GB T 18759.3-2009 机械电气设备.开放式数控系统.第3部分 总线接口与通信协议.pdf
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1、ICS 29020J 07 a雷中华人民共和国国家标准GBT 1 875932009机械电气设备 开放式数控系统第3部分:总线接口与通信协议Electrical equipment of machines-Open numerical control systemPart 3:Fieldbus interface and communication protocol2009-06-11发布 2009-1 101实施宰瞀髁鬻瓣警糌瞥翼发布中国国家标准化管理委员会厘111目 次GBT 1875932009前言1范围-12规范性引用文件13术语和定义14基本要求55物理层-66数据链路层77应用层1
2、18甩户屠行规15附录A(规范性附录)总线安全导则一28附录B(规范性附录)数据类型定义一29附录C(资料性附录)文献目录32图1总线结构图2总线模型图3数据链路层模型图4 ADLL服务处理模型图5 ADLL地址管理图6封装-图7映射图8应用层模型图9状态机图10控制信息数据结构图11命令数据结构图12应答数据结构图13应答状态数据结构图14伺服状态数据结构-图B1低位优先位元串结构图B2高位优先位元串结构命令分组定义管理命令组传感器命令组一驱动命令组IO命令组CONNSET命令参数PARMRD命令参数PRAM_WR命令参数06,0m如m他nM”坫n:2MMM12345678表表表表表表表表G
3、BT 1875932009表9表10表11表12表13表14表15表16表17表18表19表20表21表22表23表24表25表26表27表28表29SPARM_WR命令参数18ID_RD命令参数19UNIT-CFG命令参数19ALM_RD命令参数19ALM_CLR命令参数20SERV_ON命令参数2lSERVOFF命令参数21cORD_sET命令参数22MOT-HOLD命令参数一22MONSET命令参数-23PAROS_CTR命令参数23INTPO CTR命令参数23FD_CTR命令参数ZRRET命令参数LAr_INTPO命令参数ExPOS命令参数VEL CTR命令参数TRO_CTR命令参数
4、SPIND CTR命令参数DATA_RWASYN命令参数DATAWR SYN命令参数-24-24r24-2525-26262627刖 置GBT 1875932009GBT 18759机械电气设备开放式数控系统分为如下几部分: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(暂定名称);第5部分:软件平台(暂定名称);第6部分:通用技术条件(暂定名称);第7部分:试验与验收(暂定名称)。本部分为GBT 18759的第3部分,规定了机械电气设备用开放式数控系统中总线接口与通信协议。本部分的附录A、附录B为规范性附录,附录C为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会
5、提出。本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(SACTC 231)归口。本部分负责起草单位:中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司、国家机床质量监督检验中心。本部分参加起草单位:北京凯恩帝数控技术有限责任公司、北京和利时电机技术有限公司、沈阳高精数控技术有限公司、山东大学机械学院、浙江大学、广州数控设备有限公司、武汉华中数控股份有限公司、大连光洋数控技术有限公司、大连理工大学、华南理工大学、北京航空航天大学机械学院。本部分主要起草人:于东、黄祖广、杨洪丽、王健、张承瑞、冯冬芹、王宇晗、何平、尹震宇、任清荣、陈虎、王永青、胡毅、刘明烈、裴海龙、刘艳强。机械电气设备开放式数控系统第3部分:总线
6、接口与通信协议GBT 18759320091范围GBT 18759的本部分规定了机械电气设备开放式数控系统中总线接口和通信协议规范,目的在于实现机械电气设备开放式数控系统中数控装置、传感器、驱动、I0等装置之间传输命令和应答,以支持装置间的互操作。本部分适用于金属加工机械、纺织机械、印刷机械、缝制机械、塑料和橡胶机械、木工机械等电气设备用的开放式数控系统。其他工业机械设备用的开放式数控系统亦可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 18759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
7、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 522612008机械电气安全机械电气设备第l部分:通用技术条件(IEC 602041:2005,IDT)GBT 938711998信息技术开放系统互连基本参考模型第1部分:基本模型(idt ISOIEC 7498-1:1994)GBT 16262,1 2006信息技术抽象语法记法一(ASN1) 第1部分:基本记法规范(ISOIEC 8824-1:2002,IDT)GBT 1762622006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(IEC 6100042:2001,IDT)GBT 17626
