GB/T 16657.2-2008 工业通信网络 现场总线规范 第2部分：物理层规范和服务定义

ICS25．040

N10

蝠园

中华人民共和国国家标准

11

1658—2：2007

GB／T6657．2--2008／IEC

16657．21996

代替GB／T

工业通信网络现场总线规范

第2部分：物理层规范和服务定义

Industrialcommunicationnetworks--Fieldbus

specifications--

Partandservicedefinition

2：Physicallayerspecification

(IEC61158—2：2007，IDT)

2008-06-30发布

丰瞀燃紫瓣警襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会“1”

6”58-2：2007

GB／T16657．2--2008／IEC

目次

前言……··………··

引言·………………

l范围……………·……………

2规范性引用文件……···……·

3术语和定义…·m吼●●o

3．1通用术语和定义…………·o

3．2类型l：术语和定义………·o

3．3类型2：术语和定义………·

3．4类型3：术语和定义…···…

3．5类型4：术语和定义………

3．6类型6：本条已被删除……

3．7类型8：术语和定义…··…·

3．8类型12：术语和定义………

3．9类型16：术语和定义………

3．10类型18：术语和定义……

4符号和缩略语………………···

4．1符号…………

4．2缩略语………

5DLL

Phi，接口………………

5．1概述…………

5．2类型l：必需的服务………

5．3类型2：必需的服务………

5．4类型3：必需的服务………

5．5类型4：必需的服务………

5．6类型6：本条已被删除……

5．7类型8：必需的服务………

5．8类型12：必需的服务··……·

5．9类型16：必需的服务………

5．10类型18：必需的服务···…

6系统管理PhL接口…………

6．1概述……··…·

6．2类型1：系统管理一Phi。接口

6．3类型3：系统管理一Phi。接口

6．4类型4：系统管理一PhL接口

6．5类型6：本条已被删除……

6．6类型8：系统管理一PhL接口

6．7类型12：系统管理一PhL接口

6．8类型18：系统管理PhL接口

7DCE无关子层(DIS)…………

7．1概述…………

。∞∞∞∞的的弘弘弛跎弛叭∞蝎¨蛆如∞盯弘踮∞勰烈列毖趵均¨M¨他o

GB／T61158—2：2007

16657．2--2008／IEC

…·…·………···……·…····…······………··…···…·····-··············-63

7．2类型1：DIS

……·…………·…………·“

7．3类型3：D1S·……···…···…·······…·····……--·…·······-·····…····-64

···························-·······································64

7．4类型6：本条已被删除……………··……

··································································t64

7．5类型8：DIS………··……

····………···………·…··…··-…···…····…·····…······65

7．6类型12：DIS……………·………………·

8DTE·…·····…·······…····…··…·········…·············…·····65

DCE接口和MIS特定功能……··…

·································-·-·······························65

8．1概述…·…………·…………

···…·……···…······……·······………·······…-·…·····65

8．2类型1：DTE--DCE接口………………·-

8．3·-·····················-················--·························74

类型3：DTE—DCE接口………………··

·····t·····························································74

8．4类型8：MIS--MDS接口…………·……·

………·……·····…···…····…·····…·…···········…···…·······…·····81

8．5类型12：DTE—DCE接口

··········……··········…····-······-··…·-······-…·…·····82

9媒体相关子层(MDS)……．-

9，1概述…………………·……······················-····…·······…····…····-········…··…82

