GB T 29001.4-2012 机床数控系统 NCUC-Bus现场总线协议规范 第4部分:应用层.pdf
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1、GB ICS 25.040.20 J 50 和国国家标准共中华人民GB/T 29001.4-2012 机床数控系统NCUC-Bus现场总线协议规范部分:应用层第4Numerical control system of machine tool一Protocol specifications for NCUC-Bus fieldbus一Part 4: AppIication layer 2013-07-01实施2012-12-31发布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气,JmRJU叽/附功。wm配呻JVNS问时酬tR GB/T 29001.4-2012 目次前言.
2、皿引言.N I 范围-2 规范性引用文件3 术语和定义、缩略语13. 1 术语和定义. 3. 2 缩略语64 体系结构65 协议规范75. 1 概述75.2 数据类型75.3 通信模式105.4 总线状态机106 服务.12 6. 1 基本服务126.2 通信准备服务156. 3 控制运行服务196.4 故障处理服务226. 5 其他控制管理服务257 应用层帧格式与数据识别m7. 1 概述267.2 NCUC-Bus协议网络类型规定 26 7.3 NCUC-Bus数据帧命令宇CM-ID格式.26 7.4 NCUC-Bus通信数据格式 27 7.5 NCUC-Bus数据帧寻址和识别 29 8
3、通信错误检测和恢复318. 1 数据差错检测318. 2 连接故障检测328. 3 差错纠正329 命令M9. 1 概述349. 2 总线管理349.3 参数读写479.4 集总帧读写499. 5 运行态的数据读写.50 -GB/T 29001.4一201210 同步机制5110. 1 概述5110.2 时间同步5110.3 数据执行同步521 设备数据字典和标准设备模型52附录A(资料性附录)参数表四参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . 69 H GB/T 29001.4-2012 目。吕GB/T 29001(机床数控系统NCUC-Bus现场总线协议规范
4、分为以下部分:一GB/T2900 1. 1 总则;一一-GB/T2900 1. 2 物理层;一-GB/T2900 1. 3 数据链路层;GB/T 29001. 4 应用层;GB/T 2900 1. 5 测试;GB/T 2900 1. 6 安全;本部分为GB/T29001的第4部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国机床数控系统标准化技术委员会CSAC/TC367)归口。本部分起草单位:广州数控设备有限公司、沈阳高精数控技术有限公司、武汉华中数控股份有限公司、大连光洋科技工程有限公司、浙江中控电气技术有限公司。本部分主要起草人:何英武
5、、张玉洁、莫元劲、宋宝、唐小琦、陈虎、金健、王声文、杨东升、胡毅、胡协和、冯冬芹。阳山:23/1 2900 1. 4-2012 冒!0.1 概述机床数控系统:JCUC-Bus现场总线(:JCU nion of China Field Bus,数控系统联盟总线,简称.J CUC Bus)通信协议规范是为用于机床数控系统及丁A业自动化控制过程而制定的,本协议规范结合近年米科学技术发展及机床数控系统的结构和功能对数据通信的需求进行了详细描述,并规定了机床数控系统:fCUC-Bus现场总线的数据类咽和基本的数据传输方式。机床数控系统:JCUC-Bus现场总线按GB/T9387. 1 -1998定义了气
6、层参考模理(即物理层、数据链路民、1占HJr二),参考模型将互连标准化区域细分为一系列层次规范,每层有可管理的范田。GB/T 2900 1. 4为:JCUC-Bus协议规范的各组成且互连的部分标准之一一一即:JCUC-Bus协议规范的第4部分:1但用后,本部分与刊CUC-Bus所定义参考模哑的其他部分有关。O. 2 数控系统现场总结应用层既述机床数控系统:JCUC-Bus现场总线是一种数字化、串行网络的数据总线,用于机床数控系统各组成部分f连通信。本部分所规定的:JCUC-Bus的应用层是在物理层和链路层之上,用户任务之下的所有任务。民1描述f机床数控系统:JCUC-Bus现场总线的应用层服务
7、、协议和系统管理之间的关系,通过使用iCUC-Bus的数据链路层和其他相邻的更低层提供的服务未提供应用服务。应用层服务应用层应用管理服务数据链路层物理层传输介质图1应用层与NCUC-Bus其他各层之间的关系本部分主要阐述连接数控装置与驱动装置(伺服、主轴)、1/0装置、测量装置等的全数字、串行、间步、双向、多站点的通信网络,以及用来完成数控装置对驱动装置、I!O装置等的控制、参数调整、状态监控和诊断等的数据通信。本部分同时对)JCUC-Bus协议规范的物理层及数据链路层之上、JH尸任务之下的所有应用进行了描述,)JCUC-Bus的应用层在物理层、数据链路层之上为用户任务提供接门和l服务。R 1
8、 范围机床数控系统NCUC-Bus现场总线协议规范第4部分:应用层GB/T 2900 1. 4-2012 GB/T 29001规定了机床数控系统NCUCBus现场总线(以下简称NCUCBus)的数据类型和基本的数据传输方式,确立了NCUCBus用于机床数控系统及工业自动化控制过程而规定的通信协议规洁。GB/T 29001的本部分规定了机床数控系统NCUCBus的应用层协议规范。本部分适用于机床数控系统。其他用途的数控系统可参照本部分。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(包括所有的修改清单)
