GB/Z 25105.3-2010 工业通信网络 现场总线规范 类型10：PROFINET IO规范 第3部分：PROFINET IO通信行规

ICS25．040

N10

a园

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

25105．3—2010

GB／Z

工业通信网络现场总线规范

0：PROFINET

类型1IO规范

IO通信行规

第3部分：PROFINET

lndustrialcommunicationnetworks——

Fieidbus

specifications--

10：PROFINETIO

Typespecifications--

PartIOcommunication

3：PROFINETprofile

communicationnetworks

(IEC61784—2：2007，Industrial

ProfilesPart2：AdditionalFieldbusforrealtime

profiles

basedon

networksIS()／IE(?8802—3。MOD)

2010-09-02发布

宰瞀鹊零瓣訾雠瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪19

GB／Z25105．3—2010

目次

前言………………’’…。

引言……………·…………·…·………

l范围……………··…·…………………--………·

2规范性引用文件……·………·

3术语、定义、缩略语、符号和约定…-……·…··…··ⅢⅣ、，0

3．1术语和定义……………-……·0

3．2缩略语…·………0

3．3符号……………·

3．4约定……………‘

4通信行规的一致性…………………t……………-·

5RTE性能指标…………··………-

5．1性能指标的基本原理…·………·-

5．2应用要求-·…………-……………

5．3性能指标…………

6一致性测试…………

6．1概念……·……………………’…‘

6．2方法………………-…’’…………

6．3测试条件和测试案例……………-·…-…………

6．4测试规程和测量…………………-……-…·……0，加如¨¨¨坨他n坞H

6．5测试报告--………………-………

7保留…………………t……………--

88LM¨H

通信行规族3(PR()F1BUSPROFlNET)——RTE通信行规

8．1概述…………………--…………

3／4……………………

8．2行规CP

8．3行规CP3／5…--……·--……·…

8．4行规CP3／6……………………

附录A(资料性附录)性能指标计算……-……--…

参考文献·…·………………-…………M加∞n∞的

图l一致性指标的图形表示法示例………………·……”

图2一致性测试概貌………………t……”

