ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

КОНТРОЛЛЕРЫ ПРОГРАММИРУЕМЫЕ

Часть 9

Одноточечный интерфейс цифровой связи для небольших датчиков и исполнительных устройств

(IEC 61131-9:2013, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Негосударственным образовательным частным учреждением дополнительного профессионального образования «Новая инженерная школа» (НОЧУ «НИШ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен Российской комиссией экспертов МЭК/ТК 65 и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации» (ВНИИНМАШ)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 306 «Измерения и управление в промышленных процессах»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 сентября 2017 г. № 1124-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61131-9:2013 «Контроллеры программируемые. Часть 9. Одноточечный интерфейс цифровой связи для небольших датчиков и исполнительных устройств» [IEC 61131-9:2013 «Programmable controllers — Part 9: Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI)», ЮТ].

Международный стандарт разработан Техническим комитетом МЭК ТК 65 «Измерение, управление и автоматизация в промышленных процессах».

При применении настоящего стандарта рекомендуется применять вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок— в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2017

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р МЭК 61131 -9—2017

3.1.40    фрейм UART (UART frame): Последовательность битов <SDCI>, начинающаяся со стартового бита, с последующими восемью битами, несущими октет данных следующим битом четности, и оканчивающаяся одним стоповым битом.

3.1.41    пробуждение (wake-up): Процедура, заставляющая Устройство изменить его режим с SIO на SDCI.

3.1.42    запрос пробуждения (wake-up request; WURQ): Услуга физического слоя, используемая Ведущим узлом для инициирования пробуждения Устройства и помещения его в состояние готовности приема.

3.2 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

Af_DTRM — допустимое отклонение в скорости передачи данных (измеренное в %);

AVS — пульсация питающего напряжения (измеренная в В);

AL — прикладной уровень;

ВЕР — вероятность битовой ошибки;

C/Q — соединение для передачи данных (С) или коммутирующего сигнала SIO (Q);

CL_eff — эффективная общая емкость кабеля (измеренная в нФ);

CQ — входная емкость соединения C/Q (измеренная в нФ);

DI — цифровой вход;

DL — канальный уровень;

DO — цифровой выход;

f_DTR — скорость передачи данных (измеренная в бит/с);

H/L— высокий/низкий сигнал на выходе приемника;

I/O — ввод/вывод;

ILL — ток входной нагрузки на входе C/Q в V0 (измеренный в А);

IODD — описание устройства ввода/вывода (см. 10.8);

/<з — ток драйвера в насыщенном рабочем состоянии (измеренный в А);

IQH — ток драйвера верхнего плеча в насыщенном рабочем состоянии ON (измеренный в А);

IQL — ток драйвера нижнего плеча в насыщенном рабочем состоянии ON (измеренный в А); IQPK — максимальный ток драйвера в ненасыщенном рабочем состоянии ON (измеренный

в А);

IQPKH — максимальный ток драйвера верхнего плеча в ненасыщенном рабочем состоянии ON (измеренный в А);

IQPKL — максимальный ток драйвера нижнего плеча в ненасыщенном рабочем состоянии ON (измеренный в А);

IQQ — ток в рабочей точке на входе C/Q в V0 с неактивными выходными драйверам (измеренный

в А);

/Q_Wu — амплитуда тока запроса пробуждения Ведущего узла (измеренный в А);

IS — питающий ток в V+ (измеренный в А);

ISIR — допустимый импульс тока в V+ (измеренный в А);

LED — светоизлучающий диод;

L--источник питания (-);

L+ — источник питания (+);

N24 — дополнительный источник питания 24 В (-); ⁿwu — счетчик повторных попыток пробуждения;

On/Off— сигнал переключения ON/OFF драйвера;

OD — данные запроса;

OVD — обнаружен избыточный сигнал;

Р24 — дополнительный источник питания 24 В (+);

PD — данные процесса;

PDCT — инструмент конфигурирования порта и устройства;

