通讯网络
1. 简介
有2种通讯网络，分别是DeviceNet 和工业以太网 以下是几种通讯网络的应用案例 ●DeviceNet
◇主要的远程输入/输出通讯网络 ◇PLC 到现场输入/输出模块的连接 ◇PLC 到变频器的连接
◇机器人到现场输入/输出模块和工艺设备(焊接控制器、打胶机) 的连接 ◇PLC 与人机界面的连接
◇PLC 与线边工具（加注，扭矩控制器）的连接 ●工业以太网
◇PLC 与人机界面的连接 ◇PLC 与上层系统的连接 ◇PLC 与机器人系统的连接
◇PLC 与线边工具（加注，扭矩控制器）的连接
●对于车间现场使用的PLC 处理器，HMI ，机器人，网关模块等智能设备而言，都应该提供串口通讯标准接口用于设备初始设置端口或备用设置端口，这样可以保证系统在出现通讯故障的时候，以串口通讯的方式实现对处理器的配置和编程。从而满足现场工程师对设备的基本设置或通讯功能。在某些特定的情况下，也可以选用基于串口通讯协议的多设备通讯方式
2. DeviceNet
2.1. 概况
●DeviceNet 应作为主要的远程输入/输出通讯网络来使用
●当设备设计具备安全PLC 时，DeviceNet 也可以用于在同一媒介基础上的DeviceNet-Safe 。
DeviceNet-Safe 在DeviceNet 上使用CIP Safety(控制和信息协议) ，包含了信息到达时间保证和数据重新核对的功能。安全输入/输出接口和标准输入/输出接口可能共享同一网络。但是，在以下的分章节里说明了共享DeviceNet 的其它限制条件。
●DeviceNet 各方面的内容应符合开放DeviceNet 供应商协会（ODV A ）准则和规范，Rockwell DeviceNet 媒介设计和安装指导书(Pub. DNET-UM072C-EN-P)和其他所选供应商推荐的接线方法
●应高度关注每个网络段的中继电缆/分支电缆长度和耗电量
●JMC 的控制/项目工程师应在DeviceNet 建设开始前对每个DeviceNet 系统的耗电量和电缆长度作出批准
2.2. DeviceNet扫描器
Rockwell Allen-Bradley DeviceNet扫描器应该用于远程输入/输出接口的通讯。例外情况：机器人自带DeviceNet 通讯扫描器作用于机械臂端装置（如阀门、开关），和一些工艺设备（如打胶控制机器）。
2.3. DeviceNet 波特率
●非安全PLC 架构（安全输入/输出接口）
◇ 非安全PLC 应用的波特率典型设置是125千波特每秒. 优点是网络长度更长而分支电缆长度更短。但是，如果如果某个项目采用DeviceNet-Safe 而只有少部分的设备利用非安全网络，根据 DeviceNet Safe 网络的要求，将波特率同样设置为250千波特每秒要非常谨慎。 例外情况：机器人机械臂端和相关的工艺设备的DeviceNet 通讯网络的波特率应设置为500千波特每秒
◇最长通讯扫描时间应为50毫秒 ●安全PLC 架构（安全输入/输出接口）
◇DeviceNet-Safe 波特率的设置取决于系统安全网络响应时间的要求。对于操作工操作防护点（如：装配工位的操作工光栅），要求进行快速的安全响应以满足阻止危险动作的时间。对于车间的其它区域（如：通过一道门进入夹层中的输送系统），如果危害远离操作防护点，可以允许较长的危险阻止时间
◇DeviceNet-Safe 波特率应设置为250千波特每秒
◇例外情况：机器人机械臂端和工艺设备的DeviceNet 通讯网络的波特率应设置为500千波特每秒
2.4. DeviceNet Node节点要求
●非GuardLogix PLC架构
◇建议每个扫描器的节点数不超过20个（即使DeviceNet 网络架构里允许有64个节点）。将节点数限制在20个可以尽可能地减小网络分支电缆总长度超过最大限制的可能性，并使网络保持在可管理的规模以便于维护和故障消除
