控制和自動(dòng)化層是一個(gè)開(kāi)放型的現(xiàn)代化控制網(wǎng)絡(luò)，它滿足連接PLC處理器、I/O、計(jì)算機(jī)、操作員界面以及其他智能設(shè)備所需的實(shí)時(shí)、高信息吞吐量應(yīng)用的要求。通過(guò)使用生產(chǎn)者/用戶模式，控制網(wǎng)絡(luò)具備I/O網(wǎng)絡(luò)和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的功能，同時(shí)也提供這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高速性能。
　　 ControlNet是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò)，它作為控制器和I/O設(shè)備之間一條高速通信鏈路（數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)5 Mb/s），為對(duì)等通信提供實(shí)時(shí)控制和報(bào)文傳送服務(wù)。它對(duì)于同一鏈路上的I/O、實(shí)時(shí)互鎖、對(duì)等通信報(bào)文傳送和編程操作，均具有相同的帶寬；對(duì)于離散和連續(xù)過(guò)程控制，均具有確定性和重復(fù)性；可對(duì)輸入數(shù)據(jù)和對(duì)等通信數(shù)據(jù)進(jìn)行多信道廣播。
　　 信息層采用現(xiàn)在最流行的以太網(wǎng)，它將控制系統(tǒng)與監(jiān)視和信息管理系統(tǒng)集成起來(lái)。通過(guò)以太網(wǎng)，用于監(jiān)控的可編程控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)工作站以及高級(jí)商用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以存取設(shè)備層和控制層的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，這樣的信息可用于數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、計(jì)劃管理、統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制、遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)、生產(chǎn)流程以及物料跟蹤等。
　　 2 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
　　 在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)中，不僅要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備完成本地的控制、監(jiān)視、診斷等任務(wù)，還要能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他控制設(shè)備及PLC進(jìn)行對(duì)等通信，因此現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多設(shè)計(jì)成內(nèi)置智能式。基于這樣的現(xiàn)狀，美國(guó)Rockwell Automation公司于1994年推出了DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低成本高性能的工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。DeviceNet具有如下特點(diǎn)：
　　 （1） DeviceNet基于CANBUS技術(shù)，它可連接開(kāi)關(guān)、變頻調(diào)速設(shè)備、固態(tài)過(guò)載保護(hù)裝置、條形碼閱讀器、I/O和人機(jī)界面等，傳輸速率為125~500kb/s，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)是64個(gè)，干線長(zhǎng)度100~500m。
　　 （2） DeviceNet使用的通信模式是：生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer）。該模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)存取同一源數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)通信效率更高；采用多信道廣播信息發(fā)送方式，各個(gè)客戶可在同一時(shí)間接收到生產(chǎn)者所發(fā)送的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)利用率更高。生產(chǎn)者/客戶模式與傳統(tǒng)的“源/目的”通信模式相比，前者采用多信道廣播式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同步化，網(wǎng)絡(luò)效率高；后者采用應(yīng)答式，如果要向多個(gè)設(shè)備傳送信息，則需要對(duì)這些設(shè)備分別進(jìn)行“呼”、“應(yīng)”通信，即使是同一信息，也需要制造多個(gè)信息包，這樣，增加了網(wǎng)絡(luò)的通信量，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度受限制，難以滿足高速的、對(duì)時(shí)間苛求的實(shí)時(shí)控制。
　　 （3） 設(shè)備可互換性。各個(gè)銷售商所生產(chǎn)的符合DeviceNet網(wǎng)絡(luò)和行規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單裝置（如按鈕、電機(jī)起動(dòng)器、光電傳感器、限位開(kāi)關(guān)等）都可以互換，為用戶提供靈活性和選擇性。

