GB/T 18759.6-2016 机械电气设备 开放式数控系统 第6部分：网络接口与通信协议

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中华人民共和国国彖标淮

GB/T18759.6—2016

机械电气设备开放式数控系统

第6部分：网络接口与通信协议

Electricalequipmentofmachines—Opennumericalcontrolsystem—

Part6:Networkinterfaceandcommunicationprotocol

2016-04-25发布2016-11-01实施

幅畿勰畫曹1警彎畫发布

GB/T18759.6—2016

目次

前言Ill

1范围1

2规范性引用文件1

3术语、定义、符号及缩略语1

4基本要求2

4.1概述2

4.2网络结构3

4.3网络要求3

4.4网络接口层次3

5信息模型4

5.1概述4

5.2数据项5

5.3设备5

5.4组件5

6通信协议9

6.1概述9

6.2请求9

6.3应答12

附录A资料性附录）网络接口数据项15

附录B资料性附录）设备描述与数据流文件17

附录C资料性附录）网络接口安全规范22

参考文献24

图1ONC网络结构数控机床示例）3

图2网络接口层次4

图3面向信息的机械电气设备结构模型4

图4数据项模型5

图5设备模型5

图6组件模型6

图7控制器模型6

图8通信协议10

图9数据写入请求报文结构11

图10远程操作功能11

图11设备描述报文结构12

图12数据流报文结构13

图13错误报文结构14

GB/T18759.6—2016

图Bl数控机床结构17

图C.1网络接口信息安全22

图C.2信息安全应用示例（RSA加密技术）23

表1设备元素6

表2控制器包含的数据项7

表3进给轴包含的数据项8

表4机床部件主要数据项8

表5传感器主要数据项9

表6安全门主要数据项9

表7信息快照请求参数说明10

表8信息查询请求参数说明11

表9设备描述文件头信息说明12

表10数据流文件头说明13

表11错误文件头说明14

表A.1机床数控系统信息模型中的参考数据项15

n

GB/T18759.6—2016

前言

GB/T18759((机械电气设备开放式数控系统》分为如下几个部分：

——第1部分:总则；

——第2部分:体系结构；

——第3部分:总线接口与通信协议；

——第4部分:硬件平台；

——第5部分:软件平台；

——第6部分：网络接口与通信协议；

——第7部分:通用技术条件；

—一第8部分:试验与验收。

本部分为GB/T18759的第6部分。

本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本部分由中国机械丁.业联合会提出。

本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(SAC/TC231)归口。

本部分负责起草单位：沈阳高精数控技术有限公司、国家机床质量监督检验中心。

本部分参加起草单位：中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司、广州数控设备有限公司、北京凯

恩帝数控技术有限责任公司、北京航天数控系统有限公司、大连光洋科技T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。

本部分主要起草人：于东、黄祖广、胡毅、尹震宇、胡大亮、杨洪丽、王健、杜瑞芳、陈虎、薛瑞娟、王萌、

王宇喑。

m

GB/T18759.6—2016

机械电气设备开放式数控系统

第6部分：网络接口与通信协议

1范围

GB/T18759的本部分规定了机械电气设备开放式数控系统中网络接口和通信协议规范，为开放

式数控系统网络接口与通信协议的分析、设计及实现提供参考框架，满足机械电气设备数控系统开放及

互操作要求。

本部分适用于金属切削机床、锻压机床、特种加丁机床等T业机械设备用的开放式数控系统。

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。

GB/T18759.12002机械电气设备开放式数控系统第1部分：总则

GB/T18759.2—2006机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构

3术语、定义、符号及缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

开放式数控系统opennumericalcontrol(ONC)system

应用软件构筑于遵循公开性、可扩展性、兼容性原则的系统平台之上的数控系统，使应用软件具备

可移植性、可操作性和人机界面的一致性。

[GB/T18759.1—2002,定义3.1]

3.1.2

信息模型informationmodel

网络接口中数据信息的表示方法,包括信息类型和组织方式。

3.1.3

数据项dataitem

信息模型的基本单元，用以描述信息模型中设备、组件或子组件的信息。

3.1.4

组件component

信息模型中的一个抽象类型，表述设备的物理和逻辑关系。

3.1.5

结构查询probe

应用端用来获取设备描述文件。

1

GB/T18759.6—2016

3.1.6

信息快照current

应用端用来获取设备在指定时间点状态信息。

3.1.7

信息查询enquire

应用端用来获取设备在指定时间段状态信息。

3.1.8

超文本传输协议hypertexttransportprotocol；HTTP

一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据

传送协议。

[GB/T18792—2002,定义3.19]