◇装置类型和通讯字节数的要求也将决定网络的节点数。一个简单的输入/输出装置可能只要求2字节的通讯，而条形码读取器可能要求20字节的通讯
◇如果要求增加节点，增加1个DeviceNet 扫描器模块。对于节点数超过20个的扫描器模块，要求获得JMC 控制/项目工程师的批准 ●安全PLC 架构
◇最大节点数：20 （波特率：250千波特每秒）。不计算扫描器
◇Maximum safety nodes = 10 (at 250k baud). 最大安全节点数：10 （波特率：250千波特每秒）
◇装置类型和通讯字节数的要求也将决定网络的节点数 ◇每个PLC 的最大安全节点数：50 ◇应使用下表为各个装置设定节点数：
节点地址 设备描述
0 DeviceNet Scanner通讯模块
1－10 保留（可参考用于COS 状态切换设备）
11－20 机器人（与PLC 通讯，不包括其自身外围设备） 21－30 运动控制设备（伺服驱动器，特殊机器人）
31－60
其他设备（IO ，变频器，软启动器，焊机控制器等）
61，维修站（如现场存在） 63
保留（用于某些工厂默认设置DeviceNet 设备）
◇在DeviceNet 中继器的每个终端都应配置1个121欧姆，1/4瓦的端接电阻器
2.5. DeviceNet 电缆要求
●使用JMC“认证配件清单”里批准的DeviceNet 中继电缆，分支电缆，以及相关的T 和连接器
●中继电缆应采用“粗”缆。例外情况：高挠曲运用应采用“细”缆或等同于“粗”缆的认证过的高挠曲电缆。如果“细”缆用在中继器的高挠曲运用上，中继器末端的电流不能超过“细”缆额定电流（3安培）
●应使用DeviceNet 模制电缆。例外情况应获得JMC 负责的控制/项目工程师的批准。 ●接进/出控制箱应使用DeviceNet 专用插座。控制箱的NEMA/IP外壳防护等级不应妥协 ●控制箱上插座间要留有合适的空间以方便DeviceNet 电缆的连接和断开
●应避免对电缆进行不必要的拉紧和严重弯曲。注意：弯曲弧度不能少于电缆直径的10倍 ●应在主控制面板上提供给每个网络连接一个诊断监视器而不会使网络中断的方法。可能是在主控制面板上设置诊断监视器专用插座或是附近T 形分支的未启用的接口，这个接口上覆盖着防护盖帽
●注意：直接连接到主控制面板插座上的T 形分支是不能接受的。过去的做法已经证明中继电缆的应力使之成为一个常见的失效点
2.6. DeviceNet Cable Layout DeviceNet电缆布置
●中继拓扑结构：
中继拓扑结构可能包括连接到设备的直接分线、T 形分支的单一支线，或使用接头盒实现1个T 形分支下的多节点连接。节点也有可能在1条分线上呈菊花链连接。但是，将支线总长度限制在6米内是很重要的
●计算网络通讯距离：
计算总通讯距离时，下图显示了两个终端电阻之间的最大通讯距离。但是，大部分实际安装中很可能会把终端器直接连接至最后一个T 形分支或接头的末端。这种情况下，必须在通讯距离计算中使用最后一个设备的支线长度进行计算，而不是T 形分支与终端电阻之间的
距离
●计算累计支线长度：
以下案例在中继器上使用了4个DNet T形分支，其中2个分支上设置了多接口的接头盒。累计支线长度是42米。该网络可以实现125千波特每秒（最长长度156米）或250千波特每秒（最长长度78米）数据传输率。但是，该网络无法支持500千波特每秒的数据传输率（最长长度39米）
◇DeviceNet 电缆的额定电压一般设定为300V(行业内也有可能使用额定电压为600V 的电缆，这种电缆必须获得ODV A 的认证) 。中继电缆和支线电缆都应离电源电缆最短76mm 以上
2.7. DeviceNet 电缆长度
●电缆长度应严格遵守ODV A 规范。规范如下：
通讯速率
125k bits/sec
