GB Z 25740.2-2010 PROFIBUS & PROFINET 技术行规 PROFIdrive 第2部分：行规到网络技术的映射.pdf

1、GB ICS 25.040 N 10 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z 25740.2-2010 PROFIBUS & PROFINET技术行规PROFldrive 第2部分:行规到网络技术的映射PROFIBUS & PROFINET technical profile PROFldrive-Part 2: Mapping of profiles to network technologies 2011-05-01实施2011-01-14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hh郭斜瘁，加川叫咽。-L臼捕、mUF 旷间/NMAWU、Javi mm嘴

2、宿GB/Z 25740.2-2010 目次前言. . . vll 引言.回1 范围.2 规范性引用文件3 术语和定义、缩略语.1 3.1 术语和定义3.2 缩略语44 到PROFIBUSDP的映射74. 1 概述74. 2 到PROFIBUS数据类型的映射 7 4. 3 PROFIBUS DP上的基本模型84.3.1 通信设备84.3.2 通信关系94.3.3 通信网络94.3.4 通信服务104.3. 5 P-Device通信模型114.3.6 基本模型状态机124.3.7 CO定义134. 4 PROFIBUS DP上的驱动模型134.4. 1 P-Device 13 4.4.2 驱动单元

3、144.5 DO 10数据144.5.1 用于DOIO数据组态的CO144.5.2 标准报文组态154.5.3 DP从站间的循环数据交换(DXB)174.6 参数访问244.6.1 用于参数访问的PAP244.6.2 基本模式参数访问机制的定义264. 7 P-Device组态324. 7. 1 PROFIBUS DP上的P-Device组态324. 7. 2 PROFIBUS DP上的驱动单元组态324.7.3 获取驱动对象ID(DO-ID) 34 4. 8 报警机制364. 9 时钟同步操作364.9.1 等时同步DP周期的顺序.364. 9. 2 时间设置374.9.3 启动，循环操作4

4、14.9.4 参数化和组态(Set_Prm, GSD) 4 GB/Z 25740.2-2010 4.9.5 时钟周期产生(全局控制)和时钟周期保存494.9.6 监视机制534. 10 PROFIBUS DP特定参数544. 10. 1 通信接口相关参数概述544. 10. 2 特定参数的定义554.11 应用类的特定通信功能565 到PROFINET10的映射565. 1 概述565.2 到PROFINET10数据类型的映射565. 3 PROFINET 10中的基本模型575.3. 1 通信设备575.3.2 通信关系585.3.3 通信网络585.3.4 通信服务四5. 3. 5 P-D

5、evice通信模型605.3.6 基本模型状态机625.3.7 CO的定义635.4 PROFINET 10中的驱动模型635.4. 1 P-Device 63 5. 4. 2 驱动单元645.4.3 DO结构645.4.4 模块标识号和A凹的定义655.4.5 子模块标识号的定义.65 5.5 DO 10数据675.5. 1 用于DOIO数据组态的CO 67 5.5.2 10数据生产者和消费者状况675.6 参数访问675.6. 1 用于参数访问的PAP675.6.2 基本模式参数访问685. 7 P-Device组态695.7.1 PROFINET 10上的P-Device组态695.7.

6、2 PROFINET 10上的驱动单元组态705.7.3 获取驱动对象ID(DO-ID)705.8 报警机制715.8.1 诊断对象的使用715.8.2 报警机制的使用715. 8. 3 ChanneIDiagnosisData结构的使用725.8.4 ChannelErrorType的使用725.8.5 诊断信息的按需访问735. 9 时钟同步操作735. 10 PROFINET 10特定参数745. 10. 1 通信接口相关参数概述745.10.2 特定参数的定义75H 5.11 应用类特定通信功能.参考文献GB/Z 25740.2-2010 图1PROFldrive文件结构蓝图2PROF

7、ldrive驱动系统中的PROFIBUSDP设备8图3PROFIBUS DP上的PROFI创刊设备及其之间的关系9图4PROFIBUS DP上PROFldrive通用通信模型9图5PROFIBUS DP DXB通信说明四图6PROFIBUS DP上的PROFIdrive同步通信11图7PROFIBUS上的P-Device通信模型12图8PROFIBUS DP上基本模型状态机的映射13图9PROFIBUS DP特定P-Device逻辑模型(多轴驱动器)13图10PROFIBUS槽到PROFIdriveDO的映射14图11DXB通信的应用示例 18 图12具有DXB关系的同构P-Device内部数

