GB T 20540.4-2006 测量和控制数字数据通信 工业控制系统用现场总线 类型3 PROFIBUS规范 第4部分 数据链路层协议规范.pdf
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1、ICS 25. 040 N 10 中华人民=H工-、春日国国家标准GBjT 20540. 4-2006 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3:PROFIBUS规范第4部分:数据链路层协议规范Digital data communication for measurement and control一Fieldbus for use in industrial control systems-Type 3: PROFIBUS specification-Part 4: Data Iink layer protocol specification (lEC 61158-4 Type
2、3:2003 , MOD) 2006-10-16发布中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会2007-05-01实施发布中华人民共和国国家标准测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总结类型3:PROFIBUS规范第4部分:数据链路层协议规范GB/T 20540.4-2006 持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丰号开本880X1230 1/16 印张11.25 字数351千字2007年3月第一版2007年3月第次印刷* 书号,155066 1-
3、28734定价56.00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前言引言.1范围. . . . . 1. 1 概述1. 2 技术规定. . . . . 1. 3 规程1. 4 适用性. 1. 5 一致性2 规范性引用文件. 3 术语和定义3. 1 参考模型的术语和定义3.2 服务协议术语和定义. 3.3 公用术语和定义. . . . . . . . 3.4 本部分的术语和定义4 符号和缩略语. . . . . . . 4. 1 公用符号和缩略语4.2 本部分的符号和缩略语目次5 多种DL协议类型公用的DL协议基本原理5. 1 帧检验序列6 DL协议概
4、述(同步传输). 6. 1 所采用的PhL服务7 DL协议概述. 7.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . 7.2 媒体访问控制和传输协议概述7.3 传输模式和DL实体. 7.4 所采用的PhL服务7.5 操作原理. 7.6 循环和系统响应时间8 DLPDU通用结构和编码以及有关规程原理. 8.1 DLPDU间隔大小. 8.2 长度八位位组CLE.LEr). 8. 3 地址八位位组8.4 控制八位位组(FC)8.5 DLPDU内容差错检查8.6 DATA_UNIT 8. 7 差错控制规程9 DLPDU专用的结楠、编码和规程原理9. 1 无数据字段的固定长度的DLP
5、DUGB/T 20540.4-2006 V VI 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 4 5 7 7 8 12 12 14 14 16 16 17 17 21 22 33 35 35 36 37 38 42 42 43 44 44 I G/T 20540.4-2006 9.2 有数据宇段的固定长度的DLPDU.45 9.3 有可变数据字段长度的DLPDU. . . . . . . . . . . . . . . . . 46 9.4 令牌DLPDU. 48 9.5 ASP DLPDU 48 9. 6 SYNCH DLPDU 48 9.7 时间事件(TE)DLPDU 49 9.8 时钟值(C
6、V)DLPDU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 9.9 传输规程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 10 其他的DLE规程原理10.2 10.3 附录A(资料性附录)附录B(规范性附录)附录C(资料性附录)10. 1 DL实体的初始化DL实体的媒体访问控制的状态. . . 52 . 53 时钟同步协议57 同步z典型的FCS实现示例61DL协议状态机62典型的令牌规程和报文传送周期. . . . . . .
7、. . . . . . . . . . I I 170 176 参考文献.图l囡2图3圈4图5图6图7图8固9图10图11图12图13图14图15图16图17图18图19图20图21图22图23图24图25图26E 数据链路层与其他各层以及数据链路服务的用户之间的关系. . . . . . . .V! DLSAP ,DLSAP地址和组DL地址之间的关系. . . 1. I ,0 4 逻辑令牌传递环用于异步传送的PhL数据服务21空闲时间TID1 n 空闲时间TID2(SDN ,CS) 24 空闲时间TID2(MSRD) 24 时隙时间TSLl. . . . . . . 24 时隙时间TSL22
8、4nkunxu吨unuphvnfMnLqaquqM mm期期TT周用相间间送送字时时传传叮隙隙牌文M时时令报且八位位组结构. 长度八位位组编码.I I . . . . . . . . . . . . . . 36 地址八位位组编码. . . . . 37 DLPDU中的DAE/SAE八位位组37地址扩展八位位组38用于发送/请求DLPDU的FC八位位组的编码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 用于确认或响应DLPDU的FC八位位组的编码FCS八位位组的编码42数据字段. . . . . . . . . . . I I . . . . .
9、 . . . . . . . . . . . 42 标识用户数据. . . ., .,. . . . . . . . . 0 . . . . . . . . . . . . . 43 无数据宇段固定长度的DLPDU. . . . . . . . . . . . . . . 44 无数据宇段固定长度的DLPDU. . . . . . . . . . . . . . . 45 G/T 20540.4-2006 图27有数据字段长度固定的DLPDU. . . . . I . . . . . . . I . . I . 1. I . 45 图28有数据字段的固定长度的DLPDU. M 图29有可变数据
10、宇段长度的DLPDU. . . . . . . . . . 46 图30有可变数据字段长度的DLPDU. . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 图31令牌DLPDU. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.- 48 图32令牌DLPDU图33无数据固定长度的发送/请求DLPDU. . . . I . . . I . 49 图34令牌DLPDU和有数据的固定长度的发送/请求DLPDU m 图35有可变数据字段长度的发送/请求DLPDU. . . . . . . 50 图36无数据的固定
11、长度的发送/请求DLPDU图37令牌DLPDU和有数据固定长度的发送/请求DLPDU. . . I . 51 图38有可变数据宇段长度的发送/请求DLPDU 1. . 52 图39DL状态图. . . . . . . . . . . . . 53 图40时钟同步的概貌. . . . . . . . . . 1. . . . . . 58 图41时间主站状态机. . . . .四图42时间接收器状态机. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 图43时钟同步序列. . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
12、图A.1FCS生成(用于同步)的示例61图A.2在接收时FCS综合检查的示例(用于同步). . . . . . . . . I . 61 图B.1协议机的结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 图B.2SRU状态机的结构 147 图C.1令牌持有时间(TnI)的推导. . . I . 170 图C.2没有使用令牌持有时间(Tm)171图C.3使用令牌持有时间(Tm)传送报文(在每个主站的TTH之间平等). 图C.4在不同的工作负载情况下令牌持有时间(TTH)的使用表1FCS长度、多项式和常数u表2现场总线数据链路协议特性.
