JB T 10308.8-2005 测量和控制数字数据通信.工业控制系统用现场总线.类型8 INTERBUS规范..pdf
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1、ICS 25.040 N10 中华人民共和国机械行业标准JB厅10308.8-2005测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型8:INTERBUS规范Digital data communication for measurement and control一Fieldbus for use in industrial control systems-Type 8: INTERBUS specification (IEC 61158 Type 8:2002,岛10D)2005-05-18发布2005翩11-01实施111 11111111 1111111 060508000013 JB
2、瓜、10308.8-2005总目录前言.ill第1部分概述.1 第2部分物理层规范和服务定义.17第3部分数据链路服务定义71第4部分数据链路协议规范.95第5部分应用层服务的定义201第6部分应用层协议规范.“275JB厅10308.8-2005目U昌JB厅10308测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线分为十个类型:一一类型1:IEC技术报告:一一类型2:ControlNet; 一一类型3:PROFIBUS; 一一类型4:P-Net; 一一类型5:町HSE;一一类型6:SwiftNet; 一一类型7:WorldFIP; 一一类型8:Interbus; 一一类型9:FFAL; 一一-类
3、型10:PROFll也T。本类型为JB厅10308的类型8,本类型是首次制定。本类型修改采用IEC61158 TYPE8: 2002。主要差异是:为方便我国用户使用,对IEC61158 TYPE8: 2002的文本结构编排进行了调整。JB厅10308.8测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型8:INTERBUS规范分为六个部分:第l部分:概述:第2部分:物理层规范和服务定义:第3部分:数据链路服务定义:第4部分:数据链路协议规范;第5部分:应用层服务的定义;第6部分:应用层协议规范。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会归口。本标准起草单位:机
4、械工业仪器仪表综合技术经济研究所、上海工业自动化仪表研究所、西南师范大学自动化研究所、上海自动化仪表股份有限公司、南京菲尼克斯电气有限公司、冶金工业钢铁研究总院。本标准主要起草人:冯晓升、郑旭、缪学勤、刘枫、包伟华、刘朝晖、张荣生等。I I vaa ICS 25.040 N10 中华人民共和国机械行业标准JB厅10308.8-2005测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型8:INTERBUS规范第1部分:概述Digital data communication for measurement and control一Fieldbus for use in industrial con
5、trol systems-Type 8: INTERBUS specification Part 1: Overview 2005-05-18发布2005-11-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布JB厅10308.8-2005目录前言.3引言41 范围52 规范性引用文件.11.53 符号和缩略语.54 INTERBUS模型和体系结构54.1 概要.54.2 协议组成.74.3 物理层(PhL) 7 4.4 数据链路层(DLL).7 4.5 应用层CAL).8 5 通信行规.95.1 综述.95.2行规的.95.3 行规6/2.11 M行规的.13 参考文献.16图1数据链接层和其
6、他各层的关系.4图2网络拓扑结构.6图3参考模型.7表l设备CP标识符分配.9表2CP 611: DLL服务选择,各类设备DLL服务的分配.9 表3主站支持的DLL协议数据宽度选择.,10表4CP6/1: AL服务选择,各类设备AL服务的分配11表5CP 6/2: DLL服务选择,各类设备DLL服务的分配口表6CP 6/2: AL服务选择,各类设备AL服务的分配.12表7CP 6/2: AL服务的AR-Date-Send-Acknowledge服务参数的选择.13 表8CP 6/3: DLL服务选择,各类设备DLL服务的分配.14表9CP6: AL服务选择,各类设备AL服务的分配.14 2 J
7、B厅10308.8-2005目Ij1=1 本部分是B厅10308.8测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型8:INTERBUS 规范的第1部分。3 JB厅10308.8-2005引剧TERBUS是一种用于控制系统(如可编程序控制器)和整个工业现场传感器和执行器设备之间进行数字、串行通信的通信系统。这些设备包括简单限位开关,也包括测量传感器、变送器、执行器,甚至包括复杂的高技术控制系统,如控制驱动、扭矩和过程控制等等。它优化了工厂自动化应用。本部分描述了数据链路服务(DL-service),它与INTERBUS规范系列的其他部分密切相关。该规范系列由基于部分开放系统互连基本参考模型的现