PL — физический уровень;

PLC — программируемый логический контроллер;

PS — напряжение источника питания (измеренное в В);

5

г — время достижения устойчивого уровня относительно начала стартового бита (измеренный ^в ^bit)’

RL_eff— сопротивление шлейфа кабеля (измеренное в Ом);

s — время выхода на устойчивый уровень относительно начала стартового бита (измеренный ^в ТВ\тУ>

SDCI — одноточечный интерфейс цифровой связи;

SIO — стандартный ввод/вывод (режим цифровой коммутации) [IEC 61131-2] управление системой; SM — модуль управления системой;

11 —задержка передачи фрейма UART на Ведущем узле (измеренная в Т_В|_Т); f, —задержка передачи фрейма UART на Устройстве (измеренная в 7"_В|_Т); t_A — задержка ответа на Устройстве (измеренная в Т_В|_Т);

7"_В|т — время передачи бита (измеренное в с);

t_cY_c — время цикла на уровне М-последовательности (измеренное в с); ^fDF — время спада (измеренное в с);

Т_омт— время задержки при установлении порта связи Ведущего узла (измеренное в T_s/7-);

7'dr — время нарастания сигнала (измеренное в с);

T_DS|o — время задержки на устройстве для перехода в режим SIO после запроса пробуждения (измеренное в с);

T_DWu — задержка повторной попытки пробуждения (измеренная в с);

^vi-sequence — продолжительность М-последовательности (измеренная в Т_В|_Т); f_idl_e — время простоя между двумя М-последовательности (измеренное в с); t_H — время обнаружения для верхнего плеча (измеренное в с); t_L — время обнаружения для нижнего плеча (измеренное в с); t_ND— время подавления шума (измеренное в с);

7"_rdl — время готовности к пробуждению после включения питания (измеренное в с);

T_REN — время подготовки к получению сигнала (измеренное в с);

7"sd — время обнаружения устройства (измеренное в с);

7"wu —длительность импульса запроса пробуждения (измеренная в с);

UART — универсальный асинхронный приемник-передатчик;

UML — универсальный язык моделирования UML [ИСО/МЭК 19505];

V+ — напряжение в L+;

V0 — напряжение в L-;

VD+_l — перепад напряжения в линии между соединениями L+ на Ведущем узле и Устройстве (измеренный в В);

VDO_l — перепад напряжения в линии между соединениями L- на Ведущем узле и Устройстве (измеренный в В);

VDQ_l — перепад напряжения в линии между соединениями C/Q на Ведущем узле и Устройстве (измеренный в В);

VHYS — гистерезис порогового напряжения приемника (измеренный в В);

VI— входное напряжение в соединении линии C/Q относительно V0 (измеренное в В);

VIH — диапазон входного напряжения в соединении C/Q для верхнего плеча (измеренный в В); VIL — диапазон входного напряжения в соединении C/Q для нижнего плеча (измеренный в В); VRQ — остаточное напряжение на драйвере в насыщенном рабочем состоянии ON (измеренное

в В);

VRQH — остаточное напряжение на драйвере верхнего плеча в насыщенном рабочем состоянии ON (измеренное в В);

VRQL — остаточное напряжение на драйвере нижнего плеча в насыщенном рабочем состоянии ON (измеренное в В);

VTH— пороговое напряжение приемника относительно V0 (измеренное в В);

VTHH — пороговое напряжение приемника для безопасного обнаружения высокого сигнала (измеренное в В);

VTHL — пороговое напряжение приемника для безопасного обнаружения низкого сигнала (измеренное в В);

WURQ — запрос пробуждения.

6

ГОСТ Р МЭК 61131 -9—2017

3.3 Условные обозначения

3.3.1    Общие положения

Модель обслуживания, сервисные примитивы и схемы, приведенные в настоящем стандарте, являются абстрактными описаниями. Реализация сервисов может охватывать отдельные проблемы и различаться.

