GB/T 18473-2016 工业机械电气设备 控制与驱动装置间实时串行通信数据链路

ICS29.020

J07

中华人民共和国国家标准

/—

GBT184732016

代替/—

GBT184732001

工业机械电气设备控制与驱动

装置间实时串行通信数据链路

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

—

ElectricaleuimentofindustrialmachinesSerialdatalinkforreal-time

qp

communicationbetweencontrolsanddrives

2016-04-25发布2016-11-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT184732016

目次

前言…………………………Ⅴ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

、………………………

3术语和定义缩略语1

4基本要求…………………3

4.1概述…………………3

4.2通信模型……………4

5物理层……………………6

5.1概述…………………6

5.2总线拓扑……………7

5.3电气接口协议………………………7

5.4电气接口信号………………………7

5.5信号及机械接口……………………7

5.6电磁兼容……………7

5.7数据链路层模型……………………7

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

5.8数据链路层服务……………………8

5.9数据链路层协议……………………12

6应用层……………………19

6.1概述…………………19

6.2应用层模型…………………………19

6.3总线通信状态机……………………19

6.4应用层数据单元……………………22

6.5应用层服务…………………………22

7总线安全…………………28

7.1概述…………………28

7.2安全通信协议模型…………………28

7.3总线错误及报警……………………29

()……………………

附录资料性附录物理层连接器

A31

()………………………

附录资料性附录数据链路层

B34

()……………

附录资料性附录应用层过程数据单元及状态机示例

C41

参考文献……………………52

图串行通信协议总线模型………………

14

图串行通信协议协议模型………………

24

图周期通信模型…………………………

35

Ⅰ

/—

GBT184732016

图事件驱动通信模型……………………

45

图异步通信模型…………………………

56

图物理层模型……………

66

图数据链路层模型………………………

78

图写数据服务原语………………………

89

图读数据服务原语……………………

910

图10发送带应答服务的数据服务原语…………………11

图11发送不带应答服务的数据服务原语………………11

图12事件服务原语………………………12

图13实时串行通信协议帧格式…………12

图14应用层模型…………………………19

图15C1主站通信状态机………………20

图16C2主站通信状态机………………21

图17从站通信状态机……………………21

图18命令数据结构………………………22

图19应答数据结构………………………22

图20应答状态数据结构…………………22

图21安全总线模型………………………28

图22安全通信协议结构模型……………29

图23总线安全通信协议拓扑结构图……………………29

图设备连接器(物理层)…………………

A.1ARS48531

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图设备连接器(物理层)…………………

A.2BRS48532

图A.3电缆连接器(物理层)……………………

RS48532

图A.4设备连接器(/物理层)…………

ISOIEC8802.333

图A.5电缆连接器(/物理层)…………

ISOIEC8802.333

图B.1整数编码方式……………………35

图B.2无符号整数编码方式……………36

图B.3浮点数()编码方式………………………36

Float32

图浮点数()编码方式………………………

B.4Float6437

图B.5位串编码方式……………………37

图B.6序列串编码方式…………………38

图B.7八位位组串编码方式……………38

图B.8通信周期内时隙分配示意图……………………39

图B.9周期传输和数据处理的时序关系………………40

图应用层过程数据单元()结构关系图……………………

C.1APDU41

()…………………

图C.2应用层通信控制状态机示例49

表数据链路层服务原语和参数表………………………

18

表2目的地址和目的地址格式…………12

表站地址………………

312

表扩展地址……………

413

表源地址和源地址格式………………

513

()…………………

表消息控制字格式信息传输格式

613

Ⅱ

/—

GBT184732016

()…………………

表消息控制字格式管理消息格式

713

()…………………

表消息控制字格式管理指示开关

814

表9帧类型和数据长度字格式…………14

表10帧类型列表…………………………14

表11同步帧数据格式……………………15

表12同步帧字列表………………………15

表13用户数据帧格式……………………15

表14用户数据帧定义……………………15

表15延时测量启动帧格式………………16

表16延时测量启动帧定义………………16

表17延时测量帧格式……………………16

表18延时测量帧定义……………………16

表19状态帧数据格式……………………17

表20状态帧字表…………………………17

表21状态表………………17

表22中继器状态表………………………17

表23周期信息帧数据格式………………18

表24周期信息帧字列表…………………18

表25消息帧格式…………………………18

表26消息帧定义…………………………19

()……………

表C.1应用层过程数据单元APDU示例42

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表C.2应用层通信控制状态机条件列表………………49

表C.3应用层通信控制状态机状态列表………………50

Ⅲ

/—

GBT184732016

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准代替/—《工业机械电气设备控制与驱动装置间实时串行通信数据链

