ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБМЕН ДАННЫМИ ПРИ СЧИТЫВАНИИ ПОКАЗАНИЙ СЧЕТЧИКОВ, ТАРИФИКАЦИИ И УПРАВЛЕНИИ НАГРУЗКОЙ

Обмен данными по локальной шине

Издание официальное

ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 232 «Аппаратура для измерения электрической энергии и контроля нагрузки»

2    ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта Российской Федерации от 24 декабря 2001 г. № 557-ст

3    Настоящий стандарт содержит полный аутентичный текст международного стандарта МЭК 61142—93 «Обмен данными при считывании показаний счепмков, тарификации и управлении нагрузкой. Обмен данными по локальной шине»

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5    ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2007 г.

© ИПК Издательство стандартов. 2002 © Стандартинформ. 2007

Настоящий стандарт нс может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и р;>спространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р МЭК 61142-2001

Содержание

1    Обише положения........................... I

1.1    Областъприменения........................ I

1.2    Нормативные ссылки.......................I

1.3    Определения.......................... 1

1.4    Сокращения..........................3

2    Обмен данными по локальной шине со стороны вторичной (рабочей) станции.....5

2.1    Общие наложения........................5

2.2    Общие требования........................6

2.3    Основные принципы........................6

2.4    Общая оршнизация структур и обменов.................8

2.5    Общая организация протокола....................16

2.6    Физический уровень........................19

2.7    Канальный уровень........................31

2.8    Сеансовый уровень........................39

2.9    Прикладной уровень........................45

2.10    Краткое описание и взаимодействия между уровнями............51

3    Обмен данными по локальной шине со стороны первичной (управляющей) станции — кон-

траллер..............................54

3.1    Введение...........................54

3.2    Общие паюжения........................54

3.3    Таблица данных А — прием и таблица данных Б — передача.........54

3.4    Инициализация протекала и последовательность действий при обмене.....62

3.5    Физический уровень........................65

3.6    Канальный уровень........................70

3.7    Сеансовый уровень........................76

3.8    Прикладной уровень........................83

3.9    Краткое описание и взаимодействия между уровнями............93

4    Аппаратная реализация локальной шины обмена данными.............94

4.1    Общие наложения........................94

4.2    Общие требования........................94

4.3    Спецификация шины.......................95

4.4    Магнитный разъем.......................96

4.5    Функциональные характеристики передатчика первичной станции........99

4.6    Функциональные характеристики приемника первичной станции........99

4.7    Функциональные характеристики передатчика вторичной станции........99

4.8    Функциональные характеристики приемника вторичной станции........100

Приложение А Циклический избыточный код CRC 16..............101

Приложение Б DES кодирование......................101

Приложение В Генерация случайных чисел (NAO) для ответа от забытого устройства    .110

Приложение Г Генерация случайных чисел для идентификации...........111

Приложение Д Кодирование блоков.....................112

Приложение Е Возможные варианты naiefi BERREURd. J) и BTIMOUTd. J).....114

Приложение Ж Соответствие шестнадцатеричного (HEX) и ASCII кодов.......114

III

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБМЕН ДАННЫМИ ПРИ СЧИТЫВАНИИ ПОКАЗАНИЙ СЧЕТЧИКОВ, ТАРИФИКАЦИИ И УПРАВЛЕНИИ НАГРУЗКОЙ

Обмен данными по локальной шине

Data exchange Гог meter reading. tarilTand load control. Local bus data exchange

Дата введения 2003—01—01

1 Общие положения

1.1    Область применения

Настоящий стандарт описыпает процедуру обмена данными по локальной шине в случае, когда несколько тарифных устройств, распределенных в пространстве, соединено специальной шиной. Считывание данных этих тарифных устройств может осуществляться посредством подключении программируюше-считывающего устройства к центральному магнитному разъему.

Стандарт устанавливает требования, предъявляемые к аппаратным средствам и протоколам для локальных систем. Требовании дли дистанционных систем рассматриваются в другом стандарте.

Настоящий стандарт распространяется на системы с локальной шиной. В этих системах портативное ирограммирующе-считывающее устройство (далее — первичная или управляющая стан-ция/контроллер) соединяется с несколькими тарифными устройствами, так называемыми вторичными или рабочими станциями, через шину, имеющую гибкую струкгуру.

