1、ICS 25.040 N 10 GB 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件G/Z 26157.1-2010 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型2:ControlNet和EtherNetjIP规范第1部分:一般描述Digital data communication for measurement and control一Fieldbus for use in industrial control systems-Type 2: ControlNet and EtherNet/IP specification一Part 1 : General description CIEC 6
2、1158:2003 TYPE2，孔10D)2011-01-14发布2011-06-01实施、数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会发布G/Z 26157.1-2010 目次前言.1 引言.n 1 范围.2 规范性引用文件-3 术语和定义4 缩略语.参考文献图1与ISO/OSI模型的对应关系GB/Z 26157.1-2010 目U自IEC 61158:2003(测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线包括了10种现场总线类型:一类型l:IEC技术报告;一一类型2:ControlNet和Ethernet/IP;一一类型3:PROFIBUS;一-类型4:P-Net
3、; 二一类型5:FFHSE; 一-类型6:SwiftN et; 类型7: W orldFIP ; 二类型8:Interbus; -一一类型9:FFAL; 一一类型10:PROFINET。本指导性技术文件修改采用IEC61158: 2003(测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型2:ControlNet和EtherNet/IP规范第1部分:一般描述。由于IEC61158系列标准将10种现场总线技术混合在一起进行编写，不便于国内的工程技术及相关人员对各种总线技术的阅读和理解，因此全国工业过程测量和控制标准化技术委员会在采用国际标准时，只采用了其中在国内有广泛应用的类型2:ControlN
4、et和EtherNet/IP规范的相关技术内容，并根据技术开发人员的习惯将其分为10个部分进行编写。在技术内容上与国际标准没有差异，为方便我国用户使用，在文本结构编排上进行了适当调整，并按GB/T1. 1的要求进行编写。GB/Z 26157(测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型2:Cor山olNet和Ether-Net/IP规范分为如下10个部分=GB/Z 26157.1 一般描述;GB/Z 26157.2 物理层和介质FGB/Z 26157.3 数据链路层;GB/Z 26157.4 网络层及传输层;GB/Z 26157.5 数据管理;GB/Z 26157.6 对象模型;GB/Z
5、26157.7 设备行规;GB/Z 26157.8 电子数据表;GB/Z 26157.9 站管理;GB/Z 26157.10 对象库。本指导性技术文件为第1部分。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、清华大学、西南大学、北京钢铁设计研究总院、中国仪器仪表协会、中国机电一体化技术应用协会、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、上海电器科学研究所(集团)有限公司、罗克韦尔自动化研究(上海)有限公司。本指导性技术文件主要起草人:梅恪、郑
6、旭、董景辰、阮于东、陈开泰、王锦标、彭瑜、刘枫、包伟华、夏德海、李百煌、王春喜、王玉敏。I GB/Z 26157.1一201051 本确定性控制网络是用于设备间通信的一种串行通信系统，这些设备希望以确定性的并可预知的方式来交换有严格时间要求的应用信息。这些设备包括简单的1/0设备，如传感器/执行器等，也包括复杂的控制设备，如机器人、可编程逻辑控制器、焊接器、过程控制器等。一般的通信网络采用基于向目的地交付信息的模型，本网络与其不同，它采用的是生产者/消费者模型。生产者/消费者模型允许在发送信息的设备(生产者)和很多接收信息的设备(消费者)之间交换对时间有严格要求的应用信息的时候，不需要把同一数
