DIN EN 61158-4-1-2015 Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 4-1 Data-link layer protocol specification - Type 1 elements (IEC 61158-4-1 2014) English v.pdf

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1、September 2015DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 52DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.IC

2、S 35.100.20; 35.160!%BBp“2313177www.din.deDDIN EN 61158-4-1Industrielle Kommunikationsnetze Feldbusse Teil 4-1: Protokollspezifikation des Data Link Layer(Sicherungsschicht) Typ 1-Elemente (IEC 61158-4-1:2014);Englische Fassung EN 61158-4-1:2014, nur auf CD-ROMIndustrial communication networks Field

3、bus specifications Part 4-1: Data-link layer protocol specification Type 1 elements (IEC 61158-4-1:2014);English version EN 61158-4-1:2014, only on CD-ROMRseaux de communication industriels Spcifications des bus de terrain Partie 4-1: Spcification du protocole de la couche liaison de donnes lments d

4、e type 1 (CEI 61158-4-1:2014);Version anglaise EN 61158-4-1:2014, seulement en CD-ROMAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 61158-4-1:2008-09Siehe Anwendungsbeginnwww.beuth.deGesamtumfang 421 SeitenDIN EN 61158-4-1:2015-09 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr d

5、ie von CENELEC am 2014-09-19 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2015-09-01. Fr DIN EN 61158-4-1:2008-09 besteht eine bergangsfrist bis 2017-09-19. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 61158-400:2013-08. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 956 Feldbus

6、“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 65C Industrial networks“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unv

7、erndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verw

8、eisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normat

9、iven Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist

10、 als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Das Prsidium des DIN hat mit Prsidialbeschluss 1/2004 festgelegt, dass DIN-Normen, deren Inhalt sich auf internationale Arbeitsergebnisse der Informationsverarbeitung grndet, unter bes

11、timmten Bedingungen allein in englischer Sprache verffentlicht werden drfen. Diese Bedingungen sind fr die vorliegende Norm erfllt. Da sich die Benutzer der vorliegenden Norm der englischen Sprache als Fachsprache bedienen, wird die Englische Fassung der EN 61158-4-1 verffentlicht. Zu deren Abschnit

12、t 1, der den Anwendungsbereich fest-legt, und Abschnitt 3, der die Begriffe festlegt, wurde eine bersetzung angefertigt und als Nationaler Anhang NA der vorliegenden Norm hinzugefgt. Fr viele der verwendeten Begriffe existieren keine ge-bruchlichen deutschen Benennungen, da sich die deutschen Anwend

13、er in der Regel ebenfalls der engli-schen Benennungen bedienen. Diese Norm steht nicht in unmittelbarem Zusammenhang mit Rechtsvor-schriften und ist nicht als Sicherheitsnorm anzusehen. Einfhrung Ein Feldbus ist ein digitaler serieller Datenbus fr die Kommunikation zwischen Gerten der industriellen

14、Automatisierungstechnik wie beispielsweise Messeinrichtungen, Stellgliedern, Reglern und speicherprogram-mierbaren Steuerungen. Die Normen der Reihe DIN EN 61158 legen eine Anzahl von Feldbus-Protokolltypen fest. Die Reihe DIN EN 61158-4 legt das Protokoll des Data Link Layer fr die einzelnen Typen

15、fest. nderungen Gegenber DIN EN 61158-4-1:2008-09 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) redaktionelle berarbeitung. 2 DIN EN 61158-4-1:2015-09 Frhere Ausgaben DIN V 19245-1: 1988-01 DIN 19245-1: 1991-04 DIN 19245-2: 1991-04 DIN EN 50170/1: 1997-07 DIN EN 50170/2: 1997-07 DIN EN 50170/3: 1997-07

16、DIN EN 50254: 1999-07 DIN EN 50170/A2: 2000-08 DIN EN 50170/A1: 2002-11 DIN EN 50170/A3: 2002-11 DIN EN 61158-4: 2005-05 DIN EN 61158-4-1: 2008-09 Nationaler Anhang NA (informativ) 1 AnwendungsbereichN1)1.1 Allgemeines Der Data Link Layer stellt grundlegende zeitkritische Kommunikation fr den Datent

