GB Z 20177.3-2006 控制网络LONWORKS技术规范.第3部分; 自由拓扑双绞线信道规范.pdf

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1、ICS 25.040 N 10 GB 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z 20177.3-2006 控制网络LONWORKS技术规范第3部分:自由拓扑双绞线信道规范Control network LONWORKS technology specification Part 3 : Free-topology twisted-pair channel specification 2006-05国08发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 +. 中国国家标准化管理委员会0.-IIJ GB/Z 20177.3-2006 目次IE1111222233335666699口口HH接uu附范

2、接规/韭目滞刑j-14,. 、./的录件路层附文语. .电. 子性用略-u结置范求合源拔C引缩范终配规源要搞范电插A数资H性和规缆扑缆段源电源电源规路电M抗参(U围范语统线拓线网电路电供无点链带与阻信A言言范规术系12345链123节1234通录前引1234AhAhAh4.Ah515.丘6队6.6.6.7附GB/Z 20177.3-2006 前言GB/Z 20177总标题为控制网络LONWORKS技术规范)，目前包括以下4个部分:第1部分:协议规范;一一第2部分:电力线信道规范;一一第3部分:自由拓扑双绞线信道规范;一一第4部分:基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范。本部分是GB/Z

3、20177(控制网络LONWORKS技术规范指导性技术文件的第3部分。本部分修改采用ANSI/CEA709.3(自由拓扑双绞线信道规范。本部分与ANSI/CEA709.3的主要差异如下:a) 凡是出现ANSI/CEA709的地方都用GB/Z20177代替;b) 凡是出现ANSI/CEA709. 3的地方都用本部分代替;c) 根据GB/T1. 1进行编辑性修改:在原标准第1章和第2章的基础上加以修改，作为引言部分。将原标准的后续章条号做了相应修改。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。本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第四分技术委员会归口。本部分起草单位:机械工

4、业仪器仪表综合技术经济研究所、西南大学、北京交通大学现代通信研究所、北京宽网社区数字化建设有限公司、威世达通信控制技术(北京)有限公司、埃施朗公司。本部分主要起草人:梅恪、王春喜、王玉敏、杨玉柱、刘枫、孙昕、史学玲、欧阳劲松、刘运基、戴恋、刘永生、李翔宇。I GB/Z 20177.3-2006 引控制网络LONWORKS技术规范基于OSI参考模型CGB/T9387. 1-1998).是一个7层模型。GB/Z 20177(控制网络LONWORKS技术规范由四个部分组成。气一第1部分:协议规范;一一第2部分:电力线信道规范;一一-第3部分:自由拓扑双绞线信道规范;一一-第4部分:基于隧道技术在IP

5、信道上传输控制网络协议的规范。第1部分是整个技术规范的核心，后三部分是第1部分的补充。GB/Z 20177(控制网络LONWORKS技术规范四个部分的关系见图10本部分是GB/Z20177的第3部分，是控制网络中的自由拓扑双绞线信道规范。LONWORKS双绞线信道支持自由拓扑连线，可以适合总线、星型、环型，或这些拓扑的任意组合。网络信道长度和所连节点的数目可以通过本部分的物理层中继器或GB/Z20177兼容路由器进行扩展。网络通信速率为78.125kbit/s.节点可以使用本地供电或链路供电。通过使用一个可选的链路电源为网络上的节点提供直流供电，本部分自由拓扑信道在一个网段中支持多达128个节

6、点。链路供电节点从网络上取电，供电和传送数据由同样的两根导线提供。本地供电节点从一个本地电源上取电。数据通过极性不敏感的差分曼彻斯特编码进行传送。第6、7层l 表示层、应用层第5层会话层第4层第3层网络层链路层第2层MAC子层第1层物理层H GB/Z 20177. 1 控制网络LONWORKS 技术规范第1部分g协议规范GB/Z 20177. 2控制网络LONWO阳。技术规范第2部分z电力线信道规范图1GB/Z 20177四个部分的关系GB/Z 20177. 4 控制网络LONWORKS 技术规范第4部分2基于隧道技术在lP信道上传输控制网络协议的规范1 范围控制网络LONWORKS技术规范第