7、据多次地发送到多个目的地。它把要发送到网络介质上的每一个应用信息都附上一个唯一的标识符。任何需用这一个应用信息的设备只要按照此标识符进行适当的过滤，就可从网络介质上取用此信息。这样，许多设备可从单一的生产者设备接受它生产出来的同一个应用信息。本确定性控制网络采用一个隐含的令牌传递机制提供了很高的协议效率。这个机制允许网络上的所有设备同等地访问网络，而不需要网络再有额外的负担用以专门传送一个令牌给每个要被允许发送数据的设备。本网络协议采用基于时间的调度机制，它在防止网络碰撞的同时，使网络上的设备以确定和可预告的方式访问介质。对时间有严格要求的数据通常要求以周期性的，可重复的并且可预告的方式来获取
8、，本网络的调度机制允许以预先定义的时间计划来产生这种对时间有严格要求的数据，而不需要为产生这些数据而连续地请求或轮询，这样就减少了网络效率的损失。本网络协议支持另外一种机制，它允许利用网络的可用时间去传送本质上对时间没有严格要求的数据或只是偶然地需要的数据。这种非预定时间的数据是在对时间有严格要求的数据的生产已经完成之后及在下一个对时间有严格要求的数据的预定时间生产开始之前在网络上传递的。E GB/Z 26157.1-2010 1 范围测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型2:ControlNet和EtherNetjIP规范第1部分:一般描述本指导性技术文件规定了确定性控制网络上一个
9、设备的一般要求。本指导性技术文件适用于其他部分都对应于GB/T9387所定义的七层OSI(Open Systems Inter connection，开放系统互连)模型中一个特定的层。图1表示每一部分在OSI模型中的位置。OSI;参考模型的分层第6、7、8部分应用层层7第5部分表示层层6空会话层层5传输层层4第4部分层3网络层第3部分数据链路层层2./ . 、层1_./-第2部分物理层、图中:LLCCLogical Link Control)一一逻辑链路控制;MACCMedium Access Control) 介质访问控制;PLSCPhysical Layer Signaling)一一物理层
10、信号收发;-、ControINet网络的分层对象和对象模型数据管理空报文路由传输连接管理LLC MAC PLS PMA 介质PMACPhysical Layer Medium Attachment Sublayer) 物理层介质附属子层。图1与ISO/OSI模型的对应关系2 规范性引用文件第10部分z对象库第9部分:站管理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否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用1 GB/Z
11、 26157.1-2010 文件，其最新版本适用于本指导性技术文件。GB/T 9387.1-1998 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 ISO/IEC 7498-1:1994) GB/T 9387. 3-2008 信息技术开放系统互连基本参考模型第3部分:命名与编址。SO/IEC7498-3 :1 997 ,IDT) GB/T 15629.2-2008信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第2部分:逻辑链路控制(lSO/IEC8802-2:1998 , IDT) GB/T 15629.3-1995信息处理系统局域网第3部分:带碰撞检测的载波侦听多址访问
12、(CSMA/CD)的访问方法和物理层规范(idtISO/IEC 8802-3: 1990) GB/T 15969.3-2005 可编程序控制器第3部分:编程语言(IEC61131-3:2002 , IDT) GB/T 16262. 1-2006 信息技术抽象语法记法一(ASN.1)、第1部分:基本记法规范(lSO/IEC 8824-1: 2002 , IDT) GB/T 16262. 2-2006 信息技术抽象语法记法一(ASN.1) 第2部分:信息客体规范(lSO/IEC 8824-2: 2002 , IDT) GB/T 16262.3-2006信息技术抽象语法记法一(ASN.l)第3部分=
13、约束规范(lSO/IEC8824-3: 2002 , IDT) GB/T 16262.4-2006 信息技术抽象语法记法一(ASN.l)第4部分:ASN, 1规范的参数化(lSO/IEC 8824-4: 2002 , lDT) GB/T 16263.1-2006信息技术八SN.l编码规则第1部分:基本编码规则(BER)、正规编码规则(CER)和非典型编码规则(DER)规范(lSO/IEC8825-1: 2002 , IDT) GB/T 16263.2-2006信息技术ASN.l编码规则第2部分:紧缩编码规则(PER)规范CISO/IEC 8825-2: 2002 , IDT) GB/T 166