3.3.2    Параметры обслуживания

Сервисные примитивы применяются для представления взаимодействий провайдера услуг и их потребителя (ИСО/МЭК 10731). Сервисные примитивы передают параметры, которые указывают на информацию, имеющуюся при взаимодействии провайдера и потребителя. В конкретном интерфейсе нет необходимости явно формулировать все параметры.

Спецификация услуги в настоящем стандарте представлена в табличном формате для описания параметров компонентов в сервисных примитивах. Параметры, применяемые в каждой группе сервисных примитивов, приведены в таблицах. Каждая таблица содержит не более пяти колонок:

1)    имя параметра;

2)    примитив запроса (.req);

3)    примитив индикации (.ind);

4)    примитив ответа (.rsp);

5)    примитив подтверждения (.cnf).

В каждой строке таблицы располагается один параметр (или его компонент). Под соответствующими колонками сервисных примитивов используется код для указания типа использования параметра в примитиве, указанном в колонке:

М — обязательный параметр для примитива;

U — параметр является возможностью пользователя: он может представляться или опускаться в зависимости от конкретного использования услуги пользователем. Если параметр не представлен, предполагается значение параметра по умолчанию;

С — параметр зависит от других параметров или от среды пользователя услуги;

--параметр никогда не применяется;

S — параметр является выделенным объектом.

Некоторые строки более детально классифицируются элементами в скобках. Такими элементами могут являться:

a)    специфическое ограничение параметра «(=)» указывает, что параметр семантически эквивалентен значению параметра, указанному в сервисном примитиве;

b)    указание, что к строке таблицы применяется некоторое примечание «п», означает, что данное примечание «п» содержит дополнительную информацию, относящуюся к параметру и его использованию.

3.3.3    Сервисные процедуры

Процедуры определяются в терминах:

-    взаимодействий между сущностями приложения через обмен блоками данных протокола;

-    взаимодействий между провайдером и потребителем услуг слоя связи в системе через вызов сервисных примитивов.

Данные процедуры применяются к экземплярам связи между системами, поддерживающими ограниченные во времени услуги между слоями связи.

3.3.4    Атрибуты услуги

Природа различных услуг (Ведущего узла и Устройства) характеризуется атрибутами. Все услуги определяются с точки зрения задействованного слоя относительно слоя более высокого уровня.

I — Инициатор услуги (по отношению к слою более высокого уровня).

R — Получатель (ответчик) услуги (из слоя более высокого уровня).

3.3.5    Рисунки

Для рисунков, на которых показаны структура и услуги слоев протокола, применяются следующие условные обозначения:

-    стрелка, имеющая только имя услуги, представляет как запрос, так и соответствующее подтверждение (запрос следует по направлению стрелки);

7

ГОСТ Р МЭК 61131-9-2017

4 Обзор одноточечного интерфейса цифровой связи SDCI (10-Link™)

4.1 Назначение технологии

На рисунке 3 показана основная концепция технологии SDCI.

Рисунок 3 — Совместимость SDCI с МЭК 61131-2

Технология одноточечного интерфейса цифровой связи для небольших датчиков и исполнительных устройств SDCI (более известных под названием Ю-Link™) определяет направление перехода от существующих интерфейсов цифрового ввода и цифрового вывода для коммутационных 24-вольтовых Устройств, как установлено в МЭК 61131-2, к каналам связи между двумя пунктами. Так, например, цифровые модули I/O в существующих периферийных устройствах полевой шины могут быть заменены модулями Ведущего узла SDCI, обеспечивая как классические интерфейсы цифрового I/O, так и SDCI. Технология аналоговой передачи может быть заменена SDCI, сочетая присущие SDCI устойчивость, параметризацию и диагностические возможности с сохранением возможностей цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования.

4.2 Позиционирование в иерархии средств автоматизации

На рисунке 4 показана область применения технологии SDCI в иерархии средств автоматизации.