··--······…·····-·······…·······-·-·····-·················82

9．2类型1：MDS：导线和光纤………………··

····…-·-…··-·-··-·····…···-·········…-····--··-····…··…84

9．3类型1：MDS：无线………··

·············-·-····-······--··············-···-·-················84

9．4类型2：MDS：导线和光纤………………··

··-······-…·········--··…·············…··············…·85

9．5类型3：MDS：导线和光纤………………··

-·········-·····--···-····…·············…···--···-··…·····85

9．6类型4：MDS：导线………··

··········…·········-··…························…·····89

9．7类型6：本条已被删除…·

·········…·······…·…············……·····-·····…····-89

9．8类型8：MDS：导线和光纤………………·-

·······························-·-····-······-·······-·········95

9．9类型12：MDS：导线……··

--······-·-···--···········--···-··············-······--···········97

9．10类型16：MDS：光纤……．-

····…·-…··········…·…····-·····-··……····…····…·····98

9．11类型18：MDs：导线……··

10MDS-…·····…··-······-····…-············…·····-·…····…·98

MAU接口………··

·········…··············……···-······…······-······…······98

10．1概述……·………………-

········…······-…····…·············…·····…····-·…·····98

10．2类型1：MDs—MAU接口：导线和光纤

·········…·············…-············…-··-·…·····…···-100

10．3类型1：MDs—MAu接口：无线信号…

10．4·····…·…·············…···-··········…····-··········-····100

类型2：MDS—MAU接口：导线和光纤

··…····…··…······…-····-··········…············…-···101

10．5类型3：MDsMAU接口：导线和光纤

······-··…--·····-…··…·…--·····…-·-·········-…-···102

10．6类型8：MDs—MAu接口：导线和光纤

··-······…···-·····-···…·-············-············-··…-…103

10．7类型18：MDs—MAU接口：导线……

11线性总线拓扑，150Q双绞线媒体…104

类型1和类型7：媒体附属单元：电压模式，

····-····…-···-······……············…--·····-····…····104

11．1概述……………--……-…

11．2Bit·········…·············…·…·····…·…············--…····104

rate—dependent量值………………

11．3网络规范…………………-···-···…·-····--······…-··--·········…-············-······105

11．4······--·…--····-······…····--·······…··-·····…···…····106

MAU发送电路规范……

11．5·-·······…·············…···-·······-·--········-···…····110

MAU接收电路规范…

··--··················-··…·--·····-····…·····--·······…····112

11．6超时传输(jabber)抑制…

·-···--··…-···········…-··--········…·--········-··…···-112

11．7配电……………--………·

-····-·…·-···········…····--······…····-·········…·114

11．8媒体规范…………………

12类型1和类型3：媒体附属单元：31．25kbit／s，带低功率选项的电压模式，总线型和树型

拓扑结构，i00n导线……····-····…·-···········…··-··-·…···…···-··········…····116