14、46一1996信息技术开放系统互连局域网媒体访问控制(MAC)服务定义(idt ISO/IEC 10039: 1991) GB/T 17547-19S8信息技术开放系统互连数据链路服务定义(idtISO/IEC 8886: 1996) GB/T 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(idtISO/ IEC 10731 :1994) ISO 7498/AD1:1987 信息处理系统开放系统E连无连接数据传输ISO/TR 8509: 1987信息处理系统开放系统互连服务约定ISO/IEC 8802-4: 1990 信息处理系统局域网第4部分:令牌-传递总线访问方
15、法和物理层规范ANSI X3.159:1989 信息系统美国国家标准可编程语言CEIA R&422-A: 1978 平衡电压式数字接口电路的电气特性EN 122120: 1993 CENELEC 工业技术规格:射频同轴电缆连接器系列BNCMIL-C-17/2A(2)NOT 2:1993 可挠曲的射频同轴电缆，750，MI7/2-RG6MIL-C-17/29C(1)NOT 1: 1988 可挠曲的射频同轴电缆，75n , MI7/29-RG59 3 术语和定义3. 1 3.2 2 下列术语和定义适用于本指导性技术文件。实际的信息包时间间隔actual packet interval; API 一
16、个特定的连接产生其数据时的频率的度量。分配allocate 从一个公共区域取出资源并把此资源分配给一个特定的实体专门使用。G/Z 26157.1-2010 3.3 应用application 生产或消费数据的功能或数据结构。3.4 应用对象application objects 通过网络及在网络设备内部，管理和提供运行期报文交换的多种对象类。3.5 属性attribute 一个对象外部可见的特性或性能的描述。一个对象的属性包含对象的可变部分的信息。属性一般提供状态信息或管理对象的操作。属性也可能影响对象的行为。属性可分成类属性和实例属性。3.6 行为behavior 表示对象是如何响应特定事件
17、的。它的描述包括属性值和服务之间的关系。3. 7 比特bit 由0或1组成的信息单位。这是能被传输的最小数据单位。3. 8 间歇或间歇时间blanking or blanking time 一个节点在发送数据以后并允许接收之前所要求的时间长度。3.9 类class类是一组对象，其中每一个对象都表示一个类似的系统组件。类是对象的抽象化，是定义变量和方法的模板。一个类中的所有对象有相同的形式和行为，但它们有不同的属性值。3.10 类特定服务class specific service 一个特定的对象类为执行一个要求的功能而定义的一种服务。该功能不能由公共服务执行。类特定服务对定义它的对象类是唯一的
18、。注:原文中Aclass specific object似应是Aclass specific service o 3. 11 客户client a) 借助另外一个对象(服务器)的服务来完成一个任务的对象。b) 一个报文的发起者，要求服务器响应。3. 12 通信对象communication objects 管理和提供网络上在运行期报文交换的组件，诸如连接管理对象，无连接报文管理器(unconnected massage manager-UCMM)，和报文路由器对象。3.13 连接connection 两个应用对象间的逻辑绑定。这些应用对象可以在同一设备内或在不同的设备上。3. 14 连接IDc
19、onnection ID; CID 为生产者和消费者之间某一特定连接相关的传输指定的标识符。该标识符标明一个特定的应用信息。3 GB/Z 26157.1-2010 3. 15 连接路径connection path 一个字节流组成的属性，它定义了一个连接实例指向的应用对象。3.16 消费consume 从一个生产者接收数据的动作。3. 17 消费者consumer 正在从一个生产者接收数据的节点。3. 18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 4 消费应用consuming application 消费数据的应用。CRC出错CRC
20、 enor 当循环冗余校验(cyclicre巳d由u盯un汀mdar旧yche凹ck仨，CRC)的值与发送器产生的值不相合时发生的错误。循环cyclic 描述以有规律的和可重复的方式反复发生事件的术语。聋deafness节点听不到协调帧，但能听到其他的链路通信。设备device 连接到链路上的物理硬件。一个设备可以包含一个以上节点。设备行规device profiIe 提供同一设备类型中类似设备致性的与设备相关的信息和功能性的集合。分支电缆drop cable 将节点接入主干电缆的电缆网络分接头的组成部分)。结束分隔符end delimiter 一组唯一的MAC符号，用以标志一个MAC帧的结束