9、适用于本文件。GB/T 2900 1. 1-2012 机床数控系统NCUCBus现场总线协议规范第1部分:总则IEEE Std 802. 3-2005信息技术系统间通信和信息交换局域网及城域网特殊要求第3部分:带冲突检测载波监昕多从访问(CSMA/CD)的访问方式及物理层规范(Informationtechnology -Tele communications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks- Specific requirements Part 3: Carrier s
10、ense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications) 3 术语和定义、缩略语3. 1 术语和定义GB/T 2900 1. 1 2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1. 1 协议protocol 对通信系统数据交换中的数据格式、时序关系和纠错方法的约定。GB/T 29001. 1 2012,定义3.1.1J 3. 1. 2 总线bus 通过分时复用的方式,将信息从一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线,是通信系统
11、中传输数据的公共通道。GB/T 2900 1. 1 2012,定义3.1. 2J 3.1.3 物理层physical layer 处于ISO/OSI通信参考模型的最底层,是整个通信系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输介质及互连设备,为数据传输提供可靠的环境,包括传输介质(光纤、双绞线、同轴电缆等)、连接-GB/T 2900 1. 4-2012 器(插头/插座)、接收器、发送器、中继器等,实现数据在其上以一定的速率通过。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1. 3 J 3. 1. 4 数据链路层data Iink layer 数据链路层为基于物理层的数据通道。在数据通信期间
12、,收发两端可进行不等的一次或多次数据通信。每次通信都要经过建立通信联络和解除通信联络两个过程,这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路。而在物理介质上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错。数据链路层的建立、拆除、对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1. 4 J 3.1.5 应用层application .layer 应用层位于物理层和链路后之上,用户任务之下的所有部分,并向上提供接口和服务。GB/T 2900 1. 1产2012,定义3.1.5J 3.
13、1.6 设备devic 指接入通信网络l户,具有特立功能行为的物理实体例如战人:JCUC-Bus网络的数控装置、伺服驱动装置或I/O吱置等。每个设备在:fCUC-3us中具有唯一的设备地址rGB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1.63.1.7 主设备master device 网络中发起通信的设备。NCUCBus协议约屯在一个!CUC-Bus环路It1只能有一个主设备,通常为数控装置。注:主设备义称为主泊。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1. 7 3. 1. 8 从设备slave device 网络中除主设备之外咛其他接入NCUC-Bus网络的设备,例如伺服驱功装置
14、或I/O装置等。注:从设备又称为从站。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1. 8J 3. 1.9 广播broadcast 在网络中多设备通信的最普遍的形式,发送方向每一个目的设备投递一个分组的拷贝。发送端可以通过多个单次分组的投递完成,也可以通过单独的连接传递分组的拷贝,直到每个接收方均收到一个拷贝为止。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1.9J 3. 1. 10 单地址传输single address transmission 单地址传输是针对网络中传输的两个设备间的关系而言的,单地址传输指的是发送端把数据传给网络中指定的设备。GB/T 2900 1. 1-201
15、2,定义3.1.10J 2 GB/T 29001.4-2012 3.1. 11 集总帧传输slave device information train packed transmission 发送端将需要向网络中各从设备传输的数据依次打成一个数据包,然后从发送端的一个端口发出,依次通过各从设备,然后回到主设备的另一个端口或者同一个端口。从设备在数据包经过时,依据数据包中的地址信息,下载主设备传输给该设备的数据,同时将需要反馈的数据上载到数据包中。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1.11J 3. 1. 12 拓扑结构topology structure 网络的拓扑结构是引用拓扑学