GBT184732001

》,,:

路与其相比主要技术变化如下

———:,

该标准的首次制定为等同采用IEC614911995国际标准该标准已经随着2002年发布的

:版本而废止执行;

IEC614912002

———,,

随着控制系统与驱动装置技术的发展以及基于以太网总线技术的普及对本标准所规定的数

、、,

据结构网络拓扑通信指标等进一步修订形成本标准以满足控制系统与驱动装置对实时通

、、。

信数据链路实时性可靠性可扩展性及安全性等方面需求

本标准由中国机械工业联合会提出。

(/)。

本标准由全国工业机械电气系统标准化技术委员会SACTC231归口

:、。

本标准负责起草单位沈阳高精数控技术有限公司国家机床质量监督检验中心

:、

本标准参加起草单位中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司北京凯恩帝数控技术有限责任公

、、、、

司广州数控设备有限公司北京航天数控系统有限公司大连光洋科技工程有限公司武汉华中数控股

、、、、、()、

份有限公司上海交通大学北京航空航天大学山东大学浙江大学沈阳机床集团有限责任公司浙

、。

江凯达机床股份有限公司北京易能立方科技有限公司

:、、、、、、、、、、

本标准主要起草人于东黄祖广尹震宇胡毅赵钦志杨洪丽胡天亮杨堂勇化春雷陈建明

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

、。

张曦阳刘艳强

本标准所代替标准的历次版本发布情况为:

———/—。

GBT184732001

Ⅴ

/—

GBT184732016

工业机械电气设备控制与驱动

装置间实时串行通信数据链路

1范围

()

本标准规定了工业机械电气设备控制与驱动装置间实时串行通信数据链路总线之间的总线接口

,、、、

及通信协议规范目的在于实现基于实时串行通信协议的工业机械电气设备间控制装置传感器驱动

/,。

IO等装置间的命令传输及应答以支持装置间的互操作

、、、、、

本标准适用于金属加工机械纺织机械印刷机械缝制机械塑料和橡胶机械木工机械等电气设

。。

备用的开放式数控系统其他工业机械设备用的开放式数控系统亦可参照执行

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/—电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GBT17626.22006

/—国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GBT17626.42008

/—()

电磁兼容试验和测量技术浪涌冲击抗扰度试验

GBT17626.52008

/—、

电磁兼容试验和测量技术电压暂降短时中断和电压变化的抗扰度

GBT17626.112008

试验

/—测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型:

GBT20540.520063

:

规范第部分应用层服务定义

PROFIBUS5

::

工业系统用现场总线第部分物理层服务及协议

IEC61158-2-2420142-24

::

工业系统用现场总线第部分数据链路层服务

IEC61158-3-2420143-24

::

工业系统用现场总线第部分数据链路层协议

IEC61158-4-2420144-24

::

工业系统用现场总线第部分应用层服务

IEC61158-5-2420145-24

::

