VDI 4201 Blatt 3-2012 Performance criteria on automated measuring and electronic data evaluation systems for monitoring emissions - Digital interface - Specific requirements for Mo.pdf

1、 ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Juli 2012 July 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Mindestanforderungen an automatische Mess- und elektronische Auswerteeinrichtungen zur berwachung der Emissionen Digitale Schnittstelle Spezifische Anforderungen fr Modbus Performance criteria on automated measuring and e

2、lectronic data evaluation systems for monitoring emissions Digital interface Specific requirements for Modbus VDI 4201 Blatt 3 / Part 3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.

3、 Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the En

4、glish translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5: Analysen- und Messverfahren II Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermitte

5、dFrhereAusgabe:02.11Entwurf, deutschFormeredition:02/11Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweis

6、e 2 3 Begriffe 3 4 Abkrzungen . 3 5 Grundlagen 3 6 Mindestanforderungen . 4 6.1 Dokumentation und Datenblatt 4 6.2 Anforderungen an die Hardware 5 6.3 Anforderungen an die Software . 6 6.4 berprfung der Schnittstelle 8 6.5 Aufschalten von Referenzmaterial . 10 7 Eignungsprfung 11 Schrifttum 12 Preli

7、minary note . 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Terms and definitions 3 4 Abbreviations 3 5 Principles 3 6 Performance criteria . 4 6.1 Documentation and datasheet 4 6.2 Requirements on the hardware 5 6.3 Requirements on the software 6 6.4 Checking the interface . 8 6.5 Application of refer

8、ence material 10 7 Performance test 11 Bibliography 12 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI 4201 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung de

9、r Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unte

10、r Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unte

11、r www.vdi.de/4201. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data process

12、ing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to t

13、his guideline. A catalogue of all available parts of this series of guideline can be accessed on the internet at www.vdi-richtlinien.de/4201. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie VDI 4201 Blatt 3 legt die spezifi-schen Anforderungen fr eine Realisierung einer digitalen Schnittstelle auf der Basis von

14、Modbus fest. Sie konkretisiert die in der Richtlinie VDI 4201 Blatt 1 festgelegten allgemeinen Mindestanforde-rungen an digitale Schnittstellen fr den Datenaus-tausch zwischen automatischen Mess- und elektro-nischen Auswerteeinrichtungen zur berwachung der Emissionen. Die Anforderungen der vorliegen

15、-den Richtlinie dienen bei Eignungsprfungen von automatischen Mess- und elektronischen Auswerte-einrichtungen, die mit digitalen Schnittstellen auf der Basis von Modbus ausgestattet sind, zusammen mit den Anforderungen in der VDI 4201 Blatt 1 als Beurteilungsmastab. Die Richtlinie VDI 4201 Blatt 3 e

16、rfllt gemeinsam mit der Richtlinie VDI 4201 Blatt 1 die Anforde-rungen der Bundeseinheitlichen Praxis bei der berwachung der Emissionen und der DIN EN 15267-3 hinsichtlich der vollstndigen Be-schreibung der digitalen Schnittstelle im Normen- und Richtlinienwerk. Die Richtlinie VDI 4201 Blatt 3 darf

17、nur in Ver-bindung mit der Richtlinie VDI 4201 Blatt 1 an-gewendet werden. 1 Scope Guideline VDI 4201 Part 3 specifies the specific requirements for the realization of a digital interface on the basis of Modbus. It details the general per-formance criteria on digital interfaces for data ex-change be

18、tween automated measuring and elec-tronic data evaluation systems for monitoring emis-sions specified in guideline VDI 4201 Part 1. The requirements of the present guideline are used to-gether with the requirements of VDI 4201 Part 1 in performance tests of automated measuring and elec-tronic data e

19、valuation systems equipped with digital interfaces on the basis of Modbus. Guideline VDI 4201 Part 3 meets together with guideline VDI 4201 Part 1 the requirements of the Uniform Practice in Monitoring Emissions (Bundeseinheitliche Praxis bei der berwachung der Emissionen) and of DIN EN 15267-3 with

20、 respect to a complete description of the digital interface in the relevant standards and guidelines. Guideline VDI 4201 Part 3 may be applied only in conjunction with guideline VDI 4201 Part 1. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich:

21、 VDI 4201 Blatt 1:2010-09 Mindestanforderungen an automatische Mess- und elektronische Aus-werteeinrichtungen zur berwachung der Emis-sionen; Digitale Schnittstelle; Allgemeine An-forderungen 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guide

22、line: VDI 4201 Part 1:2010-09 Performance criteria on automated measuring and electronic data evalua-tion systems for monitoring emissions; Digital interface; General requirements B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V.