21、。端节点end node 生产或消费的节点。端点end point 参与一个连接的通信实体之一。误差error 计算、观察、测量的值或条件与设定的、理论修正的值或条件之间的差异。GB/Z 26157.1-2010 3.29 固定标签fixed tag 2字节长的标签，用以指明由标签的第2个字节指定的节点要执行的一个特定服务。标签的第2个字节包含目的地节点的MACID。3.30 帧frame在链路上传输的单一数据。3.31 通用标签generic tag 3字节长的标签，用以指明一个特定的应用信息(如同连接ID)。3.32 维护段guardband 指派给协调帧传输用的时间槽。3.33 隐性令牌
22、implicit token 管理信息发送权的机制是隐含的(即没有实际的令牌报文在介质上传送)。每个节点保持着现在正持有发送权的节点的MACID。通过保持最后发送节点的记录，发送权在节点间传递。允许用时隙时间跳过一个在轮转中丢失的节点。3.34 3.35 3.36 3.37 3.38 隐性令牌寄存器implicit token register 包含持有发送权节点的MAC1D的寄存器。实例instance 某类中一个对象的实际物理表示。标识了同一个对象类中多个对象之一。已实例化instantiated 在一个设备中己创建的一个对象。保持器keeper 负责对链路上所有节点分配链路配置数据的对象
23、。库元素library element 在GB/T15969中标准的或派生的数据类型、函数、功能块、程序或资源。3.39 链路link 具有唯一MACID的节点的集合。由中继器连接网段组成链路;由路由器连接链路组成网络。3.40 低字节优先模式little endian 一种存贮管理模式，它把最低有效字节放在最低的地址。在网络介质上，最低的字节最先发送。3.41 链路信息包Lpacket LpacketC或linkpacket)是包含大小、控制字节、标签、链路数据的应用信息。对等数据链路层用Lpacket对OSI协议桔的上层发送和接收服务数据单元。5 GB/Z 26157.1-2010 3.4
24、2 岛1AC9i岛IACframe 在介质上传输的MAC符号的集合。它包含前同步码(prcamble)、起始分隔符、源MACID、Lpacket、CRC、结束分隔符。3.43 MAC符号MAC symbol 表示要被物理层编码和传输的数据比特的符号。3.44 最大调度节点maximum scheduled node 能在链路上使用预定时段的具最高MACID的节点。3.45 最大非调度节点maximum unscheduled node 能在链路上使用非预定时段的具最高MACID的节点。3.46 报文路由器message router 节点内的对象，它把报文传送要求分配给适当的应用对象。3.47
25、 协调器moderator 最低MACID的节点，它负责发送协调帧。3.48 协调帧moderator frame 最低MACID节点发送的MAC帧，目的是使节点同步和分配链路配置参数。3.49 多播连接multicast connection 从一个节点到多个节点的连接。多播连接允许单一的生产者被多个消费者节点接收。3.50 网络network 用某类通信介质连接起来的一系列节点。在任何一对节点之间的连接路径可能包括中继器、路由器和网关。3.51 3.52 3.53 3.54 3.55 6 网络访问端口network access port; NAP 允许一个临时节点通过连接到永久节点的NA
26、P而连接到链路上的物理层类型。网络地址或节点地址network address or node address 一个节点在链路上的地址(也称为MACID)。网络状态指示器network status indicators 节点上用来指示物理层和数据链路层状态的指示器。网络更新时间network update time; NUT 数据送到链路上去的重复时间间隔。节点node 对链路的一个连接，它要求一个单一的MACID。GB/Z 26157.1-2010 3.56 非合作non-concurrence 从一个未预期的MACID接收到一个传输。它可能破坏了基于时间的访问协议。把两个工作着的彼此不同
27、步但有着相同的配置信息的链路连接起来时可能发生这种情况。3.57 非数据符号non-data symbol 不符合曼彻斯特双相L(ManchesterBiphase L)编码要求的物理层符号。3.58 对象。bjecta) 计算机性能的抽象表述。对象可以包括下列部件的任何部分或全部:1) 数据(随时间变化的信息);2) 配置(行为参数)1 3) 方法(用数据和配置可以完成的事)。b) 相关数据(以变量形式)和操作这些数据方法(过程)的集合，该集合的接口和行为已被明确定义。3.59 对象特定服务。时ectspecific service 一个特定的对象类为执行一个公共服务不能执行的服务功能而定义