8、据流21图13DXB订阅者表(在Prm-Block中)的结构. . . . . . . . . . . . . . . . 22 图14具有从站到从站通信的PROFIBUS报文时序23图15PROFIBUS同构的P-Device的PAP和参数访问机制25图16PROFIBUS异构P-Device的PAP和参数访问机制26图17通过MS1AR或MS2AR的报文序列27图18驱动单元结构33图19PROFIBUS DP上模块化驱动单元类型的组态和通信通道M图20PROFIBUS DP上DU参数P978(所有DO-ID的列表)的含义35图21PROFIBUS DP上复杂模块化驱动单元P978的示例3

9、6图22等时同步DP周期的顺序. . . . . . . . . . 36 图23时间设置37图24示例:最简单的DP周期 39 图25优化的DP周期40图26示例:优化的DP周期(T MAPC = 2 X T DP ) u 图27启动(时间顺序). 42 图28阶段L从站参数化，组态. . . . . . . . . . . . . . . 42 图29阶段L使用时钟全局控制的PLL同步. . . . 43 图30阶段L从站应用与主站Sign-Of-Life的同步u图31启动过程的阶段2和阶段3的状态图G图32阶段主站应用到从站Sign-Of-Life的同步. . . . . . . . 4

10、6 图33示例:从启动到循环操作(阶段1)(TMAPC/TDP=2/1) 47 图34示例:从启动到循环操作(阶段2)(TMAPC/TDP=2/ 1) u 图35示例:从启动到循环操作(阶段3)(TMAPC/TDP=2/1) . . . . . . 47 图36示例:从启动到循环操作(阶段4)(TMAPC/TDP=2/ 1) 48 图37示例:从启动到循环操作(阶段日(TMAPC/T DP =2/1) 4 图38在从站内用于时钟保存的PLL 51 图39运行时间补偿53图40DP周期违反54皿GB/Z 25740.2一2010图41示例:时钟失效(在4个DP周期后出现故障)54图42PROFl

11、drive驱动系统中的PROFINET10设备57图43PROFldrive设备和它们在PROFINET10上的关系四图44PROFINET 10上的PROFldrive通用通信模型四图45用于PROFINET10上的PROFldrive的同步通信60图46PROFINET 10上的P-Device通信模型60图4710 AR和监控设备AR的内容61图48用于P-Device间循环数据交换的MCR 62 图49基本模型状态机在PROFINET10上的映射63图50PROFINET特定逻辑P-Device模型(多轴驱动器)63图51用PROFINET10子模块(CO)表示PROFldriveDO

12、 64 图52PROFINET 10上P-Device的层次模型65图53DO 10数据块的模块化(示例)67图54用于基本模式参数访问的请求和响应的数据流69图55PROFINET 10上的模块化驱动单元类型的组态和通信通道70图56PROFINET 10上DU的参数P978所有DO-ID列表的含义71图57根据故障类机制生成诊断数据72图58同步数据周期的序列.74 表1数据类型的映射.表2标准报文的DPID和PROFldriveID 表31个驱动轴，标准报文316表42个驱动轴，标准报文3四表52个驱动轴，标准报文3，每个轴一个DXB链接，1个链接2个字表61个驱动轴，标准报文20.17

13、 表7从站No.ll(发布者)四表8从站No.12(发布者和订阅者)表9涂敷驱动器的DXB通信链接的组态20表10从站No.10(订阅者)20表11放卷机DXB通信链接的组态20表12用于从站与从站通信(数据交换广播，DXB)的参数(Set_Prm,GSD) 24 表13用于PROFIBUSDP参数访问的服务m表14为参数访问定义的PAP 27 表15DP从站处理的状态机27表16MS1/MS2 AR报文帧，写请求. . . . . . . . . . . . 28 表17MS1/MS2 AR报文帧，写响应28表18MS1/MS2 AR报文帧，读请求28表19MS1/MS2 AR报文帧，读响应