250k bits/sec 500k bits/sec 中继“粗”缆最大长度 500m (1640 ft)250m (820 ft) 100m (328 ft) 中继“细”缆最大长度 100m (328 ft) 100m (328 ft) 100m (328 ft) 支线电缆最大长度 6m (20 ft) 6m (20 ft) 6m (20 ft) 累计支线电缆长度
156m (512 ft)
78m (256 ft)
39m (128 ft)
◇中继电缆长度不能超过上表显示的适用波特率下的规定值
◇单根支线电缆的最大长度是6米。注意：这是设备接出中继线的最长距离
◇整个DeviceNet 总线系统的最大累计支线电缆长度不能超过上表显示的适用波特率下的规定值
2.8. DeviceNet 网络电缆标记
●电缆两端应标记源设备标识和目标设备标识。一般标为 源设备-目标设备 ●根据……对DeviceNet 电缆进行标记（将在下一版标准里定义）
2.9. DeviceNet 电源
●DeviceNet 网络24V 直流电的供电电源应该是一个100V A 的二级电源或者更大的电源（比如10安培的电源），并且有供电支线连接到网络，该供电支线设有一个额定电流不超过4安培的断路开关。这个断路开关必须满足UL489要求（不能仅仅是增加一个过电流断路装置）
●如果通讯网络连有1个以上的电源（为了补偿长距离压降），从2个电源一起接出V-线，但是不接V+线。同样，不要把第二电源的V-线跳接到屏蔽线。第一电源的V-线已经与屏蔽线连接实现接地
●通讯电缆的长度不要超过Rockwell 在其DeviceNet 介质设计和安装指导书DNET-UM072C-EN-P 里所提供的额定电流值建议的长度。例如：在网络建设起始阶段采用单个电源供电的情况下，2.14安培时粗缆最大长度140米，3.59安培时粗缆最大长度80米
2.10. D eviceNet 系统接地
●每个网络的DeviceNet 总线系统只能在一个地方接地
●DeviceNet 网络应在指定的屏蔽线端口用1根10mm 的绿/黄色导线接地
●屏蔽线端口也应该与V-端口跳接。DeviceNet 24V直流电电源的零线与V-端口连接。为防止接地回路，不要把DeviceNet 24V直流电电源的零线直接接地。电源零线与V-线连接，经V-线接地。这样的接线方式实现了单点接地。对于有1个以上电源的DeviceNet 网络，附加的电源接头或电源的接地端口不能另行接地
●固定或安装DeviceNet 节点不应另行接地。DeviceNet 节点绝不能（内部或外部）直接与V-线和屏蔽线接地。注意：如果以这种方式接地，将导致接地回路和系统运行不稳定 ●为保证良好的接地效果，网络的屏蔽线和排扰线应采用25mm （1英寸）粗的铜网线或10mm2 线，最大长度不超过3米
3. 工业以太网
●设备层的以太网网络指的是PFCN-IECN （车间现场控制网络-工业以太网控制网络） ●以太网/信息协议的清晰信息被用来实现PLC 到上层系统的沟通，以进行数据建立，故障信息，停机数据和程序的获取（上传-下载-比较）。也可以用于实现维护工作站点进入PLC 和人机界面。这种传输无时间限制（清晰信息传输），它是一种使用TCP （传输控制协议）的点对点的传输，有时候也被称为“绿色”通道
●工业以太网/信息协议控制信号传输是基于标准以太网的UDP/IP(用户数据报协议/互联网协议) ，利用叫作“通用工业协议（CIP ）”的开放式的运用协议. 它适用于PLC 到PLC 、PLC 到HMI 的点对点传输。这样的传输方式被用于有时间限制的（隐形信息传输）实时输入/输出控制，有时候也被称为“红色”通道。限时信息交换是基于信息生成/消化模式，即设备传输数据（信息生成），与此同时很多潜在的接收设备消化这些数据。 EtherNet/IP实时输入/输出“红色通道”
●传输速度是10/100 Mbps.