Технология SDCI определяет обобщенный интерфейс для присоединения датчиков и исполнительных устройств к устройству Ведущего узла, который может комбинироваться с возможностями межсетевого интерфейса для создания удаленного узла I/O полевой шины.

Отправной точкой в проектировании SDCI является традиционный интерфейс 24 В DI и DO, определенный в МЭК 61131-2 и показанный в таблице 6. Таким образом, технология SDCI предлагает подключаемость классических датчиков 24 В («коммутирующих сигналов») в качестве операционного режима по умолчанию. Дополнительная подключаемость обеспечивается для исполнительных устройств, когда порт сконфигурирован в режиме одноточечного интерфейса цифровой связи.

В настоящее время многие датчики и исполнительные устройства уже оборудованы микроконтроллерами, предлагающими интерфейс UART, который может быть расширен добавлением нескольких аппаратных компонентов и программным обеспечением интерфейса для поддержки связи SDCI. Данный второй операционный режим применяет «кодовую коммутацию» линии сигналов I/O 24 В. После активации режим SDCI поддерживает параметризацию, циклический обмен данными, диагностическую отчетность, информацию по идентификации и технической поддержке и память внешних параметров для резервирования Устройств и быстрой перезагрузки замененных устройств. Датчики и исполнительные устройства с возможностями SDCI именуются в настоящем стандарте «Устройствами». Для улучшения запуска данные Устройства, как правило, предоставляют энергонезависимую память для параметров.

Примечание — Конфигурирование и параметризация Устройств поддерживается с помощью описания устройства на базе XML (см. [6]), которое не является частью настоящего стандарта.

9

Рисунок 4 — Сфера применения технологии SDCI в иерархии средств автоматизации

4.3    Проводка, соединители и электропитание

Соединение по умолчанию (порт класса А) имеет четыре контакта (см. рисунок 3). Порт по умолчанию для порта класса А соответствует МЭК 60947-5-2 и применяет три провода для 24 В, 0 В и сигнальной линии. Четвертый провод может применяться для дополнительной сигнальной линии, соответствующей МЭК 61131-2.

Соединения с пятью контактами (порт класса В) устанавливаются для Устройств, требующих дополнительного питания от независимого источника питания 24 В.

Примечание — Устройство с портом класса А, применяющее четвертый провод, несовместимо с Ведущим узлом с портом класса В.

Максимальная длина кабелей — 20 м, экранирование не требуется.

4.4    Возможности связи SDCI

Обобщенная модель Устройства показана на рисунке 5 и объясняется в следующих разделах.

Устройство может получать PD (вывод) для управления дискретным или непрерывным процессом автоматизации или посылать PD (ввод), представляющие текущее состояние или значения измерений. Как правило, Устройство предоставляет параметры, позволяющие пользователю конфигурировать функции Устройства для удовлетворения конкретных потребностей. Для поддержки этого определено большое пространство параметров с доступом через Индекс (0 ... 65535; с предварительно определенной организацией) и Субиндекс (0 ... 255).

Первые два значения индекса 0 и 1 зарезервированы для страниц 1 и 2 Непосредственных параметров с максимальной длиной 16 октетов каждая. Страница 1 параметров в основном предназначена для команд Ведущего узла, таких как запуск Устройства и его возврат в исходное состояние, извлечение специфической операционной и идентификационной информации Устройства. Страница 2 параметров предусматривает максимум 16 октетов специфических параметров Устройства.

Характер данных    Категории    данных Канал связи Тип передачи

Рисунок 6 — Отношения между характеристиками данных и типами передачи

Первый октет сообщения Ведущего узла определяет направление передачи данных (чтение или запись) и тип канала связи.

На рисунке 7 показано, что каждый порт Ведущего узла имеет свой собственный DL, обеспечивающий сопряжение с общим AL Ведущего блока. На AL услуги DL транслируются в действия с объектами PD (ввод/вывод), объектами OD (чтение/запись) и Событиями. Приложения Ведущего узла включают в себя: Управление конфигурацией (СМ), механизм Хранилища данных (DS), Блок диагностики (DU), Обмен Данными запроса (ODE) и Обмен Данными процесса (PDE).