28、的一种服务。对象特定的服务对定义它的对象类是唯一的。3.60 光电隔离器optical isolators; optos 位于节点物理层收发器内的一个部件，它把电流转换成光，然后转回成电信号。3.61 发起者originator 负责建立一个到目标的连接路径的客户机。3.62 永久节点permanent node 不使用网络访问端口(NA刊物理层类型l1J口接入网络的节点。该节点可选择支持一个NAP物理层类型以允许临时节点接入网络。3.63 点对点连接point-to户pointconnection 仅存在于两个节点之间的连接。连接可能是点对点的也可能是多播。3.64 生产produce 发送
29、数据到消费者的动作。3.65 生产者producer 负责发送数据的节点。3.66 冗余介质redundant media 系统采用一个以上的介质，有助于防止通信失败。3.67 中继器repeater 具两个端口的有源的物理层设备，它把一个网段上所有的数据流重构并重新发送到另一个网段。7 GB/Z 26157.1-2010 3.68 请求的数据包时间间隔requested packet interval; RPI 发起应用要求目标应用发送数据的频度。3.69 游离节点rogue 一个节点，它收到了一个协调帧但其中的链路配置与此节点的链路配置不同。3. 70 预定时间的scheduled 按预先
30、定义的网络更新时间以确定的可重复的方式发生的数据传输。3.71 网段segment 通过分接头连接的在两端有终端器的主干电缆段;网段中没有有源部件并且不包括中继器。3. 72 序列号serial number 制造商指定给它生产的每个设备的唯一的32位整数。此数只需要对每个制造商是唯一的。3. 73 服务器server 为其他对象(客户机)提供服务的对象。3.74 服务service 一个对象按照另一个对象的请求执行的操作或功能。3. 75 时隙时间slot time 探测一个传输的响应所需要的最大时间。当隐性令牌传递过程中出现一个丢失节点时，每一个节点同时等待一个时隙时间。3. 76 起始分
31、隔符start delimiter 特定的一组MAC符号，它标明了一个MAC帧的起点。3. 77 超级节点supernode MACID为零的节点。这个节点是为特定的数据链路层功能保留的。3. 78 标签tag 一小片特定的应用信息的简称。标签可有2或3个字节长。3. 79 分接头tap 从一个节点的物理层同轴电缆到主干同轴电缆的接入点。使用分接头可容易地拆除一个节点而不断开链路。3.80 3.81 8 目标target 要与之建立一个连接的端节点。临时节点temporary node 同短暂节点(transientnode)。GB/Z 26157.1-2010 3.82 终端器termina
32、tor 安装在网段两端上的电阻(装在一个BNC插头内)以防止物理层同轴电缆终端处发生反射。3.83 Tminus符号Tminus 在新的一组链路配置参数被使用前的网络更新时间(NUT)数目。3.84 Tone信号tone 表示两个网络更新时间的边界的时刻。3.85 工具tool 与用户相互作用以实施某种功能的可执行软件程序。3.86 事务IDtransaction id UCMM报文头中的一个字段，用于匹配响应到请求。服务器在响应报文中简单重复这个字段。3.87 收发器transceiver 节点内的物理部件，它提供把信号发送到介质上和从介质接收信号的功能。3.88 短暂节点transient
33、 node 临时接入网络的节点，是通过把它的物理层介质NAP连接到一个永久节点NAP来实现接入网络的。3.89 主干电缆分段trunk-cable section 在任意两个分接头间主干电缆的长度。3.90 主干电缆trunk cable 总线或电缆系统的中心部分。3.91 未连接报文管理器unconnected message manager; UCMM 节点内的组件，它发送和接收未连接显式报文并把它们直接送到报文路由器对象。3.92 未连接服务unconnected service 不依赖于设备间连接的建立而允许交换信息的报文服务。3.93 非调度的unscheduled 调度传输完成后，