图3使用CP3／4、CP3／5和CP3／6部件的网络拓扑示例

图4具有无线网段的网络拓扑示例………

图5传送时间和RTE吞吐量的计算基本原理……………

CP

图A．13／4：线型结构的示例…………

图A．2CP

3／4：环型结构的示例…………

图A．3CP

3／4：无线网段的示例···……··………·………

CP

图A．43／4：集成无线客户机的示例·………………··

u¨∞孙拍∞钉钉弛●

GB／Z25105．3—2010

陶A．5CP

3／5：线型结构的示例

周A．6CI’3／5：环型结构的示例

图A．7cP

3／6：线州结构的示例

图A．8cP

3／6：环删结构的示例

CP

图A．93／6：树型结构的示例

图A．10桥接延迟的定义……

图A．1l交换机结构的示例…弛船弘％％卯弛

表1行规(于)条选择表的设计…………………·8

…………--

表2(子)条选择表的内容……··…8

表3服务选择表的设计……………··0

表4服务选择表的内容……………··0

表5参数选择表的设计……………··0

表6参数选择表的内容……………···……··-…0

……………··

表7类属1阡选择表的设计………--0

表8类属性选择表的内容………··

表9基本网络拓扑类型……………···……………

…··

表lo用于名称解析的超时值…………--………………

表ll10设备的反应时|1=l】……………-…………--

表12一致性类中适用的冗余类…………………·--

表13一致性类的行为………-·……·--…·………-·

表】4网络部件的…致性类行为…………--……

CP

表153／4：用于1()设备的A1。服务选扦………

CP

表163／4：用于10设备和网络部什的AI，饥议选样…………

7CP

表13／4：用于1()控制器的AI。小议选择……

CP

表183／4、CP3／5和CI’3／6：性能指标概述…

CP

表193／4、CI’3／5和CP3／6：性能指标依赖件矩阵…………

表20管理器参数………·…………--…·…-……

表21客户机参数…………-………

表22冗余管婵器的参数集………………··……--··

CP28

袁233／4：对于MinDeviceInterval一1ms的P1一致性集合

袁24CP

3／4：用于PI一致性集合计算的假设值…

CP

表253／5：用于IO设备的AI，服务选择………

CP

表263／5：用于1()殴箭和网络部件的AL协议选择--……-…

CP

表273／5：用于10控制器的AI，协议选择……

CP

表283／5：对于MinDevl∽111tcrval=128ms的PI一致性集合

CP

表293／5：t}}】于I，l一致性集合计算的假设值…

表30CI’3／6：用于I()设备的AL服务选择………

表31缓存能力……………···………

CP

表323／6：用于10设备和网络部件的AI，协议选择…………

CP

表333／6：用F10控制器的AI。协汉选择………………·

CP

表343／6：对于MInI)evlceInterval—lms的P1一致性集合··-一

CP0坨¨¨¨"他n驰孙盯弘∞n¨n弛船㈨聃∞∞“∞¨蛳盯蛆

表353／6：用于PI一致性集合计算的假设值-…

Ⅱ

25105．3—2010

GB／Z

前言

GB／Z

25105—2010((工业通信网络现场总线规范类型10：PR()FINETIO规范》分为以下3个

部分：

——第1部分：应用层服务定义；

——第2部分：应用层协议规范；

——第3部分：PROFINETIO通信行规。

本部分为GB／Z25105—2010的第3部分。

61

本部分修改采用IEC784—2：2007(英文版)，在技术内容上与原国际标准没有差异，为方便我国用

1．1

户使用，在文本结构编排上进行了适当调整，并按GB／T2000的要求进行编辑。

本部分的附录A是资料性附录。

本部分由中国机械工业联合会提出。

1

本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(sAc／TC24)归口。

本部分起草单位：中国机电一体化技术应用协会、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国科

学院沈阳自动化研究所、上海自动化仪表股份有限公司、西南大学、清华大学、郑州轻工业学院电气信息

工程学院、北京和利时系统工程股份有限公司、北京华控技术有限责任公司、北京机械工业自动化研究

所、中国仪器仪表行业协会、西门子(中国)有限公司、菲尼克斯电气(南京)研发工程技术中心有限公司。

本部分主要起草人：李百煌、王春喜、刘丹、王麟琨、刘云男、杨志家、包伟华、刘枫、王锦标、唐济扬、

王永华、罗安、陈小枫、董景辰、欧阳劲松、惠敦炎、张丹丹、郭剑锋、窦连旺、张龙。

Ⅲ

25105．3—2010

GB／Z

引言

IO的通信

行规(CP)。

这些行规符合工业自动化的市场目标，即实时以太网(Real—Time

1

GB／T15629．3(通常称作以太网)共存。这些RTE通信网络将GB／T5629．3的规定用于通信栈的底

层，另外提供更可预知、可靠的实时数据传输和支持自动化装备精确同步的方法。

特别地，这些行规有助于正确地声明RTE通倍网络与GB／T15629．3的一致性，并有助于避免歧

异实现的扩散。

将以太网技术应用于控制器之间的工业通信，甚至用于控制器与现场设备之间的通信，会推动因特

网技术在现场区域的使用。如果这种可用性导致现场区域的工业自动化通信网络所需要的如下特性的

丧失则是无法接受的，这些特性包括：

——实时性；

——现场设备(例如，驱动器)之间的同步行为；

——很小数据记录的有效、频繁的交换。

这些RTE行规可以充分利用以太网网络在传输带宽和网络范围方面的改进。

另一个隐含而重要的要求是，完全地保留以太网典型的通信能力(像在办公领域所使用的)，从而可

继续使用所涉及的软件。

对于网络解决方案，市场需要若干种一致性类(cc)，每种一致性类具有符合各种应用要求的小同

性能特性和功能能力。RTE性能指标(见第5章)能使用，’一将网络设备与RTE网络的应用相关性能要

求相匹配，这些性能指标值由基于本部分中规定的通信行规的RTE设备提供。

5．1规定了用于表达一个CP的RTE性能所必需的性能指标的基本原理。5．2描述应用需求方面

的考虑。可以使用一个与应用相关的类来找出一个适当的(：P。第4章说明应该如何来声明某个设备

