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选用DN1022的DeviceNet总线产品设计方案

0引言随着工业现场底层设备的种类越来越多,功能越来越强大,现场总线技术已经得到了广泛的应用。基于CAN总线的DeviceNet技术,由美国Roc…

0 导言

跟着工业现场底层设备的品种越来越多,功用越来越强壮,现场总线技能现已得到了广泛的运用。根据CAN总线的DeviceNet技能,由美国Rockwell公司提出,并由ODVA(Open DeviceNet Vendors Association)进一步开发并做一致性认证。其凭仗低本钱、高功用、设备级确诊等优异的功用在国际上得到了遍及的选用。DeviceNet协议首要运用于轿车半导体、电气机器、运送传输体系、食物、水处理、冲压与注塑等范畴。1
  
现在开发该协议的方法有:
  (1)向ODVA购买协议标准,自己完结协议开发,此种方法对研制要求高,长处是本钱较低,缺陷是开发时刻较长。
  (2)购买第三方协议包开发。现在市场上一些大的自动化厂商(如德国赫优讯)供给DeviceNet协议包,供货商可向其购买开发。协议开发包的功用全面,但本钱较高、有必定的技能难度。
  (3)购买协议模块。一些自动化厂商(如ANYBUS、赫优讯)供给集成了DeviceNet协议的IC模块,供货商只需求将此IC规划到产品的内部并运用串口等进行一些简略的设置即可。这种方法简洁、开发周期短,缺陷是结构固定、本钱较高。
  (4)协议芯片。DN1022内部集成了DeviceNet协议从站功用,集成度高、封装简略,满意一般的DeviceNet从节点功用要求,并且本钱低、易开发、不受结构约束。234
  介绍了一种根据DN1022芯片的电机保护器DeviceNet从站功用模块的开发,不只完结了现场操控体系对电机重要参数及运转状况等的实时监控,还可完结总线对电机的长途启/停操控,为工业出产带来了很大便当。

1 智能电机保护器的DeviceNet通讯模块开发
 安科瑞电气股份有限公司为改公司的电机保护器开发了一款DeviceNet从站通讯模块,并将其集成在产品内部,完结了外表与通讯模块的一体化结构,十分便于工业现场操控体系的组网设备。改模块的开发根据DeviceNet从站协议芯片DN1022和意法半导体的CPU芯片STM32F051。

1.1 首要芯片介绍
  
1.1.1 操控器
MCU芯片选意图法半导体公司的Cortex™-M0架构内核的32位处理器STM32F051R8T6,时钟频率高达48MHz,内置64 Kb的Flash、8K的RAM、1个12位D/A 转换器 、11个定时器 、5通道 DMA 操控器 、55个高速 I/O口 、2个 I2C 接口、2个USART、时钟办理等多种资源,具有很高的性价比。

1.1.2 DN1022协议芯片
DN1022芯片内置DeviceNet Group2 Only Slave从站协议栈,具有内置的CAN口和DeviceNet处理引擎,高速串行口、并行口和装备口。用户处理器可通过高速串口或许并口和该协议芯片通讯,只需完结一个简略的通讯协议即可。

DN1022技能指标:
  ◆支撑最大64个输入字节,64个输出字节
  ◆支撑POLL(轮询)、COS(状况改动)、CYCLIC(循环)三种数据触发方法
  ◆内置CAN操控器
  ◆芯片供电电压 3.0V-5.5V

1.2 硬件功用框图

DeviceNet从站模块的硬件功用如图1所示。设备上电后,用户CPU从保护器读取对DN1022的装备数据。读取成功并装备完结DN1022后,将DN1022设定为运转态。在运转状况下,保护器与DeviceNet主站间进行数据交互。作业指示灯显现模块CPU的装备、DN1022的初始化及CPU读取保护器数据的状况,网络指示灯显现DeviceNet的网络状况。

图1 DeviceNet从站模块的硬件功用
1.3 DN1022作业原理介绍

(1)装备:设备上电后,用户处理器对DN1022进行装备,进程如图2所示。需求装备的参数有地址、波特率、Network Input衔接长度、Network output衔接长度等。

图2 DN1022装备
  (2)I/O数据交换,进程如图3所示。DN1022内部有一个I/O数据缓冲区,DeviceNet主站与DN1022之间的数据交互是异步进行的。
图3 DeviceNet主站、DN1022、用户CPU间的I/O数据交换
1.4 软件规划
  软件规划用C言语完结。首要包含CPU 的初始化、读保护器装备指令、DN1022装备、保护器与DeviceNet主站间的交互数据等。
软件主程序:
  int main(void)
  {
   CPU_INIT(); //CUP初始化
   disp(1); //CUP正常作业,指示灯闪耀第1下
   read_setting();
  set_1022(); //装备DN1022
   while (1)
   {
   read_master(); //读取实时参数
  PrepareIOrequest(); //给DeviceNet主站上传保护器数据
  ; //犯错反常处理
}
  }
软件流程如图4所示。
图4 DeviceNet模块软件流程
2 DeviceNet组网

现在较遍及的DeviceNet组网方法为主/从衔接,依托主站的办理来完结数据交换。选用的主站有集成了DeviceNet主站功用的PLC、计算机插卡(USB卡、PCI卡)等。尤以PLC的运用最为遍及。下面别离介绍这两种组网方法。

2.1 周建功DeviceNet主站(计算机USB卡)

 周建功USBCAN-E-D主站卡可完结DeviceNet主从站间的通讯。运用上位机软件CANManager for DeviceNet设置主从站的波特率、通讯地址、扫描时刻、延时时刻、数据触发方法(如轮询、状况改动)等参数。周建功主站与安科瑞电气电机保护器(从站)交互I/O数据的软件界面如图5所示。这种方法组网简略、运用方便,特别合适出产与调试。

图5 周建功USBCAN-E-D主站监控
2.2 台达DVP PLC

台达电子DVP系列小型PLC,结合其DeviceNet主站扫描模块DVPDNET_SL,可作为工业现场的DeviceNet主站。结合安科瑞集成有DeviceNet从站功用的ARD电机保护器,进行主从站网络的建立,进程为:
(1)按要求完结主从站的硬件接线。
  (2)运用DeviceNet通讯装备软件DeviceNet Builder 2.00进行组态,如图6所示。完结网络组态后,主站为DNET Scanner,其他为电机保护器从站。
(3)运用编程软件WPLSoft软件进行数据监控。
装备好通讯网络后,可通过监控和设置PLC的相应寄存器来完结主站对从站的办理和操控如图7所示。发动WPLSoft软件后,在设备监控窗口里设置相应寄存器的开始地址和寄存器数量,结合从站的通讯地址表,就能够实时监控从站的电参量等参数。还能够设定寄存器的值,向从站下发指令,完结通讯线长途操控。

图6 DeviceNet通讯装备组态
图7 监控与设置PLC的寄存器数值
3 结束语

根据DeviceNet现场总线技能的智能电机保护器,选用最新的单片机技能,规划体积紧凑,完结了工业进程操控对电动机的长途操控与高效办理。

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