3.1.9

可扩展标记语言extensiblemarkuplanguage；XML

标准通用标记语言的子集，用于标记电子文件，使其具有结构性的标记语言，可用来标记数据、定义

数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。

[GB/T18793—2002,定义3.8]

3.1.10

XML结构XMLschema

描述可扩展标记语言文档结构的文件。

[GB/T18793—2002,定义3.20]

3.1.11

XML文档XMLdocument

XML结构的一个实例，仅有一个XML根元素，并且与XMLschema—致。

[GB/T18793—2002,定义3.5]

3.2符号及缩略语

NCNumericalControlSystem数控系统

ONCOpenNumericalControlSystem开放式数控系统

DNCDistributedNumericalControl分布式数控

XMLExtensibleMarkupLanguage可扩展标记语言

HTTPHyper-Text-Transport-Protocol超文本传输协议

4基本要求

4.1概述

开放式数控系统(ONC)网络接口与通信协议是用于开放式数控系统及相关设备的信息集成、分布

式网络管理及远程操作的通信接口与协议。为满足开放性、可靠性和安全性等要求，本部分提出的网络

接口与通信协议以TCP/IP为基础，由数据采集层、数据处理层、应用服务层组成。为了兼顾现有国际、

国家标准或者事实标准，满足数控系统开放要求，本部分只对网络接口与通信协议进行规范。

本部分在开放式数控系统基本结构的基础上(见GB/T18759.1—2002及GB/T18759.2—2006),

对开放式数控系统网络接口基本体系结构，以及所包含的信息模型、通信协议等加以规范，并在附录中

给出相关应用示例，但并不对数控装置、部件、驱动器及I/O等设备，以及第三方用户软件的具体实现

作具体规定，以满足开放性设计要求；此外，本部分不对操作系统和通信系统作具体规定，凡是采用符合

2

GB/T18759.6—2016

国际标准、国家标准和事实标准的都被视为符合本部分的要求。

4.2网络结构

开放式数控系统通过网络接口与通信协议实现设备的信息集成、网络管理与远程操作等，如图1所

示。其基本功能是将数控系统及相关部件等设备在运行过程中所产生的实时和非实时数据等信息，按

照信息模型和通信协议进行编码，变换为可在网络上传输的报文，并通过通信网络进行传输；同时将接

收到的远程操作命令发送给本地数控系统，以实现本地的远程操作。

週估怙仪

为实现开放式数控系统网络化功能，数控系统的网络接口间需要通过通信网络建立连接，并通过通

信协议进行数据传输。通信网络为信息传递所经的媒介，其设备主要包括用于信号可靠传输的路由器、

交换机、插头、插座、线缆及中继设备等；通信协议规定信息传输规则，主耍包括连接方式、报文单元、报

文格式、发送和接收时序等。

4.3网络要求

针对开放式数控系统要求，网络接口与通信协议应该满足如下要求：

一开放性：网络接口与通信协议应具备开放性和可扩展性，以确保不同类型数控系统信息共享,

并适应信息集成的发展要求。

——可靠性：网络应具有容错处理等机制，以支持可靠通信。

——安全性：网络应支持安全通信，以防止信息的非法访问和使用等，参见附录C。

4.4网络接口层次

网络接口以TCP/IP为基础，由数据采集层、数据处理层、应用服务层组成，如图2所示。

数据采集层：实现本地数据的采集、存储以及针对远程操作命令的本地操作功能。以机床为例，采

集数据主要包括设备识别信息如系统型号、版本号等）、设备特性如最大行程、行程范围等），以及设备

运行数据如当前运行状态、运行模式等），数据采集功能主要通过数控系统口身提供，其具体实现本部

分不做具体规定；系统本地操作功能主要针对远程操作指令实现本地数控系统基本操作，包括T件程序

的管理、系统参数的管理以及系统基本操作等,本地操作功能主要通过数控系统自身提供，其具体实现

本部分不做具体规定。

数据处理层：实现采集数据处理和远程操作处理功能。采集数据处理功能依照信息模型的定义，将

采集层所采集的信息进行打包，为应用服务层提供数据报文，实现数控系统的信息集成；远程操作处理

功能通过对从远程操作接口获得的命令进行解析，转换成本地数控系统操作接口的命令。

3

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*«!»*：