8、33:2002,IDT)GBT 17626444:2004,IDT)2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(IEC 6100042008 电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC 61000一GBT 17967-2000信息技术 开放系统互连 基本参考模型 OSI服务定义约定(idt IS0IEC 10731:1994)GBT 1875912002机械电气设备开放式数控系统第1部分:总则GBT 187592 2006机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构IEC 611585:2003工业控制系统用现场总线第5部分:应用层服务定义3术语和定义下列术语和定
9、义适用于本部分。31应用协议数据单元application protocol data unit在应用层协议中规定的数据单元,由控制信息与用户数据负载组成。GBT 187593200932状态机state machine表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。33客体标识符object identifier与无歧义地标识它的客体相关的全局唯一值。GBT 1626212006364734类型type已命名的值集合。GBT 162621 2006,367435应用进程application process在开放实系统中,为具体应用执行信息处理的元素。GBT 938711998
10、,41436帧frame包括目的地址、源地址、长度字段、数据、填充和帧检验序列。37网络network开放式数控系统中由数控装置、驱动装置、Uo装置、检测装置等构成的互连系统。38服务service由本层向上一层用户提供的能力和特性。39目的地址destination address数据帧准备发往的站点。310源地址source address发送数据帧的站点。311开放式数控系统open numerical control system指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、互操作性和人机界面的一致性。GBT 1875912002,3
11、1312开放式数控系统应用编程接口open numerical control system application programming interface开放式数控系统应用软件与系统软件平台之间的及与开放式数控系统应用软件之间的接口。GBT 1875912002。310313互操作性interoperabilitya) 两个或多个系统交换信息并相互使用已交换的信息的能力。b) 两个或两个以上系统可互相操作的能力。GBT 18759120023142GBT 1875932009314装置设备device开放式数控系统中具有控制或检测功能(特定功能行为)的单元或单元集合,如数控装置、驱动装置
12、、IO装置、检测装置。315总线 fieldbus连接开放式数控系统中装置问的数字式、双向、多点的通信系统。316站点station总线中具有唯一地址标识的通信节点,一个装置至少包含一个站点。317主站master station总线中控制、管理其他站点的站点。318从站slave station总线中受主站监视和控制的站点。319协议protocol总线中控制数据通信的一组规则,具有语法、语义、同步三要素。320总线体系结构fieldbus architecture总线中各层及其协议的集合,由物理层、数据链路层、应用层、用户层行规组成。321物理层physical layer接口和通信媒体的
13、机械和电气规范。322数据链路层data link layer控制对通信媒体的访问,执行差错检测,由抽象数据链路子层和实数据链路子层组成。323抽象数据链路子层 abstract data link sublayer提供应用层与实数据链路子层协议数据的转换。324实数据链路子层real data link sublayer制造商和用户选定的符合现有国际标准或国家标准的总线数据链路通信规范。325应用层application layer为用户程序提供访问总线通信环境的规则,定义允许装置间相互通信的协议。326用户层行规user layer profile以格式化的数据结构形式给出的与行业有关的装
14、置的特征、功能特性及行为的规范。327命令command一组能够被站点识别以完成特定功能的代码。3GBT 1875932009328应答respo,se站点针对已接收命令而产生的反馈信息。329封装encapsulating将抽象数据链路子层数据帧直接装入实数据链路子层数据帧中,作为后者的数据部分。330映射mapping根据实数据链路子层数据帧结构规范,将抽象数据链路子层数据帧分解并构成前者的数据部分。331周期通信periodic communication站点间以固定时间间隔进行的数据交换。332非周期通信aperiodic communication站点间以非固定时间间隔进行的数据交换