[NextPage]
　　 （4） DeviceNet上的設(shè)備可以隨時(shí)連接或斷開(kāi)，而不會(huì)影響網(wǎng)上其他設(shè)備的運(yùn)行，方便維護(hù)和減少維修費(fèi)用，也便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和改造。
　　 （5） DeviceNet上網(wǎng)的設(shè)備安裝比傳統(tǒng)的I/O布線更加節(jié)省費(fèi)用，尤其是當(dāng)設(shè)備分布在幾百米范圍內(nèi)時(shí)，更有助于降低布線安裝成本。
　　 （6） 利用RSNetwork for DeviceNet軟件可方便地對(duì)網(wǎng)上設(shè)備進(jìn)行配置、測(cè)試和管理。網(wǎng)上設(shè)備以圖形方式顯示工作狀態(tài)，一目了然。
　　 3 變頻器與DeviceNet的連接
　　 DeviceNet變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，各種拖動(dòng)裝置通過(guò)DeviceNet通信模塊1203﹒GK5（也可選擇內(nèi)置式的1336﹒GM5通信模板  連接到DeviceNet上，可編程控制器通過(guò)掃描模塊SDN去獲取網(wǎng)上信息及控制網(wǎng)上設(shè)備；而運(yùn)行RSNetwork for DeviceNet軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)，則可通過(guò)接口模塊KFD去組態(tài)及管理網(wǎng)絡(luò)。
　　 1305、1336、1557是幾種不同系列的變頻器，可直接控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，如啟停、加減速、調(diào)速、故障診斷、保護(hù)等。
　　 Panel View是人機(jī)界面操作終端，它可取代現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)按鈕、顯示儀表等；通過(guò)Panel Builder軟件組態(tài)，建立Tag與PLC數(shù)據(jù)文件交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)上設(shè)備操作、狀態(tài)顯示、故障報(bào)警等功能。
　　 DeviceNet掃描器作為PLC和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的接口，其作用是進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)的采樣和格式轉(zhuǎn)換。當(dāng)用RSNetwork for DeviceNet軟件將網(wǎng)上某些設(shè)備指定由具體的一臺(tái)掃描器監(jiān)控后，該臺(tái)SDN所屬的PLC處理器運(yùn)行時(shí)，SDN依次掃描各設(shè)備，采樣其參數(shù)，轉(zhuǎn)換成PLC接受的數(shù)據(jù)格式供PLC處理器讀取，并將PLC處理器處理后的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各設(shè)備可以接受的格式。這種將傳統(tǒng)的PLC的循環(huán)掃描工作分成專司數(shù)據(jù)處理的處理器和負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、發(fā)送、緩沖及格式轉(zhuǎn)換的掃描器的方式，能使整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)方便，通用性加強(qiáng)；同時(shí)，處理器和掃描器并行工作也使處理器的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)時(shí)間縮短，有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。

[NextPage]
　　 4 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上變頻器的控制
　　 圖3是PLC5通過(guò)掃描器、DeviceNet接口模塊和1336Plus變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的示意圖。信息交換有兩種方式：一種是通過(guò)映射（Map），最多允許10個(gè)字的輸入和10個(gè)字的輸出；映射方式可將網(wǎng)上多臺(tái)設(shè)備的某些信息映射到掃描器的同一緩沖區(qū)間，再通過(guò)塊傳送指令與PLC交換，也就是說(shuō)，PLC通過(guò)同一條塊傳送指令就可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)上多臺(tái)設(shè)備的操作。另一種是對(duì)確定信息（explicit message）的交換，如對(duì)變頻器參數(shù)的讀寫等，是使用64個(gè)字長(zhǎng)的BTR和BTW指令直接對(duì)網(wǎng)上設(shè)備進(jìn)行操作；這種方式只能是針對(duì)某一臺(tái)設(shè)備，但可交換該設(shè)備所有信息。

　　 圖3中，映射輸出Word 0 包括啟動(dòng)、停止、清錯(cuò)、正反轉(zhuǎn)、加減速、選擇哪個(gè)頻率作設(shè)定頻率等控制位，設(shè)置對(duì)應(yīng)的位就可使變頻器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作；Word 1 存放的是變頻器設(shè)定工作頻率。映射輸入Word 0 將變頻器使能、達(dá)速、運(yùn)行、加減速、出錯(cuò)等狀態(tài)信息反饋給PLC，Word 1 存放的是變頻器實(shí)際工作頻率。Databbbb A~D和變頻器上的Data In/Out A~D對(duì)應(yīng)，由變頻器設(shè)定哪些參數(shù)與其連接，從而實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)這些參數(shù)的讀寫；將變頻器的常用監(jiān)控參數(shù)，如加減速時(shí)間、多個(gè)預(yù)置頻率、實(shí)際輸出電流電壓、故障代碼等參數(shù)設(shè)定到Data In/Out上，則結(jié)合Word 0和Word 1，通過(guò)映射方式，PLC對(duì)變頻器就可實(shí)現(xiàn)一般功能的監(jiān)控。
　　 PLC對(duì)掃描器映射信息的讀寫是通過(guò)BTR、BTW指令實(shí)現(xiàn)的，而塊傳送指令則以字長(zhǎng)為標(biāo)記去識(shí)別掃描器緩沖區(qū)不同區(qū)間的映射信息的；對(duì)1771﹒SDN來(lái)說(shuō)，映射緩沖區(qū)總共有6組，357個(gè)字長(zhǎng)的輸入和357個(gè)字長(zhǎng)的輸出可供使用，分配給DeviceNet上不同的設(shè)備。
　　 綜上所述，只要使用RSLogix5對(duì)PLC進(jìn)行編程,RS Network for DeviceNet對(duì)掃描器和變頻器進(jìn)行組態(tài)，Panelbuilder對(duì)Panel View進(jìn)行組態(tài)，就可將DeviceNet上獨(dú)立的PLC、變頻器、操作終端構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)參數(shù)可以在ControlNet上共享，用先進(jìn)控制算法進(jìn)行優(yōu)化；它還可以在以太網(wǎng)上共享所有變頻器的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)變頻器的集成控制。它們已經(jīng)應(yīng)用在供水系統(tǒng)、消費(fèi)品生產(chǎn)和冶金等行業(yè)上。