8、场总线“三层“参考模型所定义。为便于管理,两个参考模型都将互连标准范围细分为一系列规范层。数据链路协议(见第4部分)利用物理层(见第2部分的服务提供数据链路服务。本部分的INTERBUS技术规范定义了数据链路服务特性,高层协议可直接使用这些特性。各层之间的关系如图l所示。I在用层数据链路服务数据链路层4 物理层媒体图1数据链接层和其他各层的关系数据链路管理服务术语“服务(Service)“是指OSI基本参考模型的某一层为其紧邻的上一层所提供的抽象能力。因此,数据链路服务在此标准中是一个概念化的体系架构服务,它和管理和执行分割无关。4 JB厅10308.8-20051 范围测量和控制数字数据通信
9、工业控制系统用现场总线类型8:INTERBUS规范第1部分:概述本部分描述了剧TERBUS规范的结构,并就INTERBUS通信原理给出简短的概述。注1:本部分仅为用户提供叙述性信息。此外规定了一组预定义的通信行规。注2:在本部分中定义的通信行规等同于IEC61784-1: 2003的通信行规集CCPF6)的行规。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过JB厅10308.8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,鼓励根据本部分成达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
10、本部分。GB厅9387(所有部分)信息技术开放系统互连基本参考模型IEC 61784-1: 2003 工业控制系统中连续和断续制造用现场总线行规设置3 符号和缩略语AL Application Layer 应用层AP Application Process 应用进程AR Application Relationship 应用关系ASE Application Service Element 应用服务元素BLL Basic Link Layer 基本链路层CP Communication Protocol 通信协议CRC Cyclic Redundancy Check 循环冗余校验DL- Dat
11、a Link Layer (as a prefix) 数据链路层(用作前缀)DLL Data Link Layer 数据链路层DLPDU DL-protocol倒data-unit数据链路协议数据单元E Intemet Protocol 因特网(网E)协议MAC Medium Access Control 媒体访问控MAU Medium Attachment Unit 媒体附属单元PDL Peripherals Data Link 外围设备数据链路PDU Protocol Data Unit 协议数据单元PhL Physical Layer 物理层TCP Transmission Contro
12、l Protocol 传输控制协议4 INTERBUS模型和体系结构4.1 概要剧TERBUS是数字的串行通信系统,用于控制系统(如可编程序控制器)与工业传感器和执行器5 JBrr 10308.8-2005 等现场设备之间的通信。这些设备包括简单限位开关和阀门,以及测量传感器、测量变送器与执行器,还可以包括复杂的高技术控制系统,如控制驱动、扭矩及过程的控制器等。INTERBUS网络使用中央主.从访问方式和环状拓扑结构,用于交换所连接的主站系统应用程序与从站应用程序之间的数据。协议给用户提供了两个数据传输通道:过程数据通道和参数通道。组合两种通道形成混合的网络通信结构。从主站开始的网段是第一个网
13、段(一组从站),同时该网段可通过总线搞合器扩展更多网段。从站和总线捐合器不带地址,它们的地址由其在环中的位置决定(见图2)。远程总线图2网络拓扑结构有三种不同的设备类型:一一主站主站开始第一个网段。它集中控制数据业务,给所有从站发送带有数据的集总帧,同时接收从站的数据。主站促使从站去访问总线,也就是说,去发送或接收数据。一一从站从站被连接到网段。它从其前面的设备(主站或从站)接收数据并把数据传给下一个设备。从站将6 JBrr 10308.8一2005集总帧CSummation Frame )给它的输人数据取出,在该处插入它的传出数据,旁路通过其他任何数据。一一总线捐合器在一个网段中,总线搞合器
14、是一种起连接作用的从站,其有连接另一个更低级网段的接口。从高层网段来的输入数据被发送到低层网段的第一个从站,这些数据以环形方式传送并从这个网段的最后一个从站送回来。从其下层网段接收的数据再传输给高层网段中下一个设备。4.2 协议组成剧TERBUS协议是按照三层现场总线参考模型建立模型(见图3)0n、HERBUS模型的基础是开放系统互连基本参考模型CGB厅9387)的一部分。这个届国噩噩噩撞甜分为便于管理的多层规范。4 .3 物理层CPhL)物理层从数据链路层提嚼蹦疆罐罐噩噩噩噩噩噩噩噩醺擅疆翩翩噩噩黠其封装,将位和帧信息、编码成信号,发送物理信号到连瞌疆噩噩蟠噩噩圄圄醒醒噩噩噩噩圄踊国国噩噩噩