17、ransfer zwischen Gerten in einer Automatisierungsumgebung bereit. Dieses Protokoll liefert den Data Link-Dienst durch Verwendung der Dienste, die vom Physical Layer erhltlich sind. Die Beziehung zwischen den Internationalen Normen fr Feldbus-Data Link-Dienst, Feldbus-Data Link-Protokoll, Feldbus-Phy

18、sical-Dienst und dem Systemmanagement ist in der IEC 61158-1 beschrie-ben. Dieses Protokoll stellt Kommunikationsmglichkeiten fr alle teilnehmenden Data Link-Einheiten bereit a) in einer zyklischen asynchronen Weise, fortlaufend fr jede dieser Data Link-Einheiten, und b) in einer synchronen Weise, e

19、ntweder zyklisch oder azyklisch, gem eines vorerstellten Ablaufplans. Das festgelegte Protokoll stellt ebenfalls Mittel zur nderung der Menge der teilnehmenden Data Link-Einheiten und zur Modifizierung der Menge der geplanten Kommunikationsmglichkeiten bereit. Wenn die Menge der geplanten Kommunikat

20、ionsmglichkeiten gleich null ist, dann ist die Verteilung der Kommuni-kationsmglichkeiten zu den teilnehmenden Data Link-Einheiten vollkommen asynchron. Deshalb ist es mglich dieses Protokoll als solches zu bezeichnen, welches asynchronen Zugriff liefert, aber mit einer synchronen berlagerung. 1.2 S

21、pezifikationen Diese Norm legt Folgendes fest: a) Prozeduren fr zeitgerechten Datentransfer und Informationssteuerung von einer Data Link-Benutzereinheit zu einer gleichartigen Benutzereinheit sowie zwischen der Data Link-Einheit, welche den verteilten Data Link-Dienst-Anbieter bildet; b) die Strukt

22、ur der Feldbus-DLPDUs, welche verwendet werden fr den Transfer von Daten und In-formationssteuerung durch das Protokoll dieser Norm und ihre Darstellung als Physical Layer. N1)Die Nummerierung aus IEC 61158-4-1 wurde beibehalten. 3 DIN EN 61158-4-1:2015-09 ANMERKUNG In IEC 61158-4-1 wurden graue Fel

23、der in den Tabellen verwendet, um anzugeben, dass das fest-gelegte Feld kein konzeptioneller Teil der aufgefhrten DLPDU ist. 1.3 Prozeduren Die Prozeduren sind definiert in Form von a) den Interaktionen zwischen gleichartigen DL-Einheiten (DLEs) durch den Austausch der Feldbus-DLPDUs, b) den Interak

24、tionen zwischen einem DL-Dienst-(DLS-)Anbieter und einem DLS-Benutzer im selben System durch den Austausch von DLS-Primitiven, c) den Interaktionen zwischen einem DLS-Anbieter und einem Ph-Dienst-Anbieter im selben System durch den Austausch von Ph-Dienstprimitiven. 1.4 Anwendbarkeit Diese Prozedure

25、n sind auf Instanzen der Kommunikation zwischen Systemen anwendbar, welche die zeit-kritischen Kommunikationsdienste innerhalb des Data Link Layer des OSI oder des Feldbusreferenzmodells untersttzen und die Fhigkeit erfordern, in einer offenen Systemverbundumgebung zu verbinden. Profile stellen ein

26、einfaches Multiattribut-Hilfsmittel zur Zusammenfassung der Implementierungsfhigkeiten bereit und untersttzen dadurch die Anwendbarkeit fr unterschiedliche zeitkritische Kommunikationsanforde-rungen. 1.5 Konformitt Diese Norm legt auch Konformittsanforderungen fr Systeme fest, die diese Prozeduren i

27、mplementieren. Sie enthlt jedoch keine Prfungen, um die Konformitt mit diesen Anforderungen nachzuweisen. 3.3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.3.1 Bridge, DL-Router (en: bridge; DL-router) DL-Relais-Entitt, die selektive Store-and-Forward- sowie Routing-Fun

28、ktionen ausfhrt, a) um zwei oder mehr einzelne DL-Subnetzwerke (Verbindungszweige) zu einem einzigen DL-Subnetzwerk (dem erweiterten Verbindungszweig) zu verbinden und b) um eine Mglichkeit bereitzustellen, ber die zwei Endsysteme miteinander kommunizieren knnen, wenn mindestens eines der Endsysteme