与CPF或CP的一致性。

在本部分中的C11引用了应刷层(AI。)协议和服务文本。

25105．3—2010

GB／Z

工业通信网络现场总线规范

类型10：PROFINETIO规范

第3部分：PROFINETIO通信行规

1范围

GB／Z25105的本部分规定了：

——支持用于实时以太网(RTE)需求分类的性能指标；

6l

15629．3、IEC61158和IEC784

——一基于GB／Tl的行规和相关网络部件；

1

——能够与基于GB／T5629．3的应用并行运行的RTE解决方案。

这些通信行规都被称之为实时以太网(RTE)通信行规。

注：RTE通信行规使用GB／T156293通信网络及其有关的网络部件，并增补这些标准以获得RTE特性。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB／Z26105的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文

件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成

协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

部分。

61010，IDT)

GB／T4793(所有部分)测量、控制和实验室用电气设备的安全要求(IEC

GB／T15629．2信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第2部

18802

分：逻辑链路控制(GB／T5629．2—2008，IS()／IEC2：1998，1DT)

GB／T局域网

15629．3信息处理系统第3部分：带碰撞检测的载波侦听多址访问(CSMA／

15629．3

CD)的访问方法和物理层规范(GB／T1995，idtISO／IEC8802—3：1990)

15629．11局域网和城域网特定要求第ll

GB／T信息技术系统间远程通信和信息交换

15629．1l2003，1SO／IEC8802—11：1999，IDT)

部分：无线局域网媒体访问控制和物理层规范(GB／T

15969．22008，

GB／T可编程序控制器第2部分：设备要求和测试(GB／T】6969．2

IEC611

31—2：2007，IDT)

25105．1

GB／Z20lo工业通信网络现场总线规范类型10：PR()FINETIO规范第1部

61158—5

分：应用层服务定义(IEC10：2007，MOD)

GB／Z25106．22010工业通信网络现场总线规范类型10：PR()IqNETIO规范第2部

611

分；应用层协议规范(IEC58—6—10：2007，MOD)

6lI

IEC58(所有部分)工业通信网络现场总线规范

IEC61784—1

工业通信网络行规第1部分：现场总线行规

IEC

61784—6—3工业通信网络行规第53部分：现场总线安装CPF3通信的安装行规

ls()15745

4／Amdl工业自动化系统和集成开放系统应用集成框架第4部分：对基于以太

网的控制系统的引用描述增补1：PROFINET行规

IEEE

802．1AB信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网站和媒体访问控制连通

性发现

IEEE媒体访问控制(MAC)桥

802．1D信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网

IEEE虚拟桥的局域网

802．10信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网

】

25105．3—2010

GB／Z

IEEE

802．3信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第3部分：带有

冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA／CD)方法和物理层规范

IEEE

802．119信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第ll部分：

无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范增补4：在2．4GHz频宽中的其他更高数据速

率扩展

IEEE

802．1lh信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第11部分：

无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范增补5：在欧洲的5GHz频宽中的频潜和发送

功率管理扩展

IEEE

802．1le信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第11部分：无

IEEE

802．1li信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第11部分：无

IEEE802．15．1

信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第15部分：

无线私域网(WPANs)的无线媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范

RFC

768用户数据报协议

RFC

791因特网协议

RFC

792因特网控制报文协议

RFC

793传输控制协议

RFC

826以太网地址解析协议

RFC

1034域名概念和设施

RFC

1035域名执行和规范

RFC

1213基于TCP／lP的因特网网络管理的管理信息库：MIB一Ⅱ

RFC

213i动态主机配置协议

RFC2328

OSPF(版本2)

RFC

2988计算TCP的重发计时器

C706

OSFCAE规范DCEl．1：远程过程调用

3术语、定义、缩略语、符号和约定

3．1术语和定义

15629．3和IEEE

本部分采用GB／T802．1D界定的以及下列术语和定义。

3．1．1

network

主动网络active

一种网络。在该网络中，非直接连接的设备之间的数据传输取决于在那些形成连接路径的插入设

备内的主动元件。

E1EC61918]