··-··--··…-···········…-··--········…··-··········--······116

12．1概述………

--··-····…··········--…．．-．·········…--··-······-···．-····116

12．2发送比特速率……………

n

61158—2：2007

GB／T16657．2--2008／IEC

12．3网络规范……………··………-…·116

12．4MAU发送电路规范……………·118

12．5MAU接收电路规范……………·120

12．6超时传输(jabber)抑制…………·122

l2．7配电………·………122

12．8媒体规范…………·126

12．9本质安全……··……·…·…·……··129

12．10电隔离器…·……………·……··129

13类型1：媒体附属单元：电流模式，双绞线媒体…·129

13．1概述…………·………··…·…·…··129

13．2发送比特速率…·……··……···…·29

13．3网络规范……·……29

13．4MAU发送电路规范……………·3l

13．5MAU接收电路规范…………···……·…………33

13．6超时传输(jabber)抑制··……·…·

13．7配电………………-

13．8媒体规范··…………·……………·ⅢⅢm

14类型1：媒体附属单元t电流模式(1A)，双绞线媒体

14．1概述………………·

14．2发送比特速率……·mⅢm

14．3网络规范………………···…………··…………··

14．4MAU发送电路规范……………·

14．5MAU接收电路规范……………·

14．6超时传输(jabber)抑制…………·

14．7配电………………·

14．8媒体规范…………·

l5类型1和类型7：媒体附属单元：双光纤…………·m啪ⅢⅢⅢⅢm

15．1概述………………··

15．2Bitrate

dependent量值………·

15．3网络规范…………·

15．4MAU发送电路规范……………--……………一

15．5MAU接收电路规范……………·

15．6超时传输(jabber)抑制…………·

15．7媒体规范…………·

16类型1：媒体附属单元：31．25kbit／s，单光纤……·

16．1概述………………·-

16．2发送比特速率……--………………mⅢⅢⅢ三兰ⅢⅢm㈨m

16．3网络规范…………-一m

16．4MAU发送电路规范……·………·

16，5MAU接收电路规范…………-·-·一

16．6超时传输(jabber)抑制…………·一

16．7媒体规范………·………………·…

17类型1：媒体附属单元：无线信号传输……………·-

17．1概述………·…·……

mⅢⅢ㈨ⅢmⅢ

6”58-2：2007

GB／T16657．2～2008／IEC

17．2发射信号速率·………………··………………“151

17．3调制………………·………………·……………151

17．4网络规范……·………………·………………·………·………·152

17．5天线···…·····…······……···……·………···…·…···…·…·…··155

17．6超时传输(jabber)抑制………·………………·155

17．7通用空中接口…--………--………………--…一155

18类型2：媒体附属单元：5Mbit／s，电压模式，同轴电缆媒体…”158

18．1慨述…………·………………··……………···“158

18．2收发器：5Mbit／s，电压模式，同轴电缆……”158

18．3变压器：5Mbit／s，电压模式，同轴电缆…·………·…………163

18．45Mbit／s，电压模式，同轴电缆媒体的连接器………………”163

18．55Mbit／s，电压模式，同轴电缆媒体的拓扑……···…………··163

18．65Mbit／s，电压模式，同轴电缆媒体的分接头………………··

18．7干线5Mbit／s，电压模式，同轴电缆媒体………··…………

19类型2：媒体附属单元：5Mbit／s．光纤………··

19．1概述………………·………·………………··…·

】9．2发送器：5Mbit／s，光纤··………

19．3拓扑：5Mbit／s，光纤…………·………………·

19．4干线光纤：5Mbit／s，光纤………···…………··

19．5干线连接器：5Mbit／s，光纤…………………··

19．6光纤规范：5Mbit／s，光纤……………·………·

20类型2：媒体附属单元：网络访问端口(NAP)…··

20．1概述……………··

20．2信号发送………·………··………·……………·

20．3收发器………………·…………·

20．4连接器…………………·………·甜∞∞∞∞盯盯卵盯∞∞∞”n

20．5电缆……·………·

2l类型3：媒体附属单元：同步传输，31．25kbit／s，电压模式，导线

21．1概述………·………………··………·…………·

21．2发送比特速率…………………··

21．3网络规范……··…

21．431．25kbit／S电压模式MAU的发送电路规范···…………··