Контроллер соединяется с шиной с помощью магнитного (индуктивного) разъема. Сама по себе шина пассивна, а все тарифные устройства, количество которых ограничено, электрически изолированы от нее.

В качестве основы протокола принята модель взаимосвязи открытых систем (ВОС) в соответствии с ГОСТ 28906. содержащая четыре уровня: физический, канальный, сеансовый и приклад-ной.

Протокол обеспечивает считывание и программирование тарифных устройств, позволяет обнаруживать и идентифицировать так называемые «забытые» станции, которые не зарегистрированы в базе данных портативного контроллера.

Протокол разработан специально для средств, определяющих качество и количество потребляемой электроэнергии, а также дли средств измерения прочности электрической изоляции. Хотя протокол имеет определенную напраагснность. его применение остается за потребителем. Использование локальной шины данных для систем связи типа «точка — точка* также прерогатива потребителя.

1.2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 28906-91 (ИСО 7498—84, Доп. 1—84 ИСО 7498—84) Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель

1.3    Определения

В настоящем стандарте используют следующие определения:

адрес: Последовательность двоичных сигналов, определяющая место расположения объекта связи или числовой номер.

двунаправленная передача: Передача данных по цепи в любом (полудуплексном) направлении.

Издание официальное

тарифное устройство: Фиксированное устройство сбора данных, как правило, соединенное или совмещенное с электрическим счетчиком.

запрос: Процесс посылки сигналов для установления связи между станциями, прямая передача: Передача сигнала определенной частоты без модуляции.

Бод*: Единица скорости передачи информации (модуляции).

ДДК (двоично-десятичное кодирование): Кодирование десятичной цифры между 0 и 9 с использованием четырех битов.

бит: Название для двоичной цифры, буфер: Буферная память.

шина: Проводная система связи, соединяющая станции и позволяющая осуществлять их связь в данный момент времени.

флаг: Символ, используемый для указания специфическою статуса устройства или набора данных.

обмен: Последовательность передач между устройствами нескольких структур, составляющих в целом процедуры считывания данных или программирования, например

Первичная станция		Вторичная станция
				Последовательность	0 б
		v 1 14 1J К1* w 1 uv 1 u ^			м
		Структура запроса ^— Структура ответа ■<—			е
				Последовательность	н
		Организация обмена

дистанционный обмен данными: Обмен данными между одним или группой тарифных устройств и концентратором данных через коммутационную сеть.

локальный обмен .тайными: Обмен данными между одним или группой тарифных устройств или их фунпой и про1рлммирук)ще-считываюшим устройством.

опрос: Процесс, состоящий в последовательном запросе станций на передачу данных, выборочный запрос: Процесс, состоящий в запросе одной станции или нескольких станций на прием данных.

опросный список: Список станций, подлежащих опросу в порядке, в котором они должны быть опрошены.

байт: Набор из восьми значащих битов.

перезапуск: Процедура, с помощью которой станция пытается разрешить конфликтную или ошибочную ситуацию, возникшую в процессе обмена, посредством повторения невыполненной последовательности посылок и передач.

протокол: Набор условных процедур, требуемых дш обеспечения взаимодействия удаленных устройств с целью инициализации и поддержания обмена данными.

приемник (данных): Часть терминала, принимающая данные из канала связи, последовательность: Часть процедуры обмена, включающая структуры запроса и ответа, различающиеся последовательности: Последовательности, отличные от процедур перезапуска. Структуры, переданные первичной станцией, рахличаются своими управляющими (как в случае дистанционного программирования) или информационными палями (как в случае многоканальною дистанционного считывания).

идентификационные последовательности: Последовательности, соответствующие процедурам перезапуска. В случае ошибки при первом запросе структура, передаваемая первичной станцией дш этих последовательностей, является абсолютно идентичной.

источник (данных): Часть терминала, передающая данные в канал связи.

В системе СИ в с '.

ГОСТ Р МЭК 61142-2001

станция: Совокупность функциональных устройств, включая термина!, оборудование для передачи данных и устройства их связи.