7、3部分:自由拓扑双绞线信道规范GB/Z 20177.3-2006 GB/Z 20177的本部分规定了自由拓扑双绞线信道规范。这种类型的信道支持在多个节点间的78.125 kbit/s的通信速率，其中每个节点由一个收发器、一个协议处理器、一个应用处理器、一个电源及应用电路构成。本部分规定了物理层(OSI的第一层)，包括与媒体访问控制(MAC)层的接口，以及与媒体的接口。由其他层控制的对物理层操作的参数也在此作详细说明。本部分适用于自动化控制系统及产品的设计、制造、集成、安装和维护等。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/Z20177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

8、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。GB/T 9387. 1-1998信息技术开放系统互连基本参考模型第1部分:基本模型(idtISO/ IEC 7498-1:1994) GB/T 17626. 2-1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(idtIEC 61000-4-1: 1995) GB/T 17626.3-1998 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(idtIEC 61000-4-3: 1995) GB/T 17626.4-

9、1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(idtIEC 61000-4-4: 1995) GB/T 17626. 5 1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(idt IEC 61000-4-5: 1995) GB/T 50311 2000 建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范GB/Z 20177.1-2006 控制网络LONWORKS技术规范第1部分:协议规范GB/Z 20177.2-2006 控制网络LONWORKS技术规范第2部分:电力线信道规范GB/Z 20177.4-2006 控制网络LONWORKS技术规范第4部分:基于隧道技术在IP信道上传输控制网

10、络协议的规泡IEC 11801: 2000信息技术用户综合布线ANSI/TIA/EIA-568-A: 1995 商业楼宇电信线缆标准3 术语和缩畸语GB/Z 20177. 1、GB/Z20177.2和GB/Z20177.4确定的术语和缩略语适用于本部分。4 系统规范本章规定了所使用的线缆的类型、总线拓扑或自由拓扑结构所使用的终端器、链路供电及本地供电模式下最大的节点数目和通信距离，以及可以从链路供电线路中引出的最大稳态电源。GB/Z 20177.3-2006 4. 1 线缆线缆应该遵循ANSIEIA/ TIA 568A五类线要求，使用24AWG非屏蔽双绞线。对于完整的规范，参照ANSI/TIA

11、/EIA-568-A:1995商业楼宇电信线缆标准。4.2 拓扑4. 2. 1 自由或总线拓扑网络可以使用单端终结的自由拓扑或双端终结的总线拓扑。超过36问。4. 3 线缆终结Rl =52. 30+1%) 将由链路电源提供，的阻容网络，凡=源应提供一端终1/8W。4. 4 网段配置一个本部分信道可以支持1281/ 100 000。如果满足下面的条件(见式o孔，范。通过中继器的延时不能2的阻容网络，链路供电，终端器(lX链路供电节点数目)+(2X本地供电节点数目)128 ( 1 ) 表l表示对于总线拓扑网段的最大总线长度。表2列出了节点间的最大距离和自由拓扑网段的网线的最大长度。节点间的距离以及

12、节点和链路电源的距离不能超过节点间的最大距离。如果存在多个路径，比如一个环型拓扑结构，那么应该计算的是最长的路径。线的最大长度是连接到该网络段的所有线的长度。表1总线拓扑距离规范总线最大长度分支最大长度单位600 3 口12 节点间的最大距离250 4.5 电源规范表2自由拓扑距离规范线的最大总长度450 GB/Z 20177.3一2006单位口1个网段上所有节点所提取的稳态功率不超过36.5W。对于每个分支，每个节点的距离乘以每个节点的功耗的总和不应超过一个常数，见式(2):式中:5. 1 电源链路电源囱网络输出羊应该是41.0 V42. 4 V。在正常，分别在网络+端和网络一端产生+21