15、。333通信周期communication period周期通信的时间间隔。334实时通信 real-time communication可预见的具有特定时效的通信。335传输transportation应用层间的数据交换。336连接connection站点问的数据传输通路,以支持站点问命令与应答的传输。337同步传输synchronous transportation确保站点间时间状态行为一致性的传输。338抖动jitter信号或行为的实际发生时间与理想时间的偏差。339循环冗余校验cyclic redundancy check利用线性编码理论,将比特模式表示为一个多项式的差错检验方法。34
16、0总线安全fieldbus safety防止系统资源与系统运行受到损坏和非正常停止而采用的安全措施。341符号及缩略语ADLL Abstract Data Link subLayer 抽象数据链路子层AL Application Layer 应用层ALP Application Layer Protocol 应用层协议4APAPDUAPIApplication ProtocolApplication Protocol Data UnitApplication Programming InterfaceCyclic Redundancy CheckData Link LayerInternati
17、onal Electrotechnical CommissionInstitute of Electrical&Electronic EngineersInternational Standardization 0rganizationobiects Dictionary0pen Numerical Control systemOpen System InterconnectionProtocol Data UnitPHYsical layerReal Data Link subLayerGBT 1875932009应用协议应用协议数据单元应用编程接口循环冗余校验数据链路层国际电工委员会国际电
18、气与电子工程师协会国际标准化组织对象字典开放式数控系统开放系统互连协议数据单元物理层实数据链路子层4基本要求41概述开放式数控系统总线是用于连接系统装置间的数字式、双向、多点的通信系统。为了满足系统对周期性、实时性、同步、可靠性、安全及开放的要求,本部分以IsOOsI开放系统互连参考模型为基础,并对其加以改造,由物理层、数据链路层、应用层与用户层行规组成。为了兼顾现有的国际、国家标准或事实标准,满足数控系统的开放要求,本部分对应用层和用户层行规进行了定义,并通过将链路层划分为抽象数据链路子层与实数据链路子层,以便用户选用现有标准协议或引入新的标准。42总线结构开放式数控系统由数控装置、伺服驱动
19、装置、主轴驱动装置、传感器装置、IO装置等组成,装置问需通过总线等通信设备来支持装置间的互操作。总线由站点、通信介质与设备组成,如图1所示。通信介质图1总线结构站点为装置的数据发送与接收设备,其基本功能是将装置产生的命令与应答经编码,变换为便于传送的信号形式,以送往通信介质。产生命令的站点为主站,产生应答的站点为从站。通信介质为站点间信号传递所经的媒介。通信设备为确保信号可靠传递的插头、插座及中继器等设备。为了实现开放式数控系统控制、检测、参数调整、故障诊断等功能,装置的站点间需建立连接,并生成相关功能所需的命令与应答。43总线要求针对开放式数控系统的控制要求,总线接口与通信协议应满足如下要求
20、:周期通信:为满足装置的转矩、速度与位置等控制的采样周期要求,总线应支持周期通信方式。通信周期应根据装置的控制要求进行调整。5盖墨器等裟一GBT 1875932009实时通信:为满足装置的转矩、速度与位置等控制的响应时间,总线通信应支持实时通信。同步异步传输:为满足开放式数控系统的多轴联动插补与快移等功能要求,总线应支持同步异步传输。可靠通信:针对工业现场不可避免的干扰,总线应具有差错处理机制,以支持可靠通信。安全通信:为防止总线与装置的运行受到损坏和非正常停运,总线应支持安全通信。开放:为确保不同厂家装置间的互操作,并适应控制技术与通信技术的不断发展,总线应具有开放性,以便引入新的技术与产品
21、。44总线模型为了满足开放式数控系统总线的要求,模型以ISOOSI开放系统互连参考模型为基础,并对其加以改造,由物理层、数据链路层、应用层与用户层行规组成,如图2所示。用户层行规 命令应答管理 传感器 驱动 IO应用层 服务连接 同步 异步 管理协议抽象数据链路子层(ADDL)服务 协议实数据链路子层(可选RDLL)如:、的DLL物理层(可选)如:、的物理层图2总线模型用户层行规:装置特征、功能特性和行为的规范。用户层行规以格式化数据结构形式定义,包括管理、传感器、驱动与IO四种类别的数据定义,以确保装置间的互操作,支持面向应用的实现。应用层;应用层维护站点间的安全、可靠的数据传输通路,并为用
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- GB 18759.3 2009 机械 电气设备 开放式 数控系统 部分 总线接口 通信协议