3．1．2

通信周期communicationcycle

注：PROFONETIO不采用，但保留编号。

3．1．3

循环cyclic

按规则的方式进行重复。

，

25105．3—2010

Gs／z

3．1．4

域domain

注：PROF()NE’I’I()水采用．但保留编号。

3．1．5

端点站end-station

一个与网络相连的系统，它是在该网络_卜传输的MAC帧的初始源或最终日的地。

注：个网络层路由器(从嘲络的角度)是一个端点站。一个交换机按其允当的角色(从一个链路向另个链路转

发MAt"帧)不是一个端点站。

3．1．6

area

现场区域field

在制造加工或过程处理场地中安置现场设备的地方。

3．1．7

帧frame

15629．3

在GB／．IMAC(媒体访问控制)』：的数据传输单元。它在MAC服务的用户之问传送协议

数据单元(PDU)。

[1EEE802．1Q]

3．1．8

identification

标识号number；|IDN

注：PR()FONEI、lO不采用，但保留编号。

3．1．9

channel

lP通道IP

注：PR()F()NETI()不采用．但保留编号。

3．1．10

抖动jitter

时钟信号的时间变化或在其他常规事件的时间变化。

3．1．11

线型拓扑linear

topology

以串行方式连接节点的拓扑，首末2个节点仅与一个其他节点连接．其余每一个竹点都与两个其他

节点连接(即按线型连接)。

61918]

[1EC

3．1．12

链路link

两个相邻节点之间的传输路径。

[GB／Ti8233]

3．1．13

主站master

注：PRt)FONETI()不采用，但保留编号。

3．1．14

报文message

用于传送信息的八位位组的有序系列。

L1s()238216J

注：通常用在应用层的对等体之间传送信息。

3

25105．3—2010

GB／Z

3．1．15

MDT0

MDTO数据报telegram

注：PROFONET1()不采用．但保留编号。

3．1．16

节点node

与一个或多个链路相连接的网络实体。

注：节点可以是交换机、端点站或RTE端点站。

3．1．17

数据包packet

用于在任何层描述数据单元的信息逻辑分组，以向其对等层传送上层用户数据。

注：依据OS]参考摸型．在每层卜数据包等同于PDU。～个数据链路层数据包是一个帧。

3．1．18

实时real-time

一个系统在限定时间内提供所需结果的能力。

3．1．19

communication

实时通信real-time

实时的数据传输。

3．1．20

实时以太网Real—TimeEthernet；RTE

1

基于GB／T5629．3的包含实时通信的网络。

注1：如果不影响实时通信．也可以支持其他的通信。

3．1．21

环型ring

以串接方式把每个节点与两个其他节点连接的活动网络。

[IEc61918]

注：环型也可以被称为环路。

3．1．22

路由器rooter

注：PROFINETl()不采用，但保留编号。

3．1．23

enddevice

RTE端点设备RTE

至少有一个RTE端点站的设备。

3．1．24

RTE端点站RTEend—station

具有RTE能力的端点站。

3．1．25

调度schedule

若干相关操作的时间安排。

3．1．26

星型star

具有三个或更多个设备的网络，且所有设备都连接于u一个中心点。

[1Ec

61918]

4

2,5105．3—2010

GB／Z

3．1．27

子网络subnetwork

10不采用，但保留编号。

注：PROFONET

3．1．28

交换机switch

802．1D中所定义的MAC桥。

如在IEEE

3．1．29

数据报telegram

注：PROFONETIO小采用，但保留编号。

3．2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

AI。I，ayer应用层

Application

DataUnit应用协议数据单元

APDUProtocol

Application

ProcessIdentifier应用过程标识符

APIApplication

Relationship应用关系

ARApplication

ResolutionProtocol地址解析协议

ARPAddress

ServiceElement应用服务元素

ASEApplication

6】7841]