первичная станция: Станция, осуществляющая полное уираазение канатом связи, вторичная станция: Станция, подчиняющаяся командам в соответствии с процедурой связи, синхронизация: Процедура, осущестазяющая взаимодействие процессов в данный момент времени.

протраччирующс-считывающее устройство (ПСУ): Портативное оборудование для передачи данных к тарифным устройствам или электрическим счетчикам или от них.

врсчя ожидания: Задержка, после которой принимается решение, что ожидаемое событие не произошло.

структура: Передача набора последовательных блоков, состаазякицих полное сообщение для принимающей станции.

пазе (блок): Функциональное подмножество из п байтов в структуре.

1.4 Сокращения

В настоящем стандарте используют следующие сокращения.

AADP    —    адрес первичной станции (таблица    А);

AADS    —    адрес вторичной станции (таблица    А);

ACLE    —    ключ (таблица А);

ADG    —    общий (главный) адрес;

ADON    —    данные (таблица А);

ADP    —    адрес первичной станции;

ADS    —    адрес вторичной станции;

ADTP    — данные дистанционного программирования (таблица А);

AG    — инициирующий запрос;

ALEA    — случайная переменная;

ANA    —    число байтов в поле ADON (таблица А);

ANAP — предшествующее случайное число (таблица А);

ANECHAU — число байтов в таблице А при единичном обмене;

APREC    —    предыдущий запрос;

APSES — флаг синхронизации между ПРИКЛАДНЫМ и СЕАНСОВЫМ уровнями;

AR    —    выход и возврат, характеризующие рахзичаюшиеся последовательности;

ARJ    —    отклонение идентификации (удостоверения подлинности);

ASO    —    кодирование случаев ответа за запрос «забытой* станции;

АТАВ    — тип данных (таблица А);

ATYPE    — тип операции;

AUT    —    команда идентификации (удостоверения подлинности);

BDON    — данные (таблица Б);

BERREUR — ошибка (таблица Б);

BFEx    —    окно ожидания № х (таблица Б);

BNA    —    случайное число (таблица Б);

BNDEROW —    число байтов в диагностическом поле в процессе обмена (таблица Б);

BNECHAU — число байтов в таблице Б при единичном обмене;

BNR    —    число байтов в поле BDON (таблица Б);

BNSEQI — число идентичных последовательностей (таблица Б);

BTIMOUT — ошибка по времени задержки (таблица Б);

ВТОВ    —    флаг ошибки при    задержке    последовательного опроса    станции (таблица Б);

ВТОСО    —    флаг ошибки при    временной задержке связи (таблица    Б);

ВТОЕ    —    флаг ошибки при    задержке    передачи (таблица Б);

BTOL    —    флаг ошибки при    задержке    КАНАЛЬНОГО уровня (таблица    Б);

CASO — кодирование случаев ответа на запрос «забытой» станции;

CCITT — Международный консультативный комитет по телеграфной и телефонной связи; СОМ    —    команда;

CRC    —    циклический избыточный код;

DASO    —    флаг запроса «забытой» станции;

DAT    —    данные команд;

DES    —    стандарт кодирования данных;

3

ГОСТ Р МЭК 61142-2001

флаг команды инициализации шины; флаг отрицательного подтверждения; данные;

данные не приняты;

флаг «забытой* станции;

флаг дистанционного программирования;

флаг дистанционного считывания;

ответ—команда;

местоположение;

запрос;

последняя команда программной структуры;

передача/прием;

комбинации ERLL F.RSES;

ошибка в ПРИКЛАДНОМ уровне;

ошибка в КАНАЛЬНОМ уровне;

ошибка в протоколе;

ошибка в СЕАНСОВОМ уровне;

оборудование термината передачи данных;

оборудование термината обработки данных;

окно передачи;

конец передачи;

конец ФИЗИЧЕСКОГО уровня; окно приема;

флаг, выставляемый внешним процессом; высокая частота;

программируюше-считываюшее устройство (портативное считывающее устройство ПСУ), также TSP;

индикатор окна ожидания для вызовов «забытых* станций; команда инициализации шины; взаимосвязь открытых систем (ВОС); ключ;

флаг синхронизации между КАНАЛЬНЫМ и ФИЗИЧЕСКИМ уровнями; флаг синхронизации между КАНАЛЬНЫМ и СЕАНСОВЫМ уровнями; длина;

наименьший значимый бит; число байтов поля данных; наибольший значимый бит; число;

случайное чисто для ответа «забытой* станции;

случайное число № г.

