DIN EN 61158-4-13-2015 Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 4-13 Data-link layer protocol specification - Type 13 elements (IEC 61158-4-13 2014) Engli.pdf

1、September 2015DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 34DIN 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!%BE“2313498www.din.deDDIN EN 61158-4-13Industrielle Kommunikationsnetze Feldbusse Teil 4-13: Protokollspezifikation des Data Link Layer(Sicherungsschicht) Typ 13-Elemente (IEC 61158-4-13:2014);Englische Fassung EN 61158-4-13:2014, nur auf CD-ROMIndustrial communication networks F

3、ieldbus specifications Part 4-13: Data-link layer protocol specification Type 13 elements(IEC 61158-4-13:2014);English version EN 61158-4-13:2014, only on CD-ROMRseaux de communication industriels Spcifications des bus de terrain Partie 4-13: Spcification du protocole de la couche liaison de donnes

4、lments de type 13 (CEI 61158-4-13:2014);Version anglaise EN 61158-4-13:2014, seulement en CD-ROMAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 61158-4-13:2008-09Siehe Anwendungsbeginnwww.beuth.deGesamtumfang 93 Seitena DIN EN 61158-4-13:2015-09 2 Anwendungsbeginn Anwen

5、dungsbeginn fr die von CENELEC am 2014-09-19 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2015-09-01. Fr DIN EN 61158-4-13:2008-09 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 Arbeitsgrem

6、ium K 956 Feldbus“ 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 (st

7、ability date) unverndert 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

8、 undatierten Verweisung 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 Ver

9、weisung im normativen 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. Beispi

10、el: IEC 60068 ist 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

11、grndet, unter bestimmten 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 61158-4-13 verffentlicht.

12、 Zu deren Abschnitt 1, der den Anwendungsbereich festlegt, 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 gebruchlichen deutschen Benennungen, da sich die

13、deutschen Anwender in der Regel ebenfalls der englischen Benennungen bedienen. Diese Norm steht nicht in unmittelbarem Zusammenhang mit Rechtsvorschriften und ist nicht als Sicherheitsnorm anzusehen. Einfhrung Ein Feldbus ist ein digitaler serieller Datenbus fr die Kommunikation zwischen Gerten der

14、industriellen Automatisierungstechnik wie beispielsweise Messeinrichtungen, Stellgliedern, Reglern und speicherpro-grammierbaren Steuerungen. Die Normen der Reihe DIN EN 61158 legen eine Anzahl von Feldbus-Proto-kolltypen fest. Die Reihe DIN EN 61158-4 legt das Protokoll des Data Link Layer fr die e

15、inzelnen Typen fest. nderungen Gegenber DIN EN 61158-4-13:2008-09 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) redaktionelle berarbeitung; DIN EN 61158-4-13:2015-09 3 b) neue Kommunikationsklasse hinzugefgt. Frhere Ausgaben DIN V 19245-1: 1988-04 DIN 19245-1: 1991-04 DIN 19245-2: 1991-04 DIN EN 50170/1

16、: 1997-07 DIN EN 50170/2: 1997-07 DIN EN 50170/3: 1997-07 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 61158-4-13: 2008-09 Nationaler Anhang NA (informativ) 1 AnwendungsbereichN1)1.1 Allgemeines Der Data Link Layer st

17、ellt grundlegende zeitkritische Kommunikation fr den Datentransfer zwischen Gerten in einer Automatisierungsumgebung bereit. Dieses Protokoll stellt Kommunikationsmglichkeiten fr alle teilnehmenden Data Link-Einheiten bereit a) in einem synchron gestarteten, zyklischen Ablauf gem eines vordefinierte

18、n Ablaufplan, und b) in einer zyklischen oder azyklischen asynchronen Weise, wie fr jede derartige Data Link-Einheit im jeweiligen Zyklus gefordert. Demnach kann dieses Protokoll als eines charakterisiert werden, welches zyklischen und azyklischen asynchronen Zugriff bereitstellt, aber mit einem syn

19、chronen Neustart jedes Zyklus. 1.2 Spezifikationen Diese Norm legt Folgendes fest: a) Prozeduren fr zeitgerechten Datentransfer und Informationssteuerung von einer Data Link-Benutzer-einheit zu einer gleichartigen Benutzereinheit sowie zwischen der Data Link-Einheit, welche den ver-teilten Data Link

20、-Dienst-Anbieter bildet; b) Prozeduren zur Vergabe von Kommunikationsmglichkeiten an alle teilnehmenden DL-Einheiten, sequenziell und in einer zyklischen Weise fr deterministischen und synchronisierte Transfer bei zyklischen Intervallen bis zu einer Millisekunde; c) Prozeduren zur Vergabe von Kommun

21、ikationsmglichkeiten, welche fr zeitkritische Datentransfers zusammen mit nicht zeitkritischen Datentransfers ohne Beeintrchtigung des zeitkritischen Daten-transfers erhltlich sind; d) Prozeduren zur Vergabe von zyklischen und azyklischen Kommunikationsmglichkeiten fr zeitkritischen Datentransfer mi