15、噩由点对点连接的设备间的各种物理特征定义所组成。为了简化系统安装和系统诊断,环形系统可使用单根电缆,因此拓扑结构类似于带分支线的总线系统。在这种情况下该环自动闭合在网段的最后一个从站上,数据通过每个设备附加的接口线路返回。所以允许在网络上增加或移去设备。规定了两种媒体附一一基于双绞线媒体一光纤媒体,根据拓扑,总线设备蹦蹦蹦蹦噩噩醺噩噩噩噩跑上实现环形结构,从站至少有两个MAU。4 .4 数据链路层CDLL)4 .4 .1 概要DLL协议提供优化的,并发的交换固定长度的输入输出数矗醋圈圈圈E据通道)和可变长度的分段信息(参数通道)。它使用一个集总帧来全双工交换数据。噩噩噩噩噩跚酥足现场总线应用中
16、非常重要的两种需要。第一是网络具有在确定的时间内以一致的路司圈圈肚数据的能力;第二是具有高的协议效率,在同样的传输率下它要大大高于那些面向报立回国噩噩鹏9传输效率。对总线段上每个从站来说,根据它在帧中的数据宽度确定一个固定的时间片。数据包的顺序是按照连接从站的物理顺序。周期数据(过程数据)和非周期数据(参数数据)同时传输。从站的参数数据在集总帧中使用的固定长度为2、4或8个八位位组,较长的报文CPDU)由DLL分割。所以帧长度对一个给定的配置是不变的,也不会受到报文传输的影响。一个传输周期由主站启动并以一定的数据序列开始,这包括后面跟着输出数据的回送字。输出数据由主站送给从站,输入数据并发地由
17、从站送到主站。在集总帧输出后所有输出数据都正确地送人相应的设备中。后继的32位长的帧校验序列用于校验传输的数据。它由一个16位CRC多项式来实现。由于采用7 JB厅10308.8-005 点对点结构,差错校验机制总是发生在两个设备之间。由帧校验序列控制,交换和比较在所有设备中同时执行。因此全帧只需要一个CRC校验字。第二个16位用于传送校验和的状态。如果校验和状态表明元差错,则给出缓冲接收指示。从站和总线搞合器都有一个设备代码,它包含这个设备的基本通信能力。包括通信通道、过程数据和/或参数通道支持能力,以及在集总帧中占有的位(数据宽度)。主站使用标识周期去读所有连接设备的设备代码,以确定当前配
18、置。在第3部分规定了数据链路层用户可使用的数据链路层服务,并在第4部分中规定了相应协议。数据链路层CDLL)由三个子层组成:媒体访问控制CMAC)、基本链路层CBLL)和外围设备数据链路CPDL)。4.4.2 媒体访问控制CMAC)媒体访问控制子层是DLL的一部分,控制设备之间媒体上数据的安全传输。为了使数据传输安全可靠,MAC子层按照CRC多项式形式计算发送的DLPDU的校验和,并通过数据链路接口传送到物理层。反之,MAC子层按照CRC多项式形式计算接收的DLPDU校验和,并将它与接收到的校验和相比较。主站与从站MAC子层的功能是不同的。从站只将目的为本从站的低层接收的数据传送给MAC用户。
19、所有其他数据被送回子层,传递给下一个从站。在总线主站,MAC用户传送所有数据给从属层,反之亦然。4.4.3 基本链路层CBLL)基本链路层CBLL)是DLL负责控制总线访问的部分。在周期方式时,主站BLL必须接收来自较高子层的输出数据,将它传递到MAC子层C2a子层),同时以一种安全的方式将来自MAC的输人数据传递到BLL用户。在OSI基本参考模型中BLL是数据链路层2b子层。4.4.4 外围设备数据链路CPDL)外围设备数据链路是OSI基本参考模型的数据链路层2b子层,为发送过程数据(过程数据通道)提供用户服务,也为发送数据块(参数通道)提供服务。发送过程数据的服务允许非常有效和快速地发送过
20、程相关的数据,如一个总线主站和从站之间的设定值和实际值。通常,过程数据具有简单的结构,但处于高度动态和更新之中。发送数据块的服务允许发送参数。4.5 应用层CAL)4.5.1 概要用:应用层为通信双方提供访问通信对象的服务。这些服务采用下列方法以允许远程应用之间交互作一一定义应用资源(对象)的抽象模型,可以由用户通过使用AL服务处理:一一每个AL服务关联的原语(AL和AL用户间交互作用); 一一每个原语关联的参数:一一每个服务原语有效顺序间的相互关系。这些服务可以通过时TERBUS过程数据通道或参数通道发送。虽然这些服务从应用的角度规定了请求和响应是如何发布和传递的,但并未包括如何进行请求和响
21、应应用的规范。时TERBUS规范的第5部分定义了所提供的服务,第6部分定义了对应的AL协议。4.5.2 数据的周期发送(过程数据通道)过程数据通道允许非常有效和高速地传输与过程相关的数据,例如一个主站和从站之间设定值和实际值。通常,过程数据通道发送的数据都有一个简单的结构,但处于高度动态和更新之中。通过过程数据通道,应用程序可以直接访问DLL。过程数据通道是DLL的一个用户,所以使用DLL提供的服务。对数据的周期发送,INTERBUS使用推式发布者/预订者模式高效地传送数据。相应的应用关系协议机制CARPM)为“网络调度单向缓冲“CBNU)。8 JB厅10308.8-20054.5.3 非周期
22、发送(参数通道)与过程数据通道并行,参数通道以非周期方式在两个通信伙伴间传送复杂结构数据。在参数通道中传递的数据对动态响应元要求,而且传输很少发生。它通常用于参数的初始化。对数据的非周期传输卧HERBUS使用客户/H务器通信模式,主站和从站都可以作为客户或服务器。为非周期传输提供的两种ARPM:“具有流量控制的用户发起双向队列式“CQUB-FC)和“透明模式用户发起双向队列式“CQUB-TM)。5 通信行规5.1 综述根据剧TERBUS规范,确定了三种预定义的通信行规。每一种通信行规都提供一组完善的规定和附加限制,以保证INTERBUS设备能互操作。对一个独特的设备要进一步选择服务、参数和参数
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