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內容描述：	以基于CAN的DeviceNet技術為基礎，采用DeviceNet從站協議芯片DN1022和意法半導體公司的32位單片機STM32F051R8T6為智能電機保護器設計了一款DeviceNet從站模塊，并介紹了DeviceNet網絡應用系統構建方法。
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* 所屬類別： (不超過20項)	電源產品分類： UPS電源穩壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發電機組開關電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫療電源家電電源便攜式電源充電機(器) 勵磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測變壓器傳感器軸流風機電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽能(光伏發電) 風能發電潮汐發電水利發電燃料電池其他類：其他
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* 內容：	<P align=right>張士全袁虎陸偉青 </P> <P align=right>（安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801） </P> <P>    <STRONG>摘要：</STRONG> 以基于CAN的DeviceNet技術為基礎，采用DeviceNet從站協議芯片DN1022和意法半導體公司的32位單片機STM32F051R8T6為智能電機保護器設計了一款DeviceNet從站模塊，并介紹了DeviceNet網絡應用系統構建方法。 </P> <P>    <STRONG>0 引言 </STRONG></P> <P>    隨著工業現場底層設備的種類越來越多，功能越來越強大，現場總線技術已經得到了廣泛的應用。基于CAN總線的DeviceNet技術，由美國Rockwell公司提出，并由ODVA（Open DeviceNet Vendors Association）進一步開發并做一致性認證。其憑借低成本、高性能、設備級診斷等優異的性能在國際上得到了普遍的采用。DeviceNet協議主要應用于汽車、半導體、電氣機器、運送傳輸系統、食品、水處理、沖壓與注塑等領域。<SUP>[1] </SUP></P> <P>    <STRONG>目前開發該協議的方式有： </STRONG></P> <P>    （1）向ODVA購買協議規范，自己完成協議開發，此種方式對研發要求高，優點是成本較低，缺點是開發時間較長。 </P> <P>    （2）購買第三方協議包開發。現在市場上一些大的自動化廠商（如德國赫優訊）提供DeviceNet協議包，供應商可向其購買開發。協議開發包的功能全面，但成本較高、有一定的技術難度。 </P> <P>    （3）購買協議模塊。一些自動化廠商（如ANYBUS、赫優訊）提供集成了DeviceNet協議的IC模塊，供應商只需要將此IC設計到產品的內部并利用串口等進行一些簡單的設置即可。這種方式簡便、開發周期短，缺點是結構固定、成本較高。 </P> <P>    （4）協議芯片。DN1022內部集成了DeviceNet協議從站功能，集成度高、封裝簡單，滿足一般的DeviceNet從節點功能要求，而且成本低、易開發、不受結構限制。<SUP>[2][3][4]</SUP> </P> <P>    介紹了一種基于DN1022芯片的電機保護器DeviceNet從站功能模塊的開發，不僅實現了現場控制系統對電機重要參數及運行狀態等的實時監控，還可完成總線對電機的遠程啟/停控制，為工業生產帶來了很大便利。 </P> <P>    <STRONG>1 智能電機保護器的DeviceNet通訊模塊開發 </STRONG></P> <P>    安科瑞電氣股份有限公司為改公司的電機保護器開發了一款DeviceNet從站通訊模塊，并將其集成在產品內部，實現了儀表與通訊模塊的一體化結構，非常便于工業現場控制系統的組網安裝。改模塊的開發基于DeviceNet從站協議芯片DN1022和意法半導體的CPU芯片STM32F051。 </P> <P>    1.1 主要芯片介紹 </P> <P>    1.1.1 控制器 </P> <P>    MCU芯片采用意法半導體公司的Cortex™-M0架構內核的32位處理器STM32F051R8T6，時鐘頻率高達48MHz，內置64 Kb的Flash、8K的RAM、1個12位D/A 轉換器、11個定時器、5通道 DMA 控制器、55個高速 I/O口、2個 I2C 接口、2個USART、時鐘管理等多種資源，具有很高的性價比。 </P> <P>    1.1.2 DN1022協議芯片 </P> <P>    DN1022芯片內置DeviceNet Group2 Only Slave從站協議棧,具有內置的CAN口和DeviceNet處理引擎，高速串行口、并行口和配置口。用戶處理器可通過高速串口或者并口和該協議芯片通信，只需實現一個簡單的通信協議即可。<SUP>[5] </SUP></P> <P>    <STRONG>DN1022技術指標： </STRONG></P> <P>    ◆支持最大64個輸入字節，64個輸出字節 </P> <P>    ◆支持POLL(輪詢)、COS（狀態改變）、CYCLIC(循環)三種數據觸發方式 </P> <P>    ◆內置CAN控制器 </P> <P>    ◆芯片供電電壓 3.0V-5.5V </P> <P>    1.2 硬件功能框圖 </P> <P>    DeviceNet從站模塊的硬件功能如圖1所示。設備上電后，用戶CPU從保護器讀取對DN1022的配置數據。讀取成功并配置完成DN1022后，將DN1022設定為運行態。在運行狀態下，保護器與DeviceNet主站間進行數據交互。工作指示燈顯示模塊CPU的配置、DN1022的初始化及CPU讀取保護器數據的狀態，網絡指示燈顯示DeviceNet的網絡狀態。 </P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; WIDTH: 397px; PADDING-RIGHT: 0px; HEIGHT: 296px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/6(17).jpg"></P> <P align=center>圖1 DeviceNet從站模塊的硬件功能 </P> <P>    1.3 DN1022工作原理介紹 </P> <P>    （1）配置：設備上電后，用戶處理器對DN1022進行配置，過程如圖2所示。需要配置的參數有地址、波特率、Network Input連接長度、Network output連接長度等。 </P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; WIDTH: 430px; PADDING-RIGHT: 0px; HEIGHT: 71px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/7(9).jpg"></P> <P align=center>圖2 DN1022配置 </P> <P>    （2）I/O數據交換，過程如圖3所示。DN1022內部有一個I/O數據緩沖區，DeviceNet主站與DN1022之間的數據交互是異步進行的。 </P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/8(6).jpg"></P> <P align=center>圖3 DeviceNet主站、DN1022、用戶CPU間的I/O數據交換 </P> <P>    1.4 軟件設計 </P> <P>    軟件設計用C語言完成。主要包括CPU 的初始化、讀保護器配置命令、DN1022配置、保護器與DeviceNet主站間的交互數據等。 </P> <P>    軟件主程序： </P> <P>    int main(void) </P> <P>    { </P> <P>    CPU_INIT(); //CUP初始化 </P> <P>    disp(1); //CUP正常工作，指示燈閃爍第1下 </P> <P>    read_setting(); </P> <P>    set_1022(); //配置DN1022 </P> <P>    while (1) </P> <P>    { </P> <P>    read_master(); //讀取實時參數 </P> <P>    PrepareIOrequest(); //給DeviceNet主站上傳保護器數據 </P> <P>    ； //出錯異常處理 </P> <P>    } </P> <P>    } </P> <P>    軟件流程如圖4所示。 {$page$}</P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/9(4).jpg"></P> <P align=center>圖4 DeviceNet模塊軟件流程 </P> <P>    <STRONG>2 DeviceNet組網 </STRONG></P> <P>    目前較普遍的DeviceNet組網方式為主/從連接，依靠主站的管理來完成數據交換。采用的主站有集成了DeviceNet主站功能的PLC、計算機插卡（USB卡、PCI卡）等。尤以PLC的使用最為普遍。下面分別介紹這兩種組網方式。 </P> <P>    2.1 周立功DeviceNet主站（計算機USB卡） </P> <P>    周立功USBCAN-E-D主站卡可實現DeviceNet主從站間的通訊。利用上位機軟件CANManager for DeviceNet設置主從站的波特率、通訊地址、掃描時間、延時時間、數據觸發方式（如輪詢、狀態改變）等參數。周立功主站與安科瑞電氣電機保護器（從站）交互I/O數據的軟件界面如圖5所示。這種方式組網簡單、使用方便，特別適合生產與調試。 </P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/10(5).jpg"></P> <P align=center>圖5 周立功USBCAN-E-D主站監控 </P> <P>    2.2 臺達DVP PLC </P> <P>    臺達電子DVP系列小型PLC，結合其DeviceNet主站掃描模塊DVPDNET_SL，可作為工業現場的DeviceNet主站。結合安科瑞集成有DeviceNet從站功能的ARD電機保護器，進行主從站網絡的搭建，步驟為： </P> <P>    （1）按要求完成主從站的硬件接線。 </P> <P>    （2）利用DeviceNet通訊配置軟件DeviceNet Builder 2.00進行組態，如圖6所示。完成網絡組態后，主站為DNET Scanner，其余為電機保護器從站。 </P> <P>    （3）利用編程軟件WPLSoft軟件進行數據監控。 </P> <P>    配置好通訊網絡后，可通過監控和設置PLC的相應寄存器來完成主站對從站的管理和控制如圖7所示。啟動WPLSoft軟件后，在裝置監控窗口里設置相應寄存器的起始地址和寄存器數量，結合從站的通訊地址表，就可以實時監控從站的電參量等參數。還可以設定寄存器的值，向從站下發命令，實現通信線遠程控制。 </P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; WIDTH: 506px; PADDING-RIGHT: 0px; HEIGHT: 308px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/11(5).jpg" width=590 height=325></P> <P align=center>圖6 DeviceNet通訊配置組態 </P> <P align=center><IMG style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 20px; LIST-STYLE-TYPE: none; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; WIDTH: 504px; PADDING-RIGHT: 0px; HEIGHT: 350px; FONT-SIZE: 12px; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-TOP: 0px" alt="" src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/12(5).jpg" width=584 height=368></P> <P align=center>圖7 監控與設置PLC的寄存器數值 </P> <P>    <STRONG>3 結束語 </STRONG></P> <P>    基于DeviceNet現場總線技術的智能電機保護器，采用最新的單片機技術，設計體積緊湊，實現了工業過程控制對電動機的遠程控制與高效管理。 </P> <P>    <STRONG>參考文獻： </STRONG></P> <P>    [1]李正軍，現場總線與工業以太網及其應用技術，機械工業出版社，2013. </P> <P>    [2] ODVA DeviceNet Specification，2013. </P> <P>    [3]李二強，全惠敏，周琴，王興剛，智能斷路器DeviceNet 通信模塊設計與實現,2011. </P> <P>    [4]張戟，程旻，謝劍英，基于現場總線DeviceNet的智能設備開發指南 2004. </P> <P>    [5] DN1022使用手冊，上海泗博自動化技術有限公司，2013. <SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>