22、t priorisiertem Zugriff; N1)Die Nummerierung aus IEC 61158-4-13 wurde beibehalten. DIN EN 61158-4-13:2015-09 4 e) Prozeduren zur Vergabe von Kommunikationsmglichkeiten basierend auf ISO/IEC 8802-3, Medium Zugriffsteuerung, mit Manahmen zur Hinzufgung und Entfernung von Knoten whrend des normalen Bet

23、riebs; f) die Struktur der Feldbus-DLPDUs, welche verwendet werden fr den Transfer von Daten und Informationssteuerung durch das Protokoll dieser Norm und ihre Darstellung als Physical Layer. 1.3 Prozeduren Die Prozeduren sind definiert in Form von a) den Interaktionen zwischen gleichartigen DL-Einh

24、eiten (DLEs) durch den Austausch der Feldbus-DLPDUs; b) den Interaktionen 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 A

25、ustausch von Ph-Dienstprimitiven. 1.4 Anwendbarkeit Diese Prozeduren 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 ein

26、er offenen Systemverbundumgebung zu verbinden. Profile stellen ein einfaches Multiattribut-Hilfsmittel zur Zusammenfassung der Implementierungsfhigkeiten bereit und untersttzen dadurch die Anwendbarkeit fr unterschiedliche zeitkritische Kommunikationsanforde-rungen. 1.5 Konformitt Diese Norm legt au

27、ch Konformittsanforderungen fr Systeme fest, die diese Prozeduren implementieren. 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 asynchroner CN (en: async-only CN) gesteuer

28、ter Knoten (CN), auf den nur durch Polling zugegriffen werden kann 3.3.2 asynchrone Periode (en: asynchronous period) zweiter Teil des Typ 13-Zyklus, der mit einem Start-of-Asynchronous-(SoA-)Rahmen beginnt 3.3.3 Ethernet-Basismodus (en: basic Ethernet mode) Modus, der klassische Ethernet-Kommunikat

29、ion bereitstellt 3.3.4 fortlaufend zeitgesteuert (en: continuous-time-triggered) Kommunikationsklasse, in der die isochrone Datenbermittlung in jedem Zyklus stattfindet DIN EN 61158-4-13:2015-09 5 Anmerkung 1 zum Begriff: Die vom Steuerungsknoten (MN) an verschiedene gesteuerte Knoten (CNs) gesendet

30、en Daten werden in eine Poll-Antwort gepackt. Das Senden einer Poll-Anforderung an diese CNs ist nicht erforderlich. Die CNs senden ihre Poll-Antwort zeitgesteuert; (Alternative zu fortlaufend“.) Anmerkung 2 zum Begriff: Es gibt drei Knotenklassen: fortlaufend“, Multiplexmodus“ und fortlaufend zeitg

31、esteuert“. Jeder Knoten gehrt zu genau einer dieser Klassen. 3.3.5 fortlaufend (en: continuous) Kommunikationsklasse, in der die isochrone Datenbermittlung (im Gegensatz zur Kommunikationsklasse Multiplexmodus“) in jedem Zyklus stattfindet Anmerkung 1 zum Begriff: Es gibt drei Knotenklassen: fortlau

32、fend“, Multiplexmodus“ und fortlaufend zeitgesteuert“. Jeder Knoten gehrt zu genau einer dieser Klassen. 3.3.6 gesteuerter Knoten CN (en: controlled node (CN) Netzwerkknoten ohne die Fhigkeit zur Steuerung des SCNM-Mechanismus 3.3.7 zyklischer Zustandsautomat (en: cycle state machine) Zustandsautoma

33、t, der den Zyklus der Sicherungsschicht steuert und selbst durch den NMT-Zustandsauto-maten gesteuert wird, welcher den aktuellen Betriebsmodus festlegt 3.3.8 Zykluszeit (en: cycle time) Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Start-of-Cyclic-(SoC-)Rahmen Anmerkung 1 zum Begriff: Die Zykluszeit umfa

34、sst die Zeit fr die Datenbertragung sowie etwas Leerlaufzeit vor dem Beginn des nchsten Zyklus. 3.3.9 DLCEP-Adresse (en: DLCEP-address) DL-Adresse, die entweder a) einen DL-Verbindungsendpunkt von einem Peer oder b) einen DL-Verbindungsendpunkt von mehreren Peer-Publishern und implizit den entsprech

35、enden Satz von Verbindungsendpunkten der DL-Subscriber kennzeichnet, wobei jeder DL-Verbindungsendpunkt innerhalb eines eindeutigen DLSAP vorhanden und einer entsprechenden eindeutigen DLSAP-Adresse zugeordnet ist 3.3.10 DL-Segment, Verbindungszweig, lokaler Verbindungszweig (en: DL-segment, link, l

36、ocal link) einzelnes DL-Subnetzwerk, in dem alle angeschlossenen DLEs direkt, d. h. ohne zwischengeschaltete DL-Weitergabe, kommunizieren knnen, solange alle an einem Kommunikationsvorgang teilnehmenden DLEs whrend der Dauer(n) der Kommunikationsversuche gleichzeitig auf das DL-Subnetzwerk reagieren