21．531．25

kbit／s电压模式MAU的接收电路规范……………一

21．6超时传输(jabber)抑制·………·-……………··

21．7配电……………··

21．8媒体规范…………………-……

21．9本质安全………··

21．10电隔离器……………………～

21．11耦合部件……………………-·

2

21．1电源…………··

22类型3：媒体附属单元：异步传输，导线………··

22．1非本质安全用媒体附属单元…………………··

22．2本质安全用媒体附属单元…………·…………·

23类型3：媒体附属单元：异步传输．光纤………·n他他弛记巧玎玎”玛∞舭明跎踮踮曲卯

Ⅳ

61158-2：2007

GB／T16657．2--2008／IEC

23．1光数据传输的特性…………·…………··197

23．2光数据传输媒体的基本特性……………198

23．3光网络……198

23．4标准光链路……·………··199

23．5由标准光链路的组合而构成的网络结构199

23．6比特编码…·………··……199

23．7光信号光电平………………·…………··199

23．8瞬时信号失真……………202

23．9比特差错率………………204

23．10纤维光缆的连接器………··………·…204

23．1l光传输网络中的冗余…204

24…………204

类型4：媒体附属单元：RS-485

24．1概述…·………··…………204

24．2服务概述…···……………204

24．3服务描述…·………·……-205

24．4网络··……·205

24．5电气规范…………………205

24．6时间响应……………··…·205

24．7到传输媒体的接口205

24．8传输媒体规范……205

25一206

类型4：媒体附属单元：RS一232

25．1概述·………··…--206

25．2服务概述………一206

25．3服务描述………一206

26类型6：本条已被删除…………一206

27类型8：媒体附属单元：双绞线媒体206

27．1MAU信号…………··…………206

27．2传输比特速率相关量值………一207

27．3网络……………一207

27．4电气规范………“208

27．5时间响应………………···……一208

27．6到传输媒体的接口……………一208

27．7传输媒体规范…一209

28类型8：媒体附属单元：光纤……·-210

28．l概述…………·…·210

28．2传输比特速率相关量值……··…21l

28．3网络拓扑结构…一211

28．4发送电路规范···………………一2ll

28．接收电路规范………………·…·212

28．i传输媒体规范…-．213

29类型12：媒体附属单元：导线…“216

29．电气特性216

29．媒体规范216

29．传输方法216

p

161158-2：2007

GB／T6657．2--2008／IEC

30类型16：媒体附属单元：2Mbit／S、4Mbi『t／s、8Mbit／S、16Mbit／s光纤…···m

30．1传输线路结构……····………··…··…………·m

30．2比特传输的时问特性………····………·…………………·…

30．3连接到光纤………………·…………………··

3l类型18：媒体附属单元：基本媒体…………·…··………………·…………··

31．1概述……………·········……···………………

31．2数据信号编码………··……………………·…

31．3信号加载……………·…··…………··………·

31．4信号传输要求…·…………··…………………

31．5媒体············…······……·……··………···········…·……………．．·······…·……………．．

31．6端点和分支干线电缆连接器………………·…··…………···

3i．7推荐的类型18-PhL—BMAU电路…………·……·……··………………··

32类型18：媒体附属单元；供电媒体…·……·…………………·

32．1概j盎………···…………···……

32．2数据信号编码………………······…………·…·……·………

32．3信号加载………………··………·……………

32．4信号传输要求………··……………····…·…··

32．5媒{本…·········……········……····………······……····-·…···……·………··

32．6端点和分支干线电缆连接器…………………

32．7嵌入式电源配电……·………··

32．8推荐的类型18一PhL—PMAU电路图………·…·…·……·………………··

附录A(规范性附录)类型l：连接器规范…·…………·………·

附录B(资料性附录)类型1和类型3：31．25kbit／s电压模式MAU电缆规范和干线与分支长度

附录C(资料性附录)类型1和类型7：无源星型光耦合器……………··………·……………

附录D(资料性附录)类型1和类型7：星形拓扑…………………··…………·

附录E(资料性附录)类型1：可选光纤……………·…·……·…