13、V和一21V输出。在将输出端持续直接短接后，链路电源应该可以恢复，并且适当地重新启动网络。如果藕合器没有通过电惊接地，需要接入一个参考地的接线端。5.2 供电要求供电要求见图4和图5。如果没有指明其他要求，表3中的电源供电规范对下面条件的所有组合都应该可以满足:一一连接了特殊指定的搞合电路;-一一线输入电压超出了按规范规定的满量程;一一网络输出负载=OA(d.c. ) 1. 5 A(d. c. )。3 GB/Z 20177.3-2006 供电要求描述条件规范应用环境所需的线电压，输入电源需要指输入线电压和指示器在A端测量(参见图3)示灯，LED或其他等效指示器输出电压在B端测量(参见图3)直流

14、42.4V最大直流42.08V最小输出电压校准响应在B端测量输出电压必须在步幅更改的1ms内恢复到最负载以50%步幅更改终值的1%范围内输出参考在B端测量对大地浮动不连接稿合电路输出纹波电压在B端测量参考图3(差分)尖峰噪声在B端测量400 mV峰-峰值最大(差分).50 MHz带宽输出共模噪声在B端对大地测量100 mV峰-峰值最大连续输出电流能力在B端测量。直流1.5A输出启动间隔行为从输出短路或过流故障状态启动或恢复参考图5在B端测量短路输出保护在任何时间周期内输出端持续按照输出启动间隔行为规范，出错后必须恢复短路允许单点故障任何单个组件出错(断路或短接)电压人十一电压人一42.4V 在

15、B端测量1电压入十到地142.4V 1电压入_到地142.4V 表3允许的纹波等级不允许的纹波等级1 000 10 100 E国西销部世|却10M 1M 100k 10k lk 100 1 10 纹波频率/Hz 供电电源输出纹波电压的要求固44 GBjZ 20177.3-2006 允许的启动时间/ms 650 400 100 500 300 200 600 固5供电启动间隔行为注1:启动时间定义为供电电源以给定的平均输出电流将网络电压从ov充电到直流42V所用的时间。注2:平均电流是供电电源在将网络从ov充电到直流42V时可用的平均输出电流。一旦输出电压达到42V，输出电流最小要达到1.5A。

16、无源辑合电路可以采用图6所示的电路，或者任何具有相同性能的其他电路。表4列出图6中所对应的元器件8 6 7 平均电流/A 5 4 3 2 0 0 5.3 清单。网络+01 lN5401 013 lN5401 L SJ%w rnqORd-A 012 LEO SI SPST 08 09 010011 C3 0.1且E100V Z5U WVI 41队C队1Z电压入+地线接线端子网络一注z自由拓扑时.SI闭合.总线拓扑肘.SI打开.、飞电压入一5 藕合器电路固lN4002(4x) 圈6G/Z 20177.3-2006 表4藕合电路元器件清单6 条目数量对4 |Cl.C2 .C5 .C6 2 2 C3

17、,C4 3 2 I Dl,Dl3 4 2 02 ,03 5 8 D 6 Dl2 7 2 Ll ,L2 1890221PRR2 1 11 12 13 节点规范每个链路单元负载的网络上电后在网络电压电的最小延时6 . 2 带电插拔应把一个节点接入一个供电的网络苔，6 . 3 与MAC子层的发迭器/接收器接口描述铝电解电容47F，土20%, 63 V 陶瓷电容O.1F，100 V，Z5U绝缘或更好二极管，lN5401，3A ,100 V 二极管，lN4148或等效元件单位mA S 口lSV V 物理层按照GB/Z20177. 1的6.3、6.4和6.5所定义的服务接口与MAC子层接口交互。图7表示物

18、理层协议数据单元(PPDU)。NPDU 前置码队数据/斗图7物理层协议数据单元6 GB/Z 20177.3-2006 6.3.1 帧格式与图7所示的物理层协议数据单元的格式相一致，发送器将按照图8在该媒体中生成一个比特流。T是位周期，等于1/(比特率)。咛十?卡II1I 0 I 1 I 1 I 0 f-II十丁十1椭圆且I飞八广VJ11W120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% -60% -80% -100% 120% 翻阴阳刷刷11一-IHLine-Code Beta 1 Beta 2 Violation 了同步接收时钟，在中间是否出现第二次足够长的时间内