工业系统用现场总线第部分应用层协议

IEC61158-6-2420146-24

、

3术语和定义缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

实时串行通信协议serialdatarotocolforreal-timecommunication

p

,、

一种面向工业机械电气设备与驱动装置间实时串行通信的开放式总线通信协议采用物理层数据

、,/。

链路层应用层三层简化协议结构物理层基于或协议标准该协议可支持事

RS485ISOIEC8802.3

、、,、、、/

件驱动周期异步等通信模式满足工业机械电气设备间控制装置传感器驱动IO等装置间实时通

信的命令传输及应答通信操作需求。

1

/—

GBT184732016

3.1.2

时隙timeslot

,,,

用于周期通信操作将总线通信时间域等分为均匀的连续时间段每个时间段为一个通信时隙在

,、。

周期通信过程中每个时隙内完成一个完整的数据发送接收交互操作

3.1.3

异步通信asnchronouscommunication

y

,

一种实时串行通信通信方式在该通信方式中命令不需要考虑周期通信时间约束即可进行数据通

信操作。

:,。

注在该通信状态下不能进行周期通信操作

3.1.4

周期通信ccliccommunication

y

,,

一种实时串行通信通信方式在周期通信的每个时隙内主站与从站完成一次完整的数据发送与接

收交互操作。

3.1.5

事件驱动通信eventdrivencommunication

,,、、

一种实时串行通信通信方式在该通信方式中主站与从站之间采用命令响应交互的方式进行数

。。

据发送与接收交互操作该通信方式不依赖规定的通信时隙约束

3.1.6

监控从站monitorsla

ve

,。

实时串行通信协议中拥有监视所有通过网络传输进程数据功能的从站

3.1.7

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

消息

C1C1messae

g

,,

实时串行通信协议中用于异步通信的一种协议格式规定主站作为发起方与从站或者主

C1C2

站来交换消息。

3.1.8

C2消息C2messae

g

,,

实时串行通信协议中用于异步通信的一种协议格式用于与主站和从站进行信息交互的一种

C2

协议格式。

3.1.9

响应器resonder

p

,。

实时串行通信协议中应用层响应进程数据和消息的执行单元

3.1.10

发送带应答的数据senddatawithacknowlede

g

,,。

实时串行通信协议规定的应用层传输服务在该传输服务过程中需要接收应答数据

3.1.11

发送不带应答的数据senddatawithno-acknowlede

g

,,。

实时串行通信协议规定的应用层传输服务在该传输服务过程中不需要接收应答数据

3.1.12

设备IDdeviceID

实时串行通信协议规定的用于识别主站或从站设备信息的数据结构。

3.1.13

错误error

实时串行通信协议通信过程中的异常情况或者通信故障。

2

/—

GBT184732016

3.1.14

网络时钟networkclock

,

运行在同一个实时串行通信总线的主站及从站设备上的高精度计数器用于周期通信同步计时操

作的参考时钟源。

3.1.15

警告warning

,

实时串行通信协议通信过程中对检测到的通信异常情况的一种响应操作需向系统或及用户提供

,。

异常通信状态但依然维持当前的通信状态及操作

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

ACKacknowlede应答

g

ALalicationlaer应用层

ppy

APalicationrocess应用进程

ppp

APDUalicationrocessdateunit应用进程数据单元

ppp

C1MSGC1messaeC1消息

g

C2MSGC2messaeC2消息

g

DAdestinationaddress目的地址

DCEdatacircuit-terminatineuiment数据通信设备

gqp

DLdatalaer数据链路层

y

relement数据链路层实体

DLEdatalae

y

DLMdatalaermanaement国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页数据链路层管理

yg

DLMSdatalaermanaementservice数据链路层管理服务

yg

DLPDUdatalaerrotocoldataunit数据链路协议数据单元

yp

DLSdatalaerservice数据链路层服务

y

DLSAPdatalaerserviceaccessoint数据链路访问服务点

yp

DLSDUdatalaerservicedataunit数据链路服务数据单元

y

DTEdataterminaleuiment数据终端设备

qp

FALfieldbusalicationlaer现场总线应用层

ppy

FCSframecheckseuence帧检测序列

q

MSGmessae消息

g

PDUProtocoldataunit协议数据单元

PhLhsicallaer物理层

pyy

SAPserviceaccessoint服务接入点

p

SDAsenddatawithacknowledement发送带应答数据

g

SDNsenddatawithoutacknowledement发送不带应答数据

g

SDUservicedataunit数据服务单元

SRDsendandreceivedata发送接收数据

4基本要求

4.1概述

、、,

本标准所规定的实时串行通信协议采用应用层数据链路层物理层的三层简化协议模型支持控

3

/—

GBT184732016

、、、/,。

制装置传感器驱动等装置间命令及应答数据交互通信操作其互联模型如图所示

IO1

图串行通信协议总线模型

1

:、,、