29、 regelmig wiederkehrend nicht auf das verbundene DL-Sub-netzwerk reagiert, und die auch fr die Zeitsynchronisation zwischen den Verbindungszweigen, zu denen weitergeleitet wird, sorgt 3.3.2 Delokalisierung (en: delocalization) DLE-interner Prozess der Konvertierung synonymer DL-Adressen in eine kano

30、nische Form fr die bertra-gung oder whrend des Empfangs (siehe 5.2.2) 3.3.3 Warteschlange einer DL-Adresse fr Benutzeranforderungen (en: DL-address user-request queue) Warteschlange mit mehreren Prioritten und FIFO-Prinzip innerhalb der Prioritten, welche mit einer bestimmten DL-Adresse einer DLE ve

31、rknpft ist, fr in Bearbeitung befindliche DLS-Benutzeranfragen unterteilt in drei unabhngige Abschnitte: 4 DIN EN 61158-4-1:2015-09 a) jene Anforderungen, die bereits bertragen wurden, aber fr die erneute bertragung und/oder Bestti-gung verfgbar bleiben, oder beides d. h. jene Anforderungen, fr die

32、die maximale Besttigungsver-zgerung noch nicht erreicht wurde und die sich immer noch innerhalb des Sendefensters des DLCEP befinden oder die auf eine besttigende Antwort-DLPDU am DLSAP warten; b) jene Anforderungen, die fr die bertragung bereitstehen, aber noch nicht vollstndig bertragen wurden; c)

33、 jene Anforderungen, die entweder auf eine DL-COMPEL-SERVICE“-Anforderung warten, um fr die bertragung freigegeben zu werden, und/oder die sich auerhalb des Sendefensters des DLCEP befinden. Anmerkung 1 zum Begriff: Abschnitt 1 der Warteschlange enthlt DLS-Benutzeranforderungen, die mglicherweise er

34、folgreich an einen anderen DLS-Benutzer bermittelt wurden. Die erneute bertragung der zu diesen Anforderungen gehrigen DLS-Benutzerdaten oder Teilen davon kann erforderlich sein und versucht werden, bevor die Anforderungen aus diesem Abschnitt gelscht werden (durch Zurcksetzung oder Peer-Besttigung

35、eines Peer-DLC; durch Zurck-setzung oder Zeitberschreitung der Benutzeranforderung oder das Erfordernis der Wiederverwendung einer Sequenz-nummer fr eine Multi-Peer-DLC). Anmerkung 2 zum Begriff: Abschnitt 2 der Warteschlange enthlt DLS-Benutzeranforderungen, die zur bertragung bereitstehen, aber no

36、ch nicht vollstndig an einen anderen DLS-Benutzer bermittelt werden konnten. Anmerkung 3 zum Begriff: Abschnitt 3 der Warteschlange kann nur dann nicht leer sein, wenn die DL-Scheduling-Richtlinie fr die DL-Adresse auf EXPLICIT“ festgelegt ist und/oder wenn die Anzahl der anstehenden DLSDUs das Send

37、efenster des DLCEP berschreitet. Anmerkung 4 zum Begriff: Teilnehmer einer bestimmten Prioritt werden von einem Abschnitt in den nchsten verschoben, bis sie aus der Warteschlange entfernt werden. (In der Praxis knnen die Abschnitte statt der Teilnehmer verschoben werden.) Die FIFO-Reihenfolge innerh

38、alb der einzelnen Prioritten wird strengstens eingehalten. Anmerkung 5 zum Begriff: Jeder DLSAP-Adresse, jeder DLCEP-Adresse eines Peers oder Publishers und jedem DLCEP eines Subscribers der DLE (der so gesehen mit einer impliziten DLCEP-Adresse verbunden ist) sowie der DL-Knotenadresse der DLE (sie

39、he 3.3.1 und 5.2.2.3) ist jeweils eine Warteschlange dieser Art zugeordnet. 3.3.4 DL-Segment, Verbindungszweig, lokaler Verbindungszweig (en: DL-segment; link, local link) einzelnes DL-Subnetzwerk, in dem alle verbundenen DLEs direkt, d. h. ohne zwischengeschaltete DL-Weiter-gabe, kommunizieren knne