14、29表20过程数据ASE报文帧，错误响应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 表21PROFldrive错误类别和代码的分配30表22数据块长度31表23由于过程数据ASE数据块长度引起的限制31表24用于MS1/MS2AR服务的GSD参数nw GB/Z 25740.2-2010 表25用于启动、循环操作的DP服务 u 表26时钟周期同步驱动器接口使用的参数CSet_Prm ,GSD) . . 48 表27同步类型的可能组合50表28等时同步模式的条件51表29PLL的输入信号52表30PLL的输出信号52表白通信系统接口的PROFIBUSDP特定参

15、数的概述.表32按参数号列出的PROFldrive特定参数55表33参数963中波特率的编码55表34应用类的特定通信功能.56 表35数据类型映射56表36子模块白的结构. . . . . . . . . 66 表37子模块类型类的定义.66 表38参数访问模式CPA凹的定义.表39AlarmNotification-PDU的使用71表40ChannelDiagnosisData使用72表41ChannelErrorType的使用 73 表42DiagnosisData的使用 73 表G用于通信系统接口的特定PROFINET10参数概述75表44按参数号列出的PROFldrive特定参数75

16、表白应用类的特定通信功能.76V GB/Z 25740.2一2010目。昌GB/Z 25740(PROFIBUS &. PROFINET技术行规PROFldrive)分为如下2个部分:GBIZ 25740. 1一2010(PROFIBUS&. PROFINET技术行规PROFldrive第1部分:行规规范hGBIZ 25740. 2-2010(PROFIBUS &. PROFINET技术行规PROFldrive第2部分:行规到网络技术的映射h本指导性技术文件为GBIZ25740第2部分。GB/Z 25740.2一2010修改采用PROFIBUS国际组织技术规范(PROFIBUS&. PROFI

17、NET驱动行规PROFldrive技术规范)，在技术内容上与原技术规范没有差异，为方便我国用户使用，在文本结构编排上进行了调整，并按GB/T1. 1的要求进行编辑。本指导性技术文件由中国机械工业联合会提出。本指导性技术文件由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。本指导性技术文件起草单位:机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中科院(沈阳)自动化研究所、西南大学、山东大学、清华大学、北京理工大学、深圳市步进科技有限公司、上海自动化仪表股份有限公司、上海工业自动化仪表研究所、西门子(中国)有限公司、伦茨(上海)机电传动有限公司。本指导性技术文件主要起草人:王麟王昆、刘丹、

18、王春喜、杨志家、刘枫、张承瑞、谢素芬、肖曦、冬雷、丁露、池家武、包伟华、彭瑜、欧阳劲松、惠敦炎、陈忠华、侯凯。飞1GB/Z 25740.2-2010 百|IEC 61800-7-1描述了控制系统和可调速电气传动系统(PDS)之间一种通用的接口。这种接口可以被嵌入控制系统内。控制系统本身也可以置于驱动器内(也称之为灵巧驱动器或智能驱动器勺。通用的PDS接口不为任何通信网络技术(例如PROFIBUS和PROFINET)所专用。IEC61800-7-1的附录中规定了不同驱动行规类型对通用PDS接口的映射。有多种物理接口可供利用(模拟式和数字式的输入和输出，串行和并行的接口，现场总线和网络)。对于某些

19、应用领域(如运动控制)和某些驱动类(如标准驱动器，定位装置)，现己定义了基于特定物理接口的行规。相应驱动器和应用程序接口的实现则是专用的，并且是多种多样的。PROFIdrive定义了一组被映射到PROFIdrive行规的通用的驱动控制功能、参数和状态机或工作顺序的描述。PROFIdrive符合IEC61800-7系列标准。IEC61800-7-1提供了一种访问驱动器的功能和数据的方式，而该方式与所用的驱动行规和通信接口元关。目的是建立一种适合于映射到不同通信接口的通用功能和对象的通用驱动器模型，从而能够提供控制器中的运动控制(或速度控制，或驱动控制应用)的通用实现，而无需任何专门的驱动器实现的

20、知识。定义通用接口的原因如下:对于驱动设备制造商:向系统集成商提供的支持可以少花精力;由于采用通用的名词术语，在描述驱动功能时相对简便;一一驱动器的选用不取决于可用的专门技术支持。对于控制设备制造商:一一不受总线技术影响;一一易于进行设备的集成;一一与驱动器的制造商无关。对于系统集成商(构建模块、机器、成套装置等): 对于设备集成可以少花精力;对于驱动模型化的理解方式是惟一的;-一一与总线通信技术元关。采用若干不同的驱动器和特定的控制系统来设计运动控制的应用时，需要花费很多精力。为实现系统软件和理解各个部件的功能型描述，都可能耗费项目的资源。在某些情形下这些驱动器不能共享相同的物理接口。有些控