34、利用网络更新时间中余留的时间进行的数据传输。4 缩略语4.1 AC孔44.2 API 4.3 ASCII access control machine actual pack巳tinterval American Standard Code for Information Interchange 访问控制机实际数据包时间间隔美国信息交换标准编码9 GB/Z 26157.1-2010 4.4 BNC Bayonet Neill Concelrnan 同轴电缆BNC接头4.5 CA clock accuracy 时钟精度4.6 CID connection ID 连接标识符4. 7 CIP con
35、trol and inforrnation protocol GB/Z 26157.4-2010定义的控制和信息协议(CIP协议)0CIP包括连接的和非连接的报文传输4.8 CRC cyclic redundancy check 循环冗余校验4.9 DLL Data Link Layer 数据链路层4. 10 LED light ernitting diode 发光二极管4. 11 LLC logicallink control sublayer 逻辑链路控制子层4. 12 MAC rnedia access control sublayer 介质访问控制子层4. 13 MACID the a
36、ddress of a node 节点地址4. 14 NAP network access port 网络访问端口4. 15 ND non-data syrnbol 非数据符号4. 16 NUT network update tirne 网络更新时间4. 17 OSI open systems mterconncctlOn 开放系统互连(见GB/T938 7) 4. 18 PDU protocol data unit 协议数据单元4.19 PLS Physical Layer signaling sublayer 物理层信号收发子层4.20 PMA Physical Layer medium
37、attachm巳nt物理层介质附属子层sublayer 4.21 PT programming terminal (a temporary 编程终端(临时的网络连接)network connection) 4.22 Rcv recelve 接收4.23 RG-6/RG-59 RG-6/RG-59 同轴电缆标准4.24 RM repeater machine 中继器机4.25 RPI requested packet interval 请求的数据包时间间隔4.26 Rx recelve 接收4.27 RxLLC receive logical link control 接收逻辑链路控制4.28
38、RxM receive machine 接收机4.29 SDU service data unit 服务数据单元4.30 SEM state event rnatnx 状态事件矩阵4.31 SMAX MAC ID of the maximum 最大的调度节点的MACIDscheduled node 4.32 STD state transition diagram , used to 用来描述对象行为的状态转换图describe object behavior 4.33 Tx transmlt 发送4.34 TxLLC transmit logical link control 发送逻辑链路控
39、制4.35 TxM transmit machine 发送机4.36 UMAX MAC ID of maximum unscheduled 最大的非调度节点的MACIDnode 4.37 Xrnit transmlt 发送10 GB/Z 26157.1-2010 参考文献lJ 实时系统规范策略，D.J. Hatlcy and 1. A. Pirbhai 2J ANSI X3J16/ISO第21工作组关于C+标准的草案文件3J CEN/CENELEC内部法规第3部分:欧盟标准起草和制定CPNE规则)，1991年9月版本4J RFC 1035: 1987域名执行和规范5J RFC 1117: 19
40、89 Internet编码OFON-.hmFNN阁。中华人民共和国国家标准化指导性技术文件测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总结类型2:ControlNet和EtherNetjIP规范第1部分:一般描述GB/Z 26157. 1一2010导中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销晤印张1字数26千字2011年5月第一次印刷开本880X 1230 1/16 2011年5月第一版峰书号:155066 1-42794定价18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533GB/Z 26157.1-2010 打印日期:2011年6月3日F002A