37、 knnen 3.3.11 DLSAP (en: DLSAP) eindeutiger Punkt, an dem eine einzelne DL-Entitt einer einzelnen Entitt auf hherer Schicht DL-Dienste bereitstellt DIN EN 61158-4-13:2015-09 6 Anmerkung 1 zum Begriff: Diese Definition ist abgeleitet von ISO/IEC 7498-1 und wurde hier zum besseren Verstndnis fr die kr

38、itische Unterscheidung zwischen DLSAPs und ihren DL-Adressen wiederholt. Siehe Bild 1. 3.3.12 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 D

39、LSAPs jeweils eines einzelnen DLS-Benutzers kennzeichnet Anmerkung 1 zum Begriff: Diese Terminologie 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. 3.3.13 (individuelle) DLSA

40、P-Adresse (en: (individual) DLSAP-address) DL-Adresse, die nur einen einzigen DLSAP innerhalb des erweiterten Verbindungszweigs kennzeichnet Anmerkung 1 zum Begriff: Eine einzelne DL-Entitt kann mehrere DLSAP-Adressen, die einem einzelnen DLSAP zugeordnet sind, besitzen. (Siehe Bild 1.) ANMERKUNG 1

41、DLSAPs und PhSAPs werden als Ellipsen dargestellt, die sich ber die Grenze zweier benachbarter Schichten erstrecken. ANMERKUNG 2 DL-Adressen werden als gekennzeichnete, kleine Lcken (Zugangspunkte) im DLL-Teil eines DLSAP llt. e DL-Entitt kann mehrere DLSAP-Adressen und DL-Gruppenadressen, die einem

42、 Bild 1 Beziehungen von DLSAPs, DLSAP-Adressen und DL-Gruppenadressen dargesteANMERKUNG 3 Eine einzelneinzelnen DLSAP zugeordnet sind, besitzen. DIN EN 61158-4-13:2015-09 7 3.3.15 Feldbusknoten-ID 13 fieldbus node ID) ummer innerhalb eines Typ 13-Netzwerks, die zur Adressierung eines Typ 13-Feldbusk

43、notens 3.3.17 ne Daten ) us bertragen werden (oder im Fall von isochronen Daten im Multiplexmodus in 3.3.18 ne Periode ) s Zyklus, die fr den Austausch von isochronen Daten (fortlaufend oder im Multiplex-nicht zeitkritischen Umgebungen) n (MN) e) 3.3.21 exmodus der die zyklische Datenbermittlung der

44、art stattfindet, dass m Knoten in s Zyklen s, der von mehreren Knoten gemeinsam genutzt wird (en: multipoint connection) ung von einem Knoten zu vielen Knoten ff: Eine Mehrpunktverbindung ermglicht den Datentransfer von einem einzelnen Publisher zu 3.3.14 Typ 13-Feldbuszyklus (en: Type 13 fieldbus c

45、ycle) fortlaufend wiederholtes festes Zeitintervall, das vom Steuerungsknoten (MN) organisiert wird Typ 13-(en: Type eindeutige Nverwendet wird 3.3.16 Rahmen (en: frame) umgangssprachliches Synonym fr DLPDU isochro(en: isochronous dataDaten, die in jedem Zykljedem x-ten Zyklus) isochro(en: isochrono

46、us periodPeriode innerhalb jedemodus) reserviert ist und somit deterministischen Betrieb anbietet 3.3.19 klassisches Ethernet (en: legacy Ethernet) Ethernet nach ISO/IEC 8802-3 (nicht-deterministischer Betrieb in 3.3.20 Steuerungsknote(en: managing nodKnoten, der den SCNM-Mechanismus steuern kann Mu

47、ltipl(en: multiplexed) Kommunikationsklasse, inverarbeitet werden (Alternative zu fortlaufend“) 3.3.22 Multiplex-Zeitschlitz (en: multiplexed timeslot) Zeitschlitz fr isochrone Daten im Multiplexmodu3.3.23 Mehrpunktverbindung VerbindAnmerkung 1 zum Begrivielen Subscriber-Knoten. DIN EN 61158-4-13:20

48、15-09 8 (en: multi-peer DLC) sierte DL-Verbindung mit mehreren Endpunkten, die eine DL-Duplex-bertragung zwischen einem definierten DLS-Benutzer, auch bekannt als Publisher oder verffentlichender DLS-Benutzer, und on nicht definierten Peer-DLS-Benutzern, die in ihrer Gesamtheit als Subscriber oder a

49、bon-Benutzer als Gruppe (jedoch nicht einzeln) senden kann und die abonnierenden DLS-Benutzer Daten an den verffentlichenden DLS-Benutzer (jedoch sich nicht gegenseitig) senden knnen ngsknotens (MN), die innerhalb des SoC-Rahmens an alle gesteuerten Knoten (CNs) weitergegeben wird anagement Verwaltungsfunktionen und -dienste, die die Netzwerkinitialisierung, Konfiguration und Fehlerbehandlung hren (en: node) DL-Entitt, wie sie auf einem l