21、制设备仅支持一种接口，而这样的接口恰恰又不能得到特定驱动器的支持。另一方面，又规定了不相兼容的功能和数据结构。这就使得系统集成商不得不为应用软件编写接口软件，以处理原本不应由他们负责的工作。某些应用需要在现有配置中进行设备替换或新设备的集成。这样就会面对不同的不相兼容的解决方案。采用一种驱动行规和制造商特定的扩展的解决方案，可能是不可接受的。这就降低了选择的自由度，使所选择的设备从最适合于该应用改变至可用于特定物理接口并得到控制器支持。图1表示本部分与IEC61800和IEC/TR62390的关系。设计符合本指导性技术文件的设备不需符合IEC61800-7-1中通用PDS接口规范。IEC618

22、00-7-1可被用来指导人们从驱动器的抽象视角按照IEC61800-7-1中的抽象名词术语进行转换，例如将PROFIdrive的命令转换为更通用的术语。VI IEC 61800系列标准可调速电气传动系统IEC 61800-7-1一接口定义附录A附录B通用PDS接口规范附录C1 EC/TR 62390 设备行规导则行规类型1的映射行规类型2的映射行规类型3的映射(PROFldrive) PROFI创刊文件g行规规范PROFldrive文伶2行规辈革网络技术的映射基于IEC61800-7-203 (行规类型3)基于IEC61800一7-303将PROFldrive映射到:PROFIBUS PROF

23、INET 图1PROFldrive文件结构本指导性技术文件规定PROFldrve的行规。注:在IEC61800-7系列标准中称之为行规类型3。GB/Z 25740.2-2010 附录D行规类型4的映射本指导性技术文件规定了如何将PROFldrve行规(行规类型3)映射到PROFIBUSDP和PROFINET 10。IX 1 范围PROFIBUS & PROFINET技术行规PROFldrve 第2部分:行规到网络技术的映射本指导性技术文件规定了如何将PROFldrive行规映射到不同的网络技术:一一-PROFIBUSDP，见第4章一-PROFINET10，见第5章。GB/Z 25740.2一2

24、010注:本指导性技术文件规定的功能不保证功能安全，功能安全要求根据相关的标准、协议和法律采取额外的措施。/ 2 规范性引用文件/、，下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。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指导性技术文件，然而，鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是杳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指导性技术文件vGB/T 2900. 56-2008 电工术语控制技术CIEC6005051 :2006 .ID丁)GB/T 19659. 1一2005工业自动化系统与集成开放系统应

25、用集成框架第l部分:通用的参考描述(lSO15745.-1: 2003 , fDT) GB/T 20540. 5-2006 测量和控制数字数据通信工业控制系镜用现场总线类型3: PROFIBUS规范第5部分=应用层服务定义。EC61158-5 tye 3:20饵，MOD)GB/T 20540. 6-2006 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3: PROFIBUS规范第6部分:应用后协议规范(lEC611586 type 3:2003 , MOD) GB/Z 25740. 1, -2010 PROFlUS &. PRUFINET技术行规PRUFldrive第1部分:行规规范GB/

26、Z 2510S. 1-2010工业通信网络现场总线规范类型10:PROFINET 10规范第1部分:应用层服务定义。EC.61158-5-10:2007，MOD)GB/Z 25105. 22D10工业通信网络现场总线规范类型lQ:PROFINET10规范第2部分:应用层协议规范(lEC61158心-10:2007. MOD) GB/Z 25105.3-2010工业通信网络现场总线规范类型10:PROFINET 10规范第3部分:应用层通信行规(lEC61784-2: 27，MOD) IEC 61158(所有部分)工业通信网络现场总线规范IEC 61784-1: 2007工业通信网络行规第1部分