закодированное случайное число;

число рахшчных последовательностей;

число дистанционных считываний;

порт инициирующего запроса;

флаг отсутствия ответа;

флаг синхронизации между ФИЗИЧЕСКИМ и КАНАЛЬНЫМ уровнями;

команда дистанционного программирования (записи);

неполучение;

ответ от забытых станций;

прием тынных;

флаг синхронизации между СЕАНСОВЫМ и ПРИКЛАДНЫМ уровнями; флаг синхронизации между СЕАНСОВЫМ и КАНАЛЬНЫМ уровнями; тип данных (таблица);

совокупное время хгдержкн между байтами; максимальное совокупное время задержки между байтами; время инициализирующего запроса;

4

ГОСТ Р МЭК 61142-2001

—    максимальное время запроса инициализации;

—    время отсутствия байта;

—    максимальное время отсутствия байта;

—    время ожидания первого байга;

—    время ожидания первого байта (максимальное время задержки первого байга);

—    таблица программирования данных;

—    время передачи;

—    ускорение:

—    время, связанное с окном передачи;

—    время, связанное с окном приема;

—    максимальное время;

время задержки последовательного опроса станции:

—    максимальное время задержки последовательного опроса станции:

—    время задержки связи;

—    максимальное время задержки связи;

—    время задержки передачи;

—    максимальное время задержки передачи;

—    время задержки КАНАЛЬНОГО уровня;

—    максимальное время задержки КАНАЛЬНОГО уровня;

—    дистанционное программирование;

—    дистанционное считывание;

—    время ответа «забытой» станции;

—    программирующе-считываюшее устройство, также HHU:

—    передача данных:

—    поле данных считывания и программирования.

2 Обмен данными по локальной шине со стороны вторичной (рабочей) станции

2.1    Общие положения

Протокол считывания по локальной шине предназначен для пересылки данных но физической среде от одного устройства или большего числа устройств, называемых вторичными станциями, к устройству ввода данных, называемому первичной станцией или программирующе-считыва-юшим терминалом, или профаммирующе-считывающим устройством (далее — ПСТ и ПСУ).

Среда передачи является проблемно ориентированной средой: другими словами, она используется только для передачи данных, определенных в настоящем стандарте. Ни при каких обстоятельствах она не может быть распространена на распределенные линии связи (DLC) или телефонные коммуникации без существенной переработки общих принципов, идюженных здесь. Однако все общие принципы (направление передачи, кодирование данных и т. д.) соответствуют действующим стандартам.

2.1.1    Функции считывания показаний по локальной шине

Считывание показаний по локальной шине обеспечивает связь между отдельными устройствами или устройствами, расположенными на обшей шине.

Протокол должен поддерживать несколько типов обработок запросов:

-    дистанционное считывание данных. ПСУ собирает данные, содержащиеся в устройствах;

-дистанционное программирование. ПСУ посылает данные к устройству, чтобы изменить все

характеристики или их часть, или стереть данные. Для обеспечения защиты данных от несанкционированного доступа каждая акция дистанционного профаммирования должна сопровождаться двойным подтверждением с помощью кодирования типа DES (см. приложение Б);

-    обнаружение забытых устройств для последующего считывания показаний. Независимо от типа обработки запросов, используемого для дистанционного считывания станций на шине, протокол должен обеспечивать условия обнаружения нескольких устройств, связанных с шиной, даже если они неизвестны ПСУ и устройствам более высоких уровней (содержащих каталоги файлов) так. чтобы данные считывались с этих устройств на более поздней стадии. Однако в общем случае считается, что устройства на шине известны ПСУ. Забытые устройства, таким образом, не являются характерными и не должны существенным образом усложнять простоту принципов, используемых при нормальных обстоятельствах.

Допускается, что максимум пять устройств могут быть неизвестны ПСУ.

5

2.2 Общие требования

2.2.1    Тип устройства и адресация

Устройства, связанные с шиной, могут иметь различные функции (например, измерение только электроэнергии, только газа или др.).