16、中研究与大小、形状元关的点、线关系的方法。把网络中的通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点和线组成的几何图形就是网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网络中各实体的结构关系,是建立网络的第A步政实现各种网络协议的基础,拓扑结构主要有星形结构、环形结构、线形结构、树形结构、网状结构等。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1.12J 3. 1. 13 线形结构Ii时arstructure 一种网络拓扑结构,设备之间通过通!i:线路依次连接的路由方法。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.l. 13J 3. 1. 14 环形结构ring structure 一种网络拓
17、扑结构,设备之间边过通信线路依次连接的路由方法,数据在其中只能单向传输。GB/T 2900 1. 12012,支主义3.1. 14J 3. 1. 15 周期通信cycte communication 内容具有严格时效性的信息交换行为,每隔特定的时间长度,设备进行二次通信。GB/T 29001.1-2012,定义3.1.15J 3. 1. 16 周期数据cycle i;lata 具有严格时效性的数据。GB/T 29001.1-2012,定义3.1.16J 3. 1. 17 非周期通信non cycle communication 内容不具有严格时效性的信息交换行为。GB/T 2900 1. 1-
18、2012,定义3.1.17J3. 1. 18 存取过程access procedure 一个站点获得网络中传输数据的过程。GB/T 29001.1-2012,定义3.1.18J 3. 1. 19 总结状态bus state 总线稳定地保持特定的工作模式。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1.19J 3 -GB/T 29001 .4-2012 3.1.20 状态机state machine 描述状态以及状态间转换过程的信息模型。GB/T 2900 1. 1-2012,定义3.1.20J 3. 1. 21 自举boot up 通信系统自设备通电到可以进行正常通信的过程。GB/T 29
19、00 1. 12012,定义3.1.21J 3.1.22 指令instruction 网络中传递的一组能够被设备识别的,表示设备需完成特定行为的代码。GB/T 29001. 1-2012,定义3.1. 22J 3. 1. 23 反馈feedback NCUC-Bus网络中从设备发出的被主设备接收的包含从设备信息的代码。GB/T 29001.1-2012,定义3.1. 23J 3. 1.24 ISO/OSI参考模型reference model ISO/OSI 用于指导定义通信协议的网络层次体系结构(见GB/T9387.1-1998)。GB/T 29001. 1-2012,定义3.1. 24J
20、3. 1. 25 带宽bandwidth 在固定的时间段内可传输的资料数量,即在通信线路中传输数据的能力,又叫频宽。在数字设备中,频宽通常以bit/s表示,即每秒可传输的数据位数。GB/T 29001. 1-2012,定义3.1.25J 3. 1. 26 帧frame数据链路层的协议数据单元,也是数据链路层发起一次通信的基本信息单位。帧由若干个字节组成,通常由特定的字符表示信息的起始。GB/T 29001.1-2012,定义3.1. 26J 3. 1. 27 报文telegram 网络中交换与传输的数据单元。报文包含了将要发送的完整的数据信息,可以被分割为若干帧,在接收端进行信息的组合。GB/
21、T 29001. 1一2012,定义3.1. 27J 3.1.28 逻辑链路控制logic line control LLC LLC子层的主要功能是控制对传输介质的访问,LLC子层负责向其上层提供服务;LLC负责识别数据链路层的上层协议,然后对他们进行封装。3. 1. 29 4 超五类线enhanced gategory 5 cable 用于运行快速以太网的非屏蔽双绞线电缆,传输频率为100MHz,传输速率也可达到100Mbit/s。GB/T 29001. 1-2012,定义3.1.29J 、十一3. 1. 30 介质访问控制media access control MAC GB/T 2900
22、1 .4-2012 MAC主要功能包括数据帧的封装/卸装、帧的寻址和识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制等。MAC的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性,是提供连接服务类型,其中面向连接的服务能提供可靠的通信。3. 1. 31 应用层协议application layer protocol NCUC-Bus所定义的主设备与从设备之间对应用层实体之间的规范。3. 1. 32 应用层服务application layer service NCUC-Bus所定义的应用层为用户任务提供服务的规范。3. 1. 33 应用层接口application layer interface NCUC-Bu
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