通讯网络
1. 简介
有2种通讯网络，分别是DeviceNet 和工业以太网 以下是几种通讯网络的应用案例 ●DeviceNet
◇主要的远程输入/输出通讯网络 ◇PLC 到现场输入/输出模块的连接 ◇PLC 到变频器的连接
◇机器人到现场输入/输出模块和工艺设备(焊接控制器、打胶机) 的连接 ◇PLC 与人机界面的连接
◇PLC 与线边工具（加注，扭矩控制器）的连接 ●工业以太网
◇PLC 与人机界面的连接 ◇PLC 与上层系统的连接 ◇PLC 与机器人系统的连接
◇PLC 与线边工具（加注，扭矩控制器）的连接
●对于车间现场使用的PLC 处理器，HMI ，机器人，网关模块等智能设备而言，都应该提供串口通讯标准接口用于设备初始设置端口或备用设置端口，这样可以保证系统在出现通讯故障的时候，以串口通讯的方式实现对处理器的配置和编程。从而满足现场工程师对设备的基本设置或通讯功能。在某些特定的情况下，也可以选用基于串口通讯协议的多设备通讯方式
2. DeviceNet
2.1. 概况
●DeviceNet 应作为主要的远程输入/输出通讯网络来使用
●当设备设计具备安全PLC 时，DeviceNet 也可以用于在同一媒介基础上的DeviceNet-Safe 。
DeviceNet-Safe 在DeviceNet 上使用CIP Safety(控制和信息协议) ，包含了信息到达时间保证和数据重新核对的功能。安全输入/输出接口和标准输入/输出接口可能共享同一网络。但是，在以下的分章节里说明了共享DeviceNet 的其它限制条件。
●DeviceNet 各方面的内容应符合开放DeviceNet 供应商协会（ODV A ）准则和规范，Rockwell DeviceNet 媒介设计和安装指导书(Pub. DNET-UM072C-EN-P)和其他所选供应商推荐的接线方法
●应高度关注每个网络段的中继电缆/分支电缆长度和耗电量
●JMC 的控制/项目工程师应在DeviceNet 建设开始前对每个DeviceNet 系统的耗电量和电缆长度作出批准
2.2. DeviceNet扫描器
Rockwell Allen-Bradley DeviceNet扫描器应该用于远程输入/输出接口的通讯。例外情况：机器人自带DeviceNet 通讯扫描器作用于机械臂端装置（如阀门、开关），和一些工艺设备（如打胶控制机器）。
2.3. DeviceNet 波特率
●非安全PLC 架构（安全输入/输出接口）
◇ 非安全PLC 应用的波特率典型设置是125千波特每秒. 优点是网络长度更长而分支电缆长度更短。但是，如果如果某个项目采用DeviceNet-Safe 而只有少部分的设备利用非安全网络，根据 DeviceNet Safe 网络的要求，将波特率同样设置为250千波特每秒要非常谨慎。 例外情况：机器人机械臂端和相关的工艺设备的DeviceNet 通讯网络的波特率应设置为500千波特每秒
◇最长通讯扫描时间应为50毫秒 ●安全PLC 架构（安全输入/输出接口）
◇DeviceNet-Safe 波特率的设置取决于系统安全网络响应时间的要求。对于操作工操作防护点（如：装配工位的操作工光栅），要求进行快速的安全响应以满足阻止危险动作的时间。对于车间的其它区域（如：通过一道门进入夹层中的输送系统），如果危害远离操作防护点，可以允许较长的危险阻止时间
◇DeviceNet-Safe 波特率应设置为250千波特每秒
◇例外情况：机器人机械臂端和工艺设备的DeviceNet 通讯网络的波特率应设置为500千波特每秒
2.4. DeviceNet Node节点要求
●非GuardLogix PLC架构
◇建议每个扫描器的节点数不超过20个（即使DeviceNet 网络架构里允许有64个节点）。将节点数限制在20个可以尽可能地减小网络分支电缆总长度超过最大限制的可能性，并使网络保持在可管理的规模以便于维护和故障消除