23、, Dsseldorf 2012 VDI 4201 Blatt 3 / Part 3 3 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: 3.1 Ethernet IEEE-normierter Verbindungsstandard. Anmerkung: Der Verbindungsstandard ist IEEE 802.3. 3.2 Adresse Eindeutige Identifizierung des Busteilnehmers. 3.3 IP-Adresse Ein

24、deutige Identifizierung des Busteilnehmers bei TCP/IP-Verbindungen. 3.4 Funktionscode Nummer, die die weitere Aufgabe des Modbus-Teilnehmers spezifiziert. Anmerkung: Aufgaben sind beispielsweise das Lesen von Messwerten und Statussignalen oder die Ansteuerung von Null- und Referenzpunkt. 3.5 Referen

25、zmaterial Material, das eine bekannte Konzentration einer Eingangsgre durch Verwendung von Ersatzstof-fen simuliert und auf nationale Standards rck-fhrbar ist. 3 Terms and definitions For the purpose of this guideline, the following terms and definitions apply: 3.1 Ethernet IEEE connection standard.

26、 Note: The connection standard is IEEE 802.3. 3.2 Address Unique identifier of the bus sharing unit. 3.3 IP-Address Unique identifier of the bus sharing unit for TCP/IP connections. 3.4 Function code Number specifying the further task of the Modbus sharing unit. Note: Tasks are e.g. reading of measu

27、red values and status signals or control of zero and reference point. 3.5 Reference material Material, which simulates a known concentration of an input quantity by use of surrogates, and which is traceable to national standards. 4 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten

28、Abkrzungen verwendet: ASCII amerikanischer Standardcode fr den Informationsaustausch CRC zyklische Redundanzprfung EIA-232 serielle Punkt-zu-Punkt-Datenbertra-gung mit der Signalreferenz GND EIA-485 serielle Multipunkt-Datenbertragung im Halbduplex-Betrieb mit differenziel-ler Signalbertragung GND M

29、asse LSW Datenwort mit dem niedrigsten Stel-lenwert Master Modbus-Master MSW Datenwort mit dem hchsten Stellen-wert RTU Fernbedienungsterminal Slave Modbus-Slave TCP/IP bertragungssteuerungsprotokoll/Inter-netprotokoll 4 Abbreviations The following abbreviations are used throughout this guideline: A

30、SCII American Standard Code for Informa-tion Interchange CRC cyclic redundancy check EIA-232 serial point-to-point data transmission with signal reference GND EIA-485 serial multipoint data transmission by half duplex operation with differential signal transmission GND ground LSW least significant w

31、ord master Modbus master MSW most significant word RTU remote terminal unit slave Modbus slave TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol 5 Grundlagen Die Grundlage fr die vollstndige Beschreibung der digitalen Schnittstelle auf Basis von Modbus ist die folgenden Richtlinien der Modbus O

32、rganization: 5 Principles The following guidelines of the Modbus Organiza-tion form the basis for the complete description of the digital interface on the basis of Modbus: B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI 4201 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein

33、Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Modbus Application Protocol Specification V1.1b und eine oder beide der folgenden Richtlinien: Modbus over Serial Line. Specification and Implementation Guide V1.02 Modbus Messaging on TCP/IP Implementa-tion Guide V1.0b Modbus ist grundstzlich im ASCII- und

34、RTU-Mode definiert. Als digitale Schnittstelle zwischen automatischen Mess- und elektronischen Auswer-teeinrichtungen wird Modbus hier im RTU-Modus verwendet. Anmerkung 1: Im ASCII-Modus wird jedes Datenbyte in zwei ASCII-Zeichen umgewandelt. Anmerkung 2: Der RTU-Modus ist ein binrkodiertes Protokol

35、l. Automatische Messeinrichtungen werden im Slave-Modus und elektronische Auswerteeinrichtungen im Master-Modus betrieben. Modbus Application Protocol Specification V1.1b together with one or both of the following guidelines: Modbus over Serial Line. Specification and Implementation Guide V1.02 Modb