40、n, solange alle an einem Kommunikationsvorgang teilnehmenden DLEs whrend der Dauer(n) der Kommunikationsversuche gleichzeitig auf das DL-Subnetzwerk reagieren knnen 3.3.5 DLE-Warteschlange fr ungeplante Dienste (en: DLE unscheduled-service queue) Warteschlange mit mehreren Prioritten und FIFO-Prinzi

41、p innerhalb der Prioritten fr: a) Verweisungen auf Warteschlangen von DL-Adressen fr Benutzeranforderungen (siehe 3.3.3); b) Verweisungen auf lokal geplante aktive Sequenzen (siehe Abschnitt 11), die das Ergebnis von DL-SCHEDULE-SEQUENCE“-Anforderungen sind (siehe 8.4.3.1); c) DT-DLPDUs, die DLS-Ben

42、utzerdaten enthalten, die verzgerte Antworten auf CD- und ED-DLPDUs darstellen und die als Untersttzung des DL-UNITDATA-EXCHANGE“-Dienstes in eine Warteschlange gestellt werden. Anmerkung 1 zum Begriff: Siehe 4.7.1.17 a) fr eine ausfhrlichere Definition. Anmerkung 2 zum Begriff: Da es sich hierbei u

43、m eine Warteschlange mit mehreren Prioritten und FIFO-Prinzip inner-halb der Prioritten handelt, werden Teilnehmer in der Reihenfolge der Prioritten und innerhalb einer einzelnen Prioritt in FIFO-Reihenfolge entfernt. 5 DIN EN 61158-4-1:2015-09 3.3.6 DLSAP (en: DLSAP) eindeutiger Punkt, an dem eine

44、einzelne DL-Entitt einer einzelnen Entitt auf hherer Schicht DL-Dienste bereitstellt Anmerkung 1 zum Begriff: Diese Definition ist abgeleitet von ISO/IEC 7498-1 und wurde hier zum besseren Verstnd-nis fr die kritische Unterscheidung zwischen DLSAPs und ihren DL-Adressen wiederholt. (Siehe Bild 1.) 3

45、.3.7 DL(SAP)-Adresse (en: DL(SAP)-address) entweder eine individuelle DLSAP-Adresse, die einen einzelnen DLSAP eines einzelnen DLS-Benutzers kennzeichnet, oder eine DL-Gruppenadresse, die mglicherweise mehrere DLSAPs jeweils eines einzelnen DLS-Benutzers kennzeichnet Anmerkung 1 zum Begriff: Diese T

46、erminologie wird gewhlt, da ISO/IEC 7498-3 die Verwendung der Benennung DLSAP-Adresse“ zur Bezeichnung von mehr als einem einzelnen DLSAP bei einem einzelnen DLS-Benutzer nicht zulsst. 3.3.8 (individuelle) DLSAP-Adresse (en: (individual) DLSAP-address) DL-Adresse, die nur einen einzigen DLSAP innerh

47、alb des erweiterten Verbindungszweigs kennzeichnet Anmerkung 1 zum Begriff: Eine einzelne DL-Entitt kann mehrere DLSAP-Adressen, die einem einzelnen DLSAP zugeordnet sind, besitzen. 3.3.9 DLCEP-Adresse (en: DLCEP-address) DL-Adresse, die entweder a) einen DL-Verbindungsendpunkt von einem Peer oder b

48、) einen DL-Verbindungsendpunkt von mehreren Peer-Publishern und implizit den entsprechenden Satz von Verbindungsendpunkten der DL-Subscriber kennzeichnet, wobei jeder DL-Verbindungsendpunkt innerhalb eines eindeutigen DLSAP vorhanden und einer entsprechen-den eindeutigen DLSAP-Adresse zugeordnet ist

49、 Anmerkung 1 zum Begriff: Hierbei handelt es sich um eine Erweiterung der Verwendung von DL-Adressen gegenber der in ISO/IEC 7498-3 festgelegten Verwendung. (Siehe Bild 1.) 3.3.10 DLSEP-Adresse (en: DLSEP-address) DL-Adresse, die einen DL-Planungsendpunkt innerhalb einer DLE kennzeichnet Anmerkung 1 zum Begriff: Hierbei handelt es sich um eine Erweiterung der Verwendung von DL-Adressen gegenber der