附录F(规范性附录)类型2：连接器规范…………·…·………·

附录G(规范性附录)类型2：中继设备子层(RM，RRM)和冗余PhL··……·

附录H(资料性附录)类型2：参考设计例子…………·……………·…………·

附录I(规范性附录)类型3：连接器规范…·…………………··

附录J(规范性附录)类型3：Phi．和媒体冗余··………………·

附录K(规范性附录)类型3：光纤网络拓扑结构………………

附录I．(资料性附录)类型3：异步传输、导线媒体、本质安全的异步传输参考设计例子……

附录M(规范性附录)类型8：连接器规范……………···………

附录N(规范性附录)类型16：连接器规范…·………………··

附录O(规范性附录)类型16；光网络拓扑结构

附录P(资料性附录)类型16：参考设计实例…

附录Q(规范性附录)类型18：连接器规范…

附录R(规范性附录)类型18：媒体电缆规范

参考文献……………·m拢渤渤脚掰掰拼锄删渤渤啪渤啪Ⅲ黜黜l§掰撕Ⅲ脚渤吼撇撇猫犹犹渤撇l耄拼槲批猢粥

图1物理层通用模型………··…·………

图2DI。I，一Phi，接口数据单元之间的映射

图3异步传输的数据服务………·……·娜弘∞

vI

16657．2--2008／IEC61158-2：2007

GB／T

图4主站数据序列的交互：标识周期……………·

图5主站数据序列的交互：数据周期·……………

图6从站数据序列的交互：标识周期………··…··

图7从站数据序列的交互：数据周期……··……··

图8主站校验序列的交互………··…-…………·

图9从站校验序列的交互………·

图10RESET、SETVALUE、GETVALUE服务

图11EVENT服务…………·……

图12分层模型中PhL与PNMl之间的接口…一

图13Reset、SetValue、GetValuePhL服务·…

Event

图14PhL服务…·………………··………·

图15接口号的分配…···…………·

图16主站配置·………………·………………·…·

图17带一种可选传输类型的从站配置…………-

图18带一种可选传输类型的总线耦合器配置…一

图19DTE／DcE顺序机…………-

图20带ID周期请求服务的状态转换…………·

图21MIS--MDS接口：标识周期请求服务……·

图22MIS--MDS接口：标识周期请求服务……·

图23带数据周期请求服务的状态转换…………-

图24MIS--MDS接口：数据周期请求服务……一

图25带数据序列分类服务的状态转换…···……一

图26报文发送服务协议机………·

图27数据序列标识服务协议机…·

图28报文接收服务协议机……····

图29协议数据单元(PhPDU)………··………·-

图30PhsDU编码和解码…·……

图3l曼彻斯特编码规则…………一

图32前导码和定界符…………·…

图33曼彻斯特编码时序图………一

图34PhPDU格式，半双工…………·……………

图35PhPDU格式，全双工………·

图36数据序列PhPDU……··…·一

图37数据序列PhPDU中报头结构……………一

图38校验序列PhPDU…………一

图39校验序列PhPDU中报头结构……………一

图40状态PhPDu结构…·………

图4l状态PhPDU中报头结构…·

图42媒体活动状态PhPDU结构………………·

图43媒体活动状态PhPDU报头结构…………·

图44复位PhPDU………………··……………·-

图45主站的配置…………………一

图46从站的配置……………·…-·一

图47总线耦台器的配置…………·

蝎¨蛎蛎们鸲弘踮的∞∞叭矾盯％∞％％””他他阳∞∞睨跎跎跗踮％罟8∞∞叭虬蛇蛇g|鸲％姒¨％Ⅶ

16657．2--2008／IEC61158-2：2007

GB／T

图48协议数据单元……·………··………………··

图49PhSDU编码和解码………··

图50曼彻斯特编码规则……···…………·………·

图51NRZI编码信号的示例···…··

图52填充信号………··……………

图53抖动容差·····…………····…

图54发送电路测试配置……·…··

图55输出波形………··………·…

图56发送和接收的比特单元抖动(跨零点偏移)

图57信号极性………………···…

图58接收器灵敏度和噪声抑制…

图59电源纹波和噪声…·………“％％％卯昭瑚㈣m瑚mⅢm

图60现场总线耦合器…··………·m

图61从接收到发送的转变………………·…··…m

图62供电电源纹波和噪声………

图63单个输出电源的测试电路…

图64通过本质安全栅配电的测试电路……·…··

图65有信号耦合的多输出电源的测试电路···…

图66现场总线耦合器……………

图67保护电阻……·……………··

图68电流模式MAU测试接法……………··…·

图69发送的和接收的比特单元抖动(跨零点偏移)

图70电流模式MAU的噪声测试电路…………

图71发送的和接收的比特单元抖动(跨零点偏移)

图72电源谐波失真和噪音…··…·

图73光波形模板…·……··…···…

图74蜂窝无线拓扑和频率复用…

图75有线段拓扑结构之间的无