◇装置类型和通讯字节数的要求也将决定网络的节点数。一个简单的输入/输出装置可能只要求2字节的通讯，而条形码读取器可能要求20字节的通讯
◇如果要求增加节点，增加1个DeviceNet 扫描器模块。对于节点数超过20个的扫描器模块，要求获得JMC 控制/项目工程师的批准 ●安全PLC 架构
◇最大节点数：20 （波特率：250千波特每秒）。不计算扫描器
◇Maximum safety nodes = 10 (at 250k baud). 最大安全节点数：10 （波特率：250千波特每秒）
◇装置类型和通讯字节数的要求也将决定网络的节点数 ◇每个PLC 的最大安全节点数：50 ◇应使用下表为各个装置设定节点数：
节点地址 设备描述
0 DeviceNet Scanner通讯模块
1－10 保留（可参考用于COS 状态切换设备）
11－20 机器人（与PLC 通讯，不包括其自身外围设备） 21－30 运动控制设备（伺服驱动器，特殊机器人）
31－60
其他设备（IO ，变频器，软启动器，焊机控制器等）
61，维修站（如现场存在） 63
保留（用于某些工厂默认设置DeviceNet 设备）
◇在DeviceNet 中继器的每个终端都应配置1个121欧姆，1/4瓦的端接电阻器
2.5. DeviceNet 电缆要求
●使用JMC“认证配件清单”里批准的DeviceNet 中继电缆，分支电缆，以及相关的T 和连接器
●中继电缆应采用“粗”缆。例外情况：高挠曲运用应采用“细”缆或等同于“粗”缆的认证过的高挠曲电缆。如果“细”缆用在中继器的高挠曲运用上，中继器末端的电流不能超过“细”缆额定电流（3安培）
●应使用DeviceNet 模制电缆。例外情况应获得JMC 负责的控制/项目工程师的批准。 ●接进/出控制箱应使用DeviceNet 专用插座。控制箱的NEMA/IP外壳防护等级不应妥协 ●控制箱上插座间要留有合适的空间以方便DeviceNet 电缆的连接和断开
●应避免对电缆进行不必要的拉紧和严重弯曲。注意：弯曲弧度不能少于电缆直径的10倍 ●应在主控制面板上提供给每个网络连接一个诊断监视器而不会使网络中断的方法。可能是在主控制面板上设置诊断监视器专用插座或是附近T 形分支的未启用的接口，这个接口上覆盖着防护盖帽
●注意：直接连接到主控制面板插座上的T 形分支是不能接受的。过去的做法已经证明中继电缆的应力使之成为一个常见的失效点
2.6. DeviceNet Cable Layout DeviceNet电缆布置
●中继拓扑结构：
中继拓扑结构可能包括连接到设备的直接分线、T 形分支的单一支线，或使用接头盒实现1个T 形分支下的多节点连接。节点也有可能在1条分线上呈菊花链连接。但是，将支线总长度限制在6米内是很重要的
●计算网络通讯距离：
计算总通讯距离时，下图显示了两个终端电阻之间的最大通讯距离。但是，大部分实际安装中很可能会把终端器直接连接至最后一个T 形分支或接头的末端。这种情况下，必须在通讯距离计算中使用最后一个设备的支线长度进行计算，而不是T 形分支与终端电阻之间的
距离
●计算累计支线长度：
以下案例在中继器上使用了4个DNet T形分支，其中2个分支上设置了多接口的接头盒。累计支线长度是42米。该网络可以实现125千波特每秒（最长长度156米）或250千波特每秒（最长长度78米）数据传输率。但是，该网络无法支持500千波特每秒的数据传输率（最长长度39米）
◇DeviceNet 电缆的额定电压一般设定为300V(行业内也有可能使用额定电压为600V 的电缆，这种电缆必须获得ODV A 的认证) 。中继电缆和支线电缆都应离电源电缆最短76mm 以上
2.7. DeviceNet 电缆长度
●电缆长度应严格遵守ODV A 规范。规范如下：
通讯速率
125k bits/sec