19、地说，在数据包迁(最后一个数0. 0 0.8 1. 6 2.4 3. 24. 0 4. 8 5.66.4 7. 2 8. 0 8.8 9. 6 10.411. 212. 012.8 时间/ s 固9理想的发送波形-零比特位7 GB/Z 20177.3-2006 % 旧MnununvnuAUndnuauauA哑911 ./ 、./ 、 / 飞、/ ,-/ p 0% 一20%-40% -60% -80% -100% -120% 0.00.8 1. 6 2.4 3.2 4.0 4.8 5.6 6.4 1.2 8.0 8.8 9.6 10.411.212.012.8 时间/J S 固10理想的发送波形

20、-1比特位直接接入收发器输出端的52.3 n的终端器的电压频谱，在任何制造产生的变化和任何运行条件下，应满足图11中最严格的要求。用于评估电压频谱的随机比特位模式应由CRC多项式X8十X6+X5+X4十1产生，其中f=78.125 kHz。OdB 1 -5 dB 一10dB一15dB一20dB-25dB -30dB -35dB -4QdB 0.01 2.01 4.01 6.01 8.01 10.01 频率频率最大0.01 一15dB0.2j OdB 1. 21 OdB 1. 81 一23dB3.51 一23dB3.1f 一30dB10.0r -30dB 圄11频率到这峰值时最大电压频谱8 GB

21、/Z 20177.3-2006 6.4 阻抗节点应该满足图12中所示的最小阻抗要求。在链路电掠供电节点中，由图12所示的凸起部分的阻抗可以使用固定频率的开关稳压电源进行调整。该凸起部分高度应该小于3k.o.，宽度下边界小于0.25 J，上边界大于1.6 J，其中J=78.125 kHz。在数据包传输过程中，发送器阻抗应该是最小2000.0.(从o.2 J2 J)。10000 最阻1000抗7 通信参数1/ v 100 10 0.0 1.-1 4巳I / 频率0.011 0.21 1. 5f 10.01 一.-飞_L l、L r-X / 严飞|飞户、T、T、一一本地供电节点0.11 lf 101

22、 频率a)最小阻抗一一供电节点链路供电节点/0本地供电节点/0300 150 5080 2540 6500 3250 200 100 的最小阻抗一一未供电节点图12最小阻抗下面的通信参数(表6)用于本部分信道。可互操作的本部分收发器应该满足这些规范。这些参数中有些是由非物理层的协议层进行控制的，因此，对那些层必须制定相应参数的规范。9 GBjZ 20177.3-2006 表6可互操作收发器的通信参数通信速率78.125 kbit/s 优先时间片数目4 比特同步位最小数目4 平均数据包周期4020s 前置码长度301s 时间片Beta2宽度168s 时间段Beta1发送宽度868s 时间段Bet

23、a1接收宽度895s 10 附录A(资料性附录)环境规范GB/Z 20177.3-2006 对节点、链路电源、数据/供电电缆的环境规范，根据应用情况有所变化。因此，本附录没有为所有的设备指定一个标准的环境条件。对于每个不同的应用要遵守相应的代理机构和法规组织的要求。表.A.l列出了节点有代表性的一组环境规范。表A.1针对节点的有代表性的环境规范EMI电磁干扰FCC Part 15 Class B和EN55022，ClassB 抗ESDGB/T 17626.2，2级抗电磁辐射GB/T 17626.3，2级抗快速瞬态过程GB/T 17626.4，2级抗浪涌GB/T 17626.5，2级收发器工作温

24、度-40C十85COON-的.hhFONN阁。中华人民共和国国家标准化指导性技术文件控制网络LONWORKS技术规范第3部分:自由拓扑双绞线信道规范GB/Z 201 77. 3-2006 峰中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销司h印张1字数26千字2006年11月第一次印刷开本880X12301/16 2006年11月第一版定价12.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533峙书号:155066 1-28055 GB/Z 20177.3-2006