36、us Messaging on TCP/IP Implementa-tion Guide V1.0b Modbus is generally defined in ASCII and RTU mode. As digital interface between automated measuring and electronic data evaluation systems Modbus is used in RTU mode only. Note 1: In ASCII mode each data byte is converted to two ASCII characters. No

37、te 2: The RTU mode is a binary coded protocol. Automated measuring systems are operated in slave mode. Electronic data evaluation systems are oper-ated in master mode. 6 Mindestanforderungen 6.1 Dokumentation und Datenblatt Durch den Hersteller sind in einem Datenblatt fr jede Messeinrichtung die in

38、 der Tabelle 1 und Tabel le 2 festgelegten schnittstellenspezifischen Daten anzugeben. 6 Performance criteria 6.1 Documentation and datasheet The manufacturer shall specify in a datasheet for each measuring system the interface-specific data specified in Table 1 and Table 2 . Tabelle 1. Schnittstell

39、enspezifische Herstellerangaben fr den Datenaustausch Datenaustausch Beschreibung Teilnehmertyp Modbus-Master oder Modbus-Slave Adresse eindeutige Modbus-Adresse als Wert von 1 bis 247 (serieller Modbus, EIA-485/EIA-232; im Auslieferungszustand) IP-Adresse eindeutige Identifizierung des Busteilnehme

40、rs bei TCP/IP-Verbindungen (im Auslieferungszustand) Adresslage der Messgren (nur Slave) eindeutige Zuordnung aller Messgren zur Adresse der automatischen Messeinrichtung Adresslage der Statussignale (nur Slave) eindeutige Zuordnung, welche Reaktion durch Setzen oder Entfernen des Werts hervorgerufe

41、n wird, z. B. Aufschaltung des Null- oder Refe-renzpunkts Table 1. Interface-specific manufacturer specifications for data exchange Data exchange Description Unit type Modbus master or Modbus slave Address unique Modbus address as value between 1 and 247 (serial Modbus, EIA-485/EIA-232; at delivery

42、conditions) IP address unique identification of the bus sharing unit for TCP/IP connections (at delivery conditions) Address mapping of measurands (only slave) unique allocation of all measurands to the address of the automated measuring system Address mapping of status signals (only slave) unique a

43、llocation, which reaction is caused by setting or removing a value, e.g. setting of the zero or reference point B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4201 Blatt 3 / Part 3 5 Tabelle 2. Schnittstell

44、enspezifische Herstellerangaben fr die Gerteparameter Gerteparameter Beschreibung Hersteller Herstellername Gertename herstellerspezifische Gertekennung Softwareversion Softwareversion der automatischen Messeinrichtung Seriennummer Seriennummer der automatischen Messeinrichtung Anzahl Anzahl der Mes

45、skomponenten Name Namen der Messgre Anzeigebereichsendwert Anzeigebereichsendwert der Messgre Table 2. Interface-specific manufacturer specifications for device parameters Device parameters Description Manufacturer manufacturer name Device name manufacturer-specific device identifier Software versio

46、n software version of the automated measuring system Serial number serial number of the automated measuring system Number number of measured components Name name of the measurand Upper limit of the output range upper limit of the output range of the measurand Situationsbedingte Erweiterungen und Bes

47、onder-heiten, die beispielsweise erst bei der Installation und Inbetriebnahme festgelegt werden, sind eben-falls anzugeben. Situation-caused extensions and specifics, which cannot be specified e.g. before installation and commissioning, shall also be indicated. 6.2 Anforderungen an die Hardware 6.2.

48、1 Allgemeines Mittels Modbus knnen eine elektronische Aus-werteeinrichtung und eine oder mehrere automati-sche Messeinrichtungen verbunden werden. Es gibt eine Version fr eine serielle Schnittstelle und eine Version fr Ethernet. 6.2.2 Modbus ber serielle Schnittstelle Bei Modbus ber serielle Schnitt

49、stelle wird eine EIA-485-Schnittstelle mit einstellbaren bertra-gungsparametern verwendet. Anmerkung 1: Gegebenenfalls kann auch eine um einen Schnittstellenkonverter von EIA-232 auf EIA-485 erweiterte EIA-232-Schnittstelle verwendet werden. Anmerkung 2: EIA-232 wurde frher auch als RS-232 be-zeichnet. Anmerkung 3: EIA-485 wurde frher auch als RS-485 be-zeichnet. 6.2.3 Modbus ber TCP/IP Bei Modbus ber TCP/IP wird eine dem Ethernet-Standard entsprechende Verbindung mit