250k bits/sec 500k bits/sec 中继“粗”缆最大长度 500m (1640 ft)250m (820 ft) 100m (328 ft) 中继“细”缆最大长度 100m (328 ft) 100m (328 ft) 100m (328 ft) 支线电缆最大长度 6m (20 ft) 6m (20 ft) 6m (20 ft) 累计支线电缆长度
156m (512 ft)
78m (256 ft)
39m (128 ft)
◇中继电缆长度不能超过上表显示的适用波特率下的规定值
◇单根支线电缆的最大长度是6米。注意：这是设备接出中继线的最长距离
◇整个DeviceNet 总线系统的最大累计支线电缆长度不能超过上表显示的适用波特率下的规定值
2.8. DeviceNet 网络电缆标记
●电缆两端应标记源设备标识和目标设备标识。一般标为 源设备-目标设备 ●根据……对DeviceNet 电缆进行标记（将在下一版标准里定义）
2.9. DeviceNet 电源
●DeviceNet 网络24V 直流电的供电电源应该是一个100V A 的二级电源或者更大的电源（比如10安培的电源），并且有供电支线连接到网络，该供电支线设有一个额定电流不超过4安培的断路开关。这个断路开关必须满足UL489要求（不能仅仅是增加一个过电流断路装置）
●如果通讯网络连有1个以上的电源（为了补偿长距离压降），从2个电源一起接出V-线，但是不接V+线。同样，不要把第二电源的V-线跳接到屏蔽线。第一电源的V-线已经与屏蔽线连接实现接地
●通讯电缆的长度不要超过Rockwell 在其DeviceNet 介质设计和安装指导书DNET-UM072C-EN-P 里所提供的额定电流值建议的长度。例如：在网络建设起始阶段采用单个电源供电的情况下，2.14安培时粗缆最大长度140米，3.59安培时粗缆最大长度80米
2.10. D eviceNet 系统接地
●每个网络的DeviceNet 总线系统只能在一个地方接地
●DeviceNet 网络应在指定的屏蔽线端口用1根10mm 的绿/黄色导线接地
●屏蔽线端口也应该与V-端口跳接。DeviceNet 24V直流电电源的零线与V-端口连接。为防止接地回路，不要把DeviceNet 24V直流电电源的零线直接接地。电源零线与V-线连接，经V-线接地。这样的接线方式实现了单点接地。对于有1个以上电源的DeviceNet 网络，附加的电源接头或电源的接地端口不能另行接地
●固定或安装DeviceNet 节点不应另行接地。DeviceNet 节点绝不能（内部或外部）直接与V-线和屏蔽线接地。注意：如果以这种方式接地，将导致接地回路和系统运行不稳定 ●为保证良好的接地效果，网络的屏蔽线和排扰线应采用25mm （1英寸）粗的铜网线或10mm2 线，最大长度不超过3米
3. 工业以太网
●设备层的以太网网络指的是PFCN-IECN （车间现场控制网络-工业以太网控制网络） ●以太网/信息协议的清晰信息被用来实现PLC 到上层系统的沟通，以进行数据建立，故障信息，停机数据和程序的获取（上传-下载-比较）。也可以用于实现维护工作站点进入PLC 和人机界面。这种传输无时间限制（清晰信息传输），它是一种使用TCP （传输控制协议）的点对点的传输，有时候也被称为“绿色”通道
●工业以太网/信息协议控制信号传输是基于标准以太网的UDP/IP(用户数据报协议/互联网协议) ，利用叫作“通用工业协议（CIP ）”的开放式的运用协议. 它适用于PLC 到PLC 、PLC 到HMI 的点对点传输。这样的传输方式被用于有时间限制的（隐形信息传输）实时输入/输出控制，有时候也被称为“红色”通道。限时信息交换是基于信息生成/消化模式，即设备传输数据（信息生成），与此同时很多潜在的接收设备消化这些数据。 EtherNet/IP实时输入/输出“红色通道”
●传输速度是10/100 Mbps.