Profile通信行规[符合IEC

CPCommunication

61784

Profile通信行规族[符合IEC13

CPFCommunicationFamily

Check循环冗余校验

CRCRedundancy

Cyclic

De—

CarrierSenseAccesswithCollision带有冲突检测的载波侦听多路访M

CSMA—CDMultiple

tection

MACAddress目的MAC地址

DADestination

2131)

HostProtocol动态主机配置协议(见RFC

DHCPDynamicConfiguration

lankaprefix)数据链路层(用作前缀)

DI．Datalayer(as

Dl。一层

DI．I，DI。一I。ayer

Service域名服务

DNSDomainName

DUTDeviceUnderTest被测设备

En-EPA通信调度管理实体

ECSMEEPACommunicationSchedulingManagement

tity

FAAutomation工厂自动化

Factory

FrameCheck帧校验序列

FCSSequence

0)

25105．220l

FrameIdentificator帧标识符(见GB／Z

FrameID

HWHardware硬件

]nternetNumbersAuthority因特网地址分配权威机构

IANAAssigned

792)

InternetControlProtocol因特网控制报文协议(见RFC

ICMPMessage

1DIdentifier标识符

IDNIDentificationNumber标识号

Force因特网工程任务组

InternetTask

IETFEngineering

I()InputOutput输人输出

791)

IPInternetProtocol因特网协议(见RFC

791)

version4因特网阱议版本4(见RFC

Protocol

1Pv4|nternet

IRTIsoehronousRT等时同步RT

5

25105．3—2010

GB／Z

I，ANI。ocalAreaNetwork局域网

I。1。【：T，inkContr01

I。ogical逻辑链路控制

LLDPI。inkProtocol

LayerDiscovery链路层发现坍议(见IEEE802．1AB)

MACMediaAccessControl1

媒体访问控制(见GB／T5629．3)

Mblt／sMillionbitssecond

per每秒百万比特

MoctetS／SMillionoctetssecond

per每秒百万八位位组

MCRMulticastCommunicationRelation多播通信关系

MIBInformationBase

Management管理信息库

MRPMediumProtocol

Redundancy媒体冗余协}义

MRRTMediaForReal—Time

Redundancy用于实时的媒体冗余

MRPDMediaforPlanned

RedundancyDuplication用于计划重复的媒体冗余

milliseconds毫秒

Not

applicable不适用

NoSNumberofSwitches交换机数量

NRTNon—Real．．Time非实时

oSPFShortestPathFirst

()pen开放式最短路径优先协议(见RFC2328)

PDUProtocolDataUnit协议数据单元

PhI，Physicallayer物理层

PhyPHY

PhysicallayerentitysublayerPHY物理层实体子层(见

GB／T15629．3)

PIPerformanceIndicator性能指标

Packetssecond

ppsper每秒数据包数量

PTCPPrecisionProtocol

Transparent

Clock精确透明时钟防议

RPCRemoteProcedureCall远程过程调用

RSTPTreeandProtoco

RapidSpanningalgorithm快速生成树算法和协议(见

IEEE802．1I))

RTReal—Time实时

RTAReal—Time

protocolAcyclic实时协议非循环

RTEReal—TimeEthernet实时以太网

RT—Ethernet

Real—TimeEthernet实时以太网

RToRetransmissionTimeOut2988

重发超时[符合RFC计算

TCP的重发定时器]

RTPSReal——TimePublish．．Suhscribe宴时发布预订

SERCOSSErialRealtimeCOmmunication

System串行实时通信系统

SNMPNetworkProtocol

SimpleManagement1213)

简单网络管理协议(见RFC

T【：CTime—Critical

Cyclic严格时间要求的循环

TCI’TransmissionControlProtocol793)

传输控制协议(见RFC

T()SofService

Type服务类型

UDPUserProtocol

Datagram768)

用户数据报协议(见RFC

VI，ANVirtualI，AN虚拟I．AN

3．3符号

下列CPF3符号适用于本文件。

6

25105．3—2010

GB／Z

符号定义单位

cd电缆延迟fCabledelay)(见GB／Z25105，1

2010中的属性cable—delay)

cltcable

电缆总长度(’l'otallength)

R