图2网络接口层次

应用服务层：通过HTTP请求响应的机制处理相关数据，满足车间及更高级别的信息集成需求；同

时接收用户的远程操作命令，实现本地远程操作。

5信息模型

5.1概述

网络接口通过信息模型来描述不同类型的数控设备，该模型定义数据和数据源的关系，并描述数控

设备的结构信息。信息模型使用统一术语描述数控设备信息单元，数据项是信息模型的基本单元。机

床数控系统信息模型中的参考数据项示例参见附录A,设备描述与数据流文件示例参见附录Bo

信息模型定义部件的结构特征以及部件之间的逻辑关系，顶层向下依次为设备、组件和子组件，如

图3所示。通过不同的组合方式，适应不同的设备建模需求。

图3面向信息的机械电气设备结构模型

4

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5.2数据项

数据项是信息模型中从设备、组件或者子组件中获取的信息单元。数据项一般包括数据项属性、数

据来源和数据约束，其模型如图4所示。数据项属性定义数据项编号、数据项名称、数据单位等。

图4数据项模型

5.3设备

5.3.1设备模型

设备表示逻辑上相关的所有组件的集合，其模型如图5所示。

*备纽件

图5设备模型

5.3.2设备属性

设备的属性包含了设备编号、设备名称等信息。

5.3.3设备元素

设备元素包括设备数据项、描述信息、配置信息及设备包含的组件信息等，见表lo设备应包括一

个可用性数据项，该数据项用于标识当前设备能否对外提供信息。

5.4组件

5.4.1组件模型

组件将逻辑上相关的组件类型合并在一起，表示设备的构造特点和设备的功能特点。组件通过组

5

GB/T18759.6—2016

件实例进行表述，组件实例按照组件模型将相关的子组件和数据项进行组织，并具备独立功能。组件实

例一般包括控制装置、轴集、部件、传感器、安全门等。组件模型如图6所示。

表1设备元素

设备元索说明

设备描述设备的描述信息

设备配置设备的配置信息

设备组件设备所包含的组件

设备数据项设备可用的数据项

俎件“号

I

图6组件模型

5.4.2控制器

控制器模型

控制器提供的信息包括设备运行状态和程序的执行情况等，其模型如图7所示。

控UJ冷威气

n

图7控制器模型

6

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控制器属性

控制器属性包含了控制器的编号和控制器名称。

控制器数据项

控制器的数据项用于描述当前控制模式、执行状态等状态信息。控制器包含的数据项见表2。

表2控制器包含的数据项

数据项名称说明

ACTIVE,AXES正在控制的轴

BLOCK正在执行的程序块

CONTROLLER_MODE控制模式，包括：自动、手动、MDI等

EMERGENCY_STOP紧急制动器的状态

EXECUTION执行状态.包括:准备、运行、急停等

MESSAGE文本通知

LINE正在执行的加T-程序行号

PALLET_ID正在使用的托盘编号

PART_CC)UNT_ALL所有零件计数值

PART_CC)UNT_GOOD合格零件计数值

PART_CC)UNT_BAD不合格零件计数值

PART_ID正在加T.的零件编号

PATH_PC)SITION控制轴当前坐标值

PROGRAM正在执行的程序名

TOC)L_ASSET_ID正在使用的刀具编号

WORKHOLDING_ID正在使用的夹具编号

MOTION_PROGRAM运动程序状态

LOGIC_PROGRAMPLC或逻辑状态

SYSTEM操作系统状态

HARDWARE硬件运行状态

COMMUNICATIONS通信失败标识

5.4.3轴

轴数据项用于描述进给轴、主轴的实际速度、编程速度等状态信息。进给轴包含的数据项见表3。

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表3进给轴包含的数据项

数据项名称说明

AXIS_FEEDRATE_ACTUAL轴实际进给速度

AXIS_FEEDRATE_COMMANDED轴编程进给速度

AXIS_FEEDRATE_OVERRIDE轴修调值

AXIS_TORQUE轴扭矩值

PATH_PC)SITION_ACTUAL轴实际坐标值

PATH_PC)SITION_COMMANDED轴编程坐标值

PATH_PC)SITION_TARGET轴目标位置值

DIRECTION