. DeviceNet 的通信协议分析……………………………………………………………… ()
3.1 协议规范简介………………………………………………………………………… ()
3.2 DeviceNet 的技术特点…………………………………………………………………()
3.3 DeviceNet 的通信协议…………………………………………………………………()
3.4 DeviceNet 中连接的概念………………………………………………………………()
3.5 预定义主/从连接组……………………………………………………………………()
3.6 DeviceNet 的报文传送…………………………………………………………………()
3.7 连接的实例…………………………………………………………………………… ()
3.8 小结…………………………………………………………………………………… ()
4. 温度变送器及智能温度变送器……………………………………………………………()
4.1 温度变送器…………………………………………………………………………… ()
4.2 智能式温度变送器…………………………………………………………………… ()
4.3 小结…………………………………………………………………………………… ()
5. 温度变送器接口设计………………………………………………………………………()
5.1 硬件电路结构………………………………………………………………………… ()
5.2 单片机………………………………………………………………………………… ()
5.3 译码电路……………………………………………………………………………… ()
5.4 看门狗及掉电保护电路……………………………………………………………… ()
5.5 电源…………………………………………………………………………………… ()
5.6 CAN 控制器 SAJ1000……………………………………………………………………()
5.7 数据收发器 82C250……………………………………………………………………()
5.8 拨码开关及状态开关 LED 显示……………………………………………………… ()
5.9 双口 RAM IDT7005………………………………………………………………………()
5.10 AnyBus 接口……………………………………………………………………………()
5.11 地址和波特率的设置…………………………………………………………………()
5.12 小结……………………………………………………………………………………()
6. 温度变送器接口软件设计…………………………………………………………………()
6.1 智能温度变送器的对象模型………………………………………………………… ()
6.2 输入/输出数据格式……………………………………………………………………()
6.3 软件设计思路………………………………………………………………………… ()
6.4 定时器………………………………………………………………………………… ()
6.5 中断处理……………………………………………………………………………… ()
6.6 A/D 数据采集过程………………………………………………………………………()
6.7 小结…………………………………………………………………………………… ()
7. DeviceNet 前景与展望……………………………………………………………………()
7.1 总结…………………………………………………………………………………… ()
7.2 研究方向与发展……………………………………………………………………… ()
参考文献……………………………………………………………………………………… ()
第一章 绪论

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1.1 课题背景
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展,信息交换的领域
正在迅速覆盖从工厂的现场设备到控制、管理的各个层次,覆盖从工
段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展,
引起了自动化系统结构的变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为
基础的企业信息系统,现场总线(Fieldbus)就是顺应这一形势发展
起来的技术。
现场总线是自动化、控制领域的数字传输网络,它的出现给自动
化、电气控制领域带来了一场深刻的革命。传统的模拟信息传输技术
将被具有通信功能的智能设备所取代。现场总线是应用在生产现场,
在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点的数字通讯系统,也
被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。在自动化领域中
有广泛的应用前景。它是在 20 世纪 80 年代中期发展起来的,这种技
术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自具有了数字
计算和通信能力,以简单连接的双绞线作为总线,把多个测量控制仪
表接成网络系统,并按公开,规范的通信协议,在位于现场的多个微
机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数
据传送与信息交换,形成自动控制系统。现场总线打破了传统控制系
统的结构形式,模拟系统采用一对一的设备连线,按控制回路分别进
行连接,位于现场的设备与位于控制器之间均为一对一的物理连接。
现场总线由于采用了智能现场设备,能够把原先 DCS 系统中处于控制
室的控制模块,各输入输出模块置入现场设备,加上现场设备具有现
场完成数字通信的功能,实现了彻底的分散控制。
[1]
现场总线的网络结构是按照国际标准化组织(ISO)制定的开放
系统互连(OSI:Open Systen Interconnection)参考模型建立起来
的。OSI 参考模型共分 7 层,即物理层、数据链路层、网络层、传输
层、会话层、表示层和应用层,该标准规定了每一层的功能以及对上
一层所提供的服务。从 OSI 模型的角度来看,现场总线将上述 7 层简
化成 3 层,分别由 OSI 参考模式的第 1 层(物理层)、第 2 层(数据
链路层)和第 7 层(应用层)组成。
[3]

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种类繁多的现场总线中,DeviceNet(设备网)在低压电器控制
领域中迅速地成长起来。它是由 Allen-Bradley 公司设计的一种基于
CAN 技术的低成本、高性能的现场总线网络。它的市场份额占世界第
二位。它采用现场总线技术将诸如可编程控制器、传感器、光电开关、
操作员终端、电动机、轴承座、变频器和软启动器等现场智能设备连
接起来,是分布式控制系统减少现场 I/O 接口和布线数量,将控制功
能下载到现场设备的理想解决方案。它将现场设备连接到网络上,免
去了昂贵的硬接线,在解决设备间互连的同时,还提供了相当重要的
设备级诊断功能,它支持网上供电方式,即插即用。设备网目前由致
力于支持设备网产品和设备网规范的非盈利性组织 ODVA(Open
DeviceNet Vendors Association)进一步开发。至今,全球已有超过
300 家厂商提供 DeviceNet 的接入产品。除了 ODVA 以外,Rockwell、
GE、ABB、Hitachi 和 Omron 等跨国集团也致力于 DeviceNet 的推广。
DeviceNet(设备网)是现场总线国际标准 IEC61158 的第二类总
线的设备级网络,也是国际标准 IEC62026《低压开关设备和控制设
备 控制器—设备接口(CDI)》所推荐的第二种总线。我国国家标准
局已公布国标 GB/T18858.3—2002。
DeviceNet 应用的主要领域有(1)工业现场的 PLC,调速器,
变送器,执行机构等设备之间以及它们与上级网络之间的信息传递。
(2)低压开关设备和控制设备的控制器与设备以及上级网络之间的
信息传输。(3)工程控制、煤矿井下监控、楼宇自动化等一般工业自
动化领域的现场网络等。
1.2 本论文所做的工作
DeviceNet 从站开发工具由 Allen-Bradley 提供,包括三个必要
的工具,用于开发和测试 DeviceNet 从站组件。该工具可支持采用
“预定义主/从连接集”或“UCMM 端口”的从站设备进行通信,并且
支持建立动态直接报文和 I/O 报文。监视并记录 DeviceNet 总线上的
所有报文,并采用单一协议次序进行回放,通过基于直接报文的连接
SEMI
设备
Pneu
Valve
AC
Drives
Position
Cntrllrs
Other
Profiles
应用对象库
显性,输入/输出,等
DeviceNet
传输及数据
链路层
DeviceNet
物理层
应用层(7)
用户层(8)
物理层(1)
传输及数
据链路层
(2)
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