Обнаружение забытых устройств должно быть селективным, т. е. таким, чтобы адресовать только определенные типы устройств, связанных с шиной, а не все устройства, связанные с этой шиной.

Каждому устройству, связанному с шиной, дают определенный адрес. Каждому Г1СУ также дают функциональный адрес, чтобы рахтичать несколько возможных уровнен доступа.

2.2.2    Г отовность

Физическая связь ПСУ с шиной с целью выполнения любою из вышеуказанных типов обработки запросов является мгновенной: выбранный протокол должен поэтому обеспечивать немедленную готовность шины после начата связи и отсутствие запрета обработки запроса по отношению к каждому отдельному устройству и всем устройствам на шине.

2.2.3    Совместимость

Число устройств, связанных с шиной и независимо распределенных по физической среде передачи, может варьироваться от 1 до 100.

Могут иметься рахшчные типы устройств дистанционного считывания или программирова-ния; протокол должен быть понятен для устройства любого типа вплоть до уровни приложений. Некоторые устройства мотут. среди других функций, понимать и принимать обработку запросов только одного типа (например, дистанционное считывание). Протокол для эп!Х устройств должен во всех случаях быть совместим с протоколом, указанным ниже, и не должен допускать каких-либо сбоев.

Должно также быть принято во внимание, что устройства определенных типов, связанные с шиной, могут быть сложными, реалнзуюшими функцию дистанционного считывания среди других собственных функций: поэтому устройство не может постоянно «слушать» шину. Протокол должен поэтому включать функцию физического входа в устройств;! перед обработкой запросов.

Используемый протокол должен допускать простую установку его в устройства рахшчных типов без существенного увеличения их цены. Размер памяти программы и данных, требуемых для установки протоката, датжен поэтому быть как можно меньше.

2.2.4    Зашита

Используемый уровень защиты и контроля тесно связан с физическими характеристиками среды передачи. Эти характеристики определены в разделе 4.

2.2.5    Для справок

Согласно современным требованиям в области передачи данных по локальной шине объем данных, которые нужно передавать, редко превышает несколько сот байтов, передаваемых в одном блоке, если эго возможно, или в нескольких блоках, если этого требует протокол или длина данных превышает максимально разрешаемый размер для блока. Во всех случаях, однако, предусмотрены условия для типов обработки запросов, которые превышают эту установленную структуру.

2.3 Основные принципы

2.3.1 Режим передачи

Режим передачи — асинхронный. Передатчик выдает данные независимо от приемника. Начало и конец слова отмечают двумя сигналами, обычно называемыми «старт* и «стоп*.

Слово состоит из восьмибитного байта, офаниченного «старт*—битом и «стоп*—битом:

Старт    8    бит    Стоп

MSB

Формат слова

Данные передаются последовательно, за «старт*—битом немедленно следует наименьший значимый бит (LSB). и слово заканчивается наибольшим значимым битом (MSB).

Такой режим передачи проще и выгоден с точки зрения создания экономных аппаратных средств.

ГОСТ Р МЭК 61142-2001

Необходимо подчеркнуть, что этот режим передачи нс исключает использования более сложных процедур (обнаружение ошибки, .альтернативное управление и т. д.).

2.3.2    Скорость передачи

Скорость передачи — 1200 Бод. время передачи бита — 833 мкс и 8.33 мс для передачи байта, ограниченного «старт*—битом и «стоп*—битом.

В соответствии с рекомендациями CCITT по скорости передачи информации допуск должен составлять ±1 %.

2.3.3    Организация сети

Сеть организована как многоточечная асимметричная шина: какая-либо из станций (первичная станция— ПСУ) может брать инициативу связи и «говорить» с любой из п станций. подключенных к шине (вторичные станции).

Первичная станция может получать или передавать данные (т. е. быть источником или приемником).

Вторичные станции могут также получать или передавать данные (т. е. быть источником или приемником), но только но инициативе управляюшей станции.

Одна и та же физическая линия связи используется для того, чтобы передавать и получать данные, но не одновременно: связь по данным — полудуплексная (чередующаяся), как показано ниже.

Приведенные выше рисунки показывают только двухточечную связь: многоточечная конфигурация может быть получена подсоединением п вторичных станций к первичной станции.

2.3.4 Доступ к сети

7