基于DeviceNet總線的溫度變送器設計
發布時間:2019-07-13 17:18:06來源:
公司在CAN基礎上提出的。它在開放性、規范性、網絡抗干擾性、傳輸實時性等方面所具有的優勢使其在工廠自動化系統中得到了廣泛的應用。DeviceNet通過統一的協議規范保證不同供貨商部件間的互換性和在網絡上的兼容。設備所具有的自診斷和簡單故障處理功能可以減少維護時間和成本。目前,多種現場總線協議在不同應用場合并存發展。DeviceNet以其具有的熱插拔能力、網絡供電、多種通訊方式和容錯能力等特性代表了設備網絡的一種較新的類型。自2003年DeviceNet總線作為中國國家標準實施以來,相關技術的研究和設備的應用開發進入較快的發展時期。
2溫度變送器總體設計溫度測量在工業生產中有著比較為廣泛的應用。具有DeviceNet接口的溫度變送器作為僅限組2的從設2OnlySlaveDevice),其任務是把從傳感器測得的溫度值和狀態邏輯量(是否越限報警)送往網絡,并與網絡主站進行必要的狀態設定和信息交換。
為了保障DeviceNet設備的開放性和標準性,在開發中嚴格遵守DeviceNet2.0協議規范。具有De-viceNet接口的溫度變送器是典型的僅限2組的設備,故要通過使用預定義主從連接組建立與主站之間的連接關系。設備支持輪詢通信方式和網絡交換的數據以I/O信息傳遞。變送器產生I/O輸入報文TemperatureValue和比較得到的Temperaturestate報文信息。所有I/O報文也配有相應的顯式報文。
設備可通過硬件開關設定在不同波特率(125kb/ s、250kh/s、500kh/s)下進行數據傳遞,網絡節點地址(063)可選,提供總線防反接保護和組合狀態指示LED,網絡供電,不支持UCMM.硬件電路以8位單片機AT89C52作為主控制器,實現對整個硬件電路的控制,并擴展8kh動態存儲器6264,以及EPROM27512.實現CAN功能的部分:包括獨立CAN控制器SJA1000,實現CAN總線協議功能;CAN收發器采用82C251,主要考慮其耐壓性能好于82C250;光電隔離器件用60N137.網絡設定部分:采用一個8位DIP開關實現MACID(6位)和波特率(2位)的設定。通過74LS273擴展輸出驅動3個雙色二極管,其中兩個是狀態指示(MS和NS),其他輔助電路:電源電平轉換(MC7805)和防反接電路(IRFD9120);看門狗和掉電保護電路(MAX705)等。
2.2對象建模DeviceNet使用抽象的對象模型描述DeviceNet節點的外部可視行為,存取及交換信息的通用方式和使用的通訊服務系列。DeviceNet節點模型事實上是對象的集合表達。每個對象實例和/或對象分類都有自己的屬性,都能提供服務完成一種特性。其中有的對象類是DeviceNet節點必需的,有的則是可選的。現存的備描述,故將其列入通用設備類型定義(設備類型OOhex)。表1是設計的溫度變送器的外部可視對象模類代碼(hex)對象實例數標識(id連接(C模擬量輸入點連接對象有顯式信息連接和I/O信息連接兩個實例,完成網絡和節點之間的信息交換。DeviceNet對象提供網絡的組態和節點的狀態,包括與DeviceNet物理連接的狀態的分配和釋放。組合對象構造能通過單一連接收發的數據塊。實現I/O信息的輸入數據和報警狀態的封裝,溫度報警線在傳感器側通過按鍵修改設定。模擬量輸入點屬于應用對象,是傳感器這類實際輸入點的接口,可以采樣輸入并將數據存儲在該對象的VALUE屬性中。以該對象實例為例,選擇的屬性如表2.表2屬性ID訪問規則名稱數據類型缺省8設置值數據類型屬性3的數據類型可以通過屬性8來進行設置。
通常對象實例的屬性按設備特性要求選擇,比如標識對象實例屬性就只選取規范中要求的7個必需屬性。
2.3DeviceNet應用層協議的實現設計的軟件部分主要完成應用層協議的實現。包括系統上電后的初始化、例行狀態轉換,設備上線后的信息采集、傳輸和報文的發送、接收等工作。作為僅限2組的從設備,除了MACID重復檢測過程,在設備上線后輪詢的情況下一般只對主設備的請求報文產生應答,而不會主動發送報文。所以,按照面向對象的設計原則,在軟件主循環部分采用了事件驅動的方式,將協議功能按照事件劃分為不同模塊,主程序循環體對代表這些事件的無符號整型變量globalevent各位不停地輪詢。當某個標志位因網絡事件的觸發而被置位的時候,主程序就進入相應的子程序對事件進行響應。
設計為變量較低位對應的事件響應的優先級別較高,依次分別為:設備更新;響應等待超時;I/O連接超時;顯式連接超時;未連接請求;重復MACID檢測;顯式設備描述的列表中設有針對溫度變1送器創建特定的設ubli報文請求;I/在C51編譯環境中,把對象類按‘結構“類型定義。在主程序循環中為了不重復進行同一個事件處理,每次提取事件信息后要復位該事件,參見下面的程序段落。
//頭文件包含;//符號定義;…
…//定義各對象類0;//定義事件位…//定義其他變量//CPU初始化;CAN初始化//各對象類初始化;…//進入工作狀態//復位本事件//數據若能通過檢驗,就進入響應過程//對其他事件處理3結DeviceNet協議并不禁止網絡節點通過外接電源供電,但為了保證較好的通訊質量,建議使用總線供電。無論采用何種形式,強烈要求網絡中只有一點接地,否則就會進入較為明顯的噪聲。這是開發調試初期中很容易忽略的地方。
DeviceNet總線提供同類設備互操作性和互換性的功能,這是通過設備描述實現的。電子數據文檔(EDS)是開發商常用的存儲設備描述的載體,用戶可以通過訪問EDS文件了解設備的基本配置參數和特性。
設計通過調整簡單參數以適應各類溫度傳感器,將測量節點以標準規范接入DeviceNet現場總線。從而方便地與其他設備一起構成測控網絡,實現快速可靠的通訊。