13、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 表3传输功能码.I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .四表4响应方中的FCB,FCV. . . . . 41 表5操作参数. . . . . . . . . . . . I . 52 表B.1状态机的分配. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 表B.2数据资掘. . . . . . . . . . . . . . I . M 表B.3由DL用户发给FLC的原语.
14、 . . . . 69 表B.4由FLC发给DL用户的原语70表B.5由DL用户发给DLM的原语. . . . . . . . . . . I . 72 表B.6由DLM发给DL用户的原语. . . . . 72 表B.7在DL用户与FLC之间交换的原语所使用的参数. I . 73 表B.8DL用户与DLM之间交换的原语所使用的参数. . . . . . . 73 表B.9FLC/DLM状态表6.74 表B.10FLC/DLM功能表四E GB/T 20540.4-2006 表B.11由DLM发给MAC的原语104表B.四由MAC发给DLM的原语104表B.13 在DLM与MAC之间交换的原语所
15、使用的参数104表B.14本地MAC变量 105 表B.15MAC状态表106表B.16MAC功能表141表B.17由DLM发给SRC的原语148表B.18 由SRC发给DLM的原语148表B.四由MAC发给SRC的原语149表B.20由SRC发给MAC的原语. . . . 149 表队21MAC与SRC之间交换的原语所使用的参数149表B.22FC结掏150表B.23SRC的本地变量150表B.24SRC状态表150表B.25SRC功能169N GB/T 20540.4-2006 目。吕GB/T 20540-2006(测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总统类型3:PROFIBUS规范的
16、内容分为如下6个部分:一-GB/T20540. 1 概述和导则;一-GB/T20540. 2 物理层规施和服务定义;一-GB/T20540.3 数据链路层服务定义;一-GB/T20540.4 数据链路层协议规范;一一GB/T20540. 5 应用层服务定义;一-GB/T20540.6 应用层协议规范。本部分为GB/T20540-2006的第4部分。本部分修改采用IEC61158-4 Type3: 2003(测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3:PROFIBUS规范第4部分t数据链路层协议规范,在技术内容上与原国际标准没有差异,为方便我国用户使用,在文本结构编排上进行了适当调整,并
17、按GB/T1. 1的要求进行编辑。本部分基于JB/T10308.3一2005制定。本部分的附录B为规范性附录,附录A、附录C为资料性附录。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: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、西南大学、中海石油研究中心、上海自动化仪表股份有限公司、清华大学、重庆川仪总厂、北京交通大学、天华化工机械及自动化研究设计院、中石化装备总公司、中国仪器仪表协会、西门子(中国有限公司。本部分主要起草人:李百煌、欧阳劲松、王春喜、梅恪、王玉敏、刘枫、徐伟华、孙昕、谢素芬、惠敦炎、刘云
18、男、阳宪惠、董景辰、姜金锁、冯秉耘、陈明梅、回英明。本部分为首次发布。V GB/T 20540.4-2006 引1 棋迷本部分是为方便实现自动化系统各组成部分互连所形成的系列标准之一。它与在某种程度上基于开放系统互连基本参考模型的三层现场总结参考模型所定义的标准系列中的其他标准有关。两种参考模型均将互连标准化区域细分为一系列层规范,每层有可管理的大小范围。数据链路协议利用物理层提供的服务未提供数据链路服务。图1解释了用于现场总线的数据链路服务、现场总线数据链路协议、现场总钱物理层服务和系统管理等标准之间的关系。注:本部分中所使用的系统管理是用于管理层协议的一种本地机制。数据链路服务应用层数据链
19、路层物理层媒体甸甸回回_.JI 数据链胳管理服务固1数据链路层与其他各层以及撤据链路服务的用户之间的关系本部分的主要目的是提供一组依据对等数据链踏实体(DLE)在通信时刻要执行的步骤表达的通信规则。这些通信规则旨在为服务于以下各种目的的开发提供可靠的基础:a) 作为实现者和设计者的指南;b) 在设备测试和采购中使用;c) 作为系统准入开放系统环境约定的一部分;d) 作为对理解OSI中严格时间要求的通信的明确表达。本部分特别考虑了传感器、执行机构和其他自动化设备的通信和相互协调工作。本部分与在OSI或现场总钱参考模型内的其他标准一起使用,但随意捏合共同工作的系统可能是不兼容的。2 本部分引用的命
20、名法条款(包括附录以及任何从属的子条款可全部引用,如条款N或附录N,此处N是此条款的编号或比睛录的字母。子条款以及此子条款的任何从属子条款可全部引用,如N.M或N.M. P等(依据此子条款的级别类推),此处N是此子条款的编号或附录的字母,而MP等表示上-子条款的后续级别,并包括其所在最及的子条款。当一个条款或子条款包含一个或多个从屑的子条款时,该条款或子条款标.题与其第一个从属于条款之间的正文可全部被引用,如(N.0或N.M. 0或N.M. P. 0等,此处的N,M和P如前所述。不同的是,以.0结束的引用表示一个条款或子条款标题与其第一个从属子条款之间的正文和图。VI 测量和控制数字数据通信工
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