27、:现场总线行规IEC/TR 62390: 2005 通用自动装置行规规范ISO/IEC 19501 信息技术开放式分布处理通用建模语言(UML)(版本1.4. 2) 3 术语和定义、缩略语3. 1 术语和定义采用下列术语和定义适用于本指导性技术文件。3. 1. 1 实际值actual value 给定时刻的变量值。GB/Z 25740.2一2010GB/T 2900. 56-2008 ,351-21-02J 3.1.2 算法algorithm 能根据输入数据值计算出输出数据值的一个完全确定的、有限的指令序列。GB/T 2900. 56-2008 ,351-21-37J 3. 1. 3 应用ap

28、plication 专用于工业过程和控制中问题解决方案的软件功能元素。注:应用可分布在资源中，也可与其他应用通信。IEC/TR 62390: 2005 ,3. 1. 2，己修改3. 1. 4 属性aUribute 一个实体的性质或特性。IEC/TR 62390: 2005 ,3. 1. 3 J 3.1.5 类class对具有相同属性、操作、方法、关系和语义的对象集的描述。口SO/IEC19501，巳修改3.1.6 时钟周期同步应用clock cycle synchronous application 在数字驱动器和控制系统中，闭环控制软件的采样和循环时间的同步。3. 1.7 命令command

29、s 由应用控制程序发给PDS的命令集，用以控制PDS的行为或PDS的功能元素。注1:行为可通过状态或工作模式反映。注2:不同的命令可以分别用每一个比特表示。3. 1.8 控制control 为达到规定的目标，对过程或过程内的有目的作用。GB/T 2900. 56-2008 ,351-21-29J 3.1.9 控制设备control device 在模块/组件或设备中包含控制PDS的应用程序的物理单元。3. 1. 10 数据类型data type 对应允许操作集的数值集。ISO/IEC 2382-15:1999，15.04.01，已修改3. 1. 11 设备device 现场设备，工业自动化系统

30、的具有连网功能的独立物理实体，它能够执行特定应用环境的特定功能，并通过其接口进行界定。IEC 61499-1:2005，3.30，已修改自动化系统中执行控制、驱动和/或传感功能，并与其他这类实体交互的实体。2 GB/Z 25740.2一2010ISO 15745-1:2003 ,3.11J 3. 1. 12 设备行规device profile 依据设备模型，对设备的参数、参数集合和行为的表示，该表示描述了通过网络可观测到的设备的数据和行为。注:该定义来自IEC/TS61915，通过增加设备功能结构对IEC/TS61915进行扩展。IEC/TR 62390: 2005 , 3. 19，己修改3

31、. 1. 13 DO IO数据DO 10 Data 驱动对象(驱动轴)的所有输入数据和输出数据(循环传输)的集合。3. 1. 14 驱动对象Drive Object 驱动单元的功能元素。3. 1. 15 驱动单元DriveUnit 与一个中央处理单元相关的所有功能元素组成的逻辑设备。3. 1. 16 功能元素functional element 软件的实体或软件与硬件组合的实体，能完成设备的特定功能。注1:一个功能元素具有一个接口、与其他功能元素和功能的关联。注2:功能元素由功能块、对象或参数表组成。IEC/TR 62390: 2005 , 3. 1. 12J 3. 1. 17 输入数据Inp

32、ut Data 设备向控制器循环发送的数据。3. 1. 18 接口interface 由功能特性、信号特性或其他适当特性定义的两个实体间的共有边界。GB/T 2900.56-2008，351-21-35，己修改3. 1. 19 IO数据10 Data 设备的输入数据和输出数据。3. 1. 20 等时同步模式Isochronous Mode 用于时钟周期同步的通信系统服务，它通过在每个周期开始发送一个时钟周期信号来产生恒定的(时序)总线周期。3. 1. 21 模型model 依据具有足够精度的已知定律、证明或特定假设所确定的系统或过程的数学或物理描述。GB/T 2900. 56-2008 ,35

33、1-21-36J 3. 1. 22 操作模式operating mode 操作人员在控制设备中介入方式和程度的特性。3 GBjZ 25740.2-2010 GB/T 2900. 56-2008, 351-31-01J 3. 1. 23 输出数据Output Data 控制器向设备循环发送的数据。3. 1. 24 参数parameter 表示设备信息的数据元素，可从设备读出或写人，例如:通过网络或本地HMI。注1:根据IEC/TS61915改写。注2:典型地，参数包括参数名称、数据类型和存取方向。IEC/TR 62390: 2005 ,3. 1. 22，己修改3. 1. 25 过程数据Process