SM проверяет идентификацию подключенных Устройств и настраивает порты и Устройства, чтобы они соответствовали выбранной конфигурации и свойствам подключенных Устройств. Модуль контролирует состояние машин на AL и DL, например, при запуске.

4.5 Роль Ведущего узла

Ведущее устройство размещает от 1 до л портов и их соответствующих DL. Во время запуска оно изменяет состояние порта на режим, выбранный пользователем. Возможные состояния порта: INACTIVE (неактивное), Dl, DO, FIXEDMODE (фиксированный режим) или SCANMODE (режим сканирования). Если затребована связь, Ведущий узел применяет специальный импульс тока пробуждения для инициации связи с Устройством. Затем Ведущий узел автоматически настраивает скорость передачи данных для портов СОМ1, COM2 или COM3 (см. таблицу 8) и проверяет «паспорт» каждого подключенного устройства, т. е. идентификатор изготовителя VendorlD, идентификатор Устройства DevicelD и характеристики связи.

Если имеется несоответствие между параметрами Устройства и сохраненным набором параметров в Ведущем узле, параметры в Устройстве перезаписываются (см. 11.3) или параметры, сохраненные в Ведущем узле, корректируются в зависимости от конфигурации.

Допускается также запустить устройство в режиме DI, переключить на связь SDCI для конфигурирования и параметризации и затем применить команду «fallback» возврата в исходный режим (см. 11.8.5) для переключения назад в режим DI для нормального функционирования.

Координация портов также является задачей Ведущего блока, который пользователь может конфигурировать путем выбора режима цикла порта. В режиме «FreeRunning» («Автономный») каждый порт определяет собственный цикл, основываясь на свойствах подключенного Устройства. В режиме «MessageSync» («Синхронизация сообщений») сообщения, посланные на подключенные порты, активизируются одновременно или в определенном шахматном порядке. В режиме «FixedValue» («Фиксированное значение») каждый порт применяет определенное пользователем фиксированное время цикла (см. 11.2.2.2).

ГОСТ Р МЭК 61131-9-2017

Рисунок 7 — Передача объекта данных на AL

Ведущий узел ответственен за сборку и разборку всех данных от Устройств к Устройствам (см. раздел 11).

Ведущий узел предоставляет область DS размером не менее 2048 октетов на Устройство для резервного копирования данных Устройства (см. 11.3). Ведущий узел может комбинировать эти данные Устройства с другими подходящими данными для собственных целей, делать эти данные доступными для приложения более высокого уровня с целью создания резервной копии или управления набором параметров (см. 11.8.3).

4.6    Конфигурирование SDCI

Инженерно-техническое обеспечение Ведущего узла, как правило, производится PDCT. PDCT регулирует как свойства порта, так и свойства Устройства (см. параметры, показанные на рисунке 5). PDCT сочетает как интерпретатор IODD, так и конфигуратор (см. 11.7). IODD обеспечивает необходимые свойства для организации связи и необходимые параметры с их границами для достижения требуемой функции датчика или исполнительного устройства. PDCT также поддерживает компиляцию PD для передачи на полевую шину и в обратном направлении.

4.7    Отображение на полевые шины

Интеграция Ведущего узла в системе полевой шины, т. е. определение функций шлюза для обмена данными с объектами более высокого уровня в шине, находится вне области применения настоящего стандарта.

Пример — Данные функции включают отображение обмена PD, реализацию программно-управляемой параметризации или удаленного сервера параметров и распространение диагностической информации.

Интеграция PDCT в инженерно-технические инструментальные средства конкретной полевой шины находится вне области применения настоящего стандарта.

13

4.8 Структура стандарта

На рисунке 8 показана логическая структура Ведущего узла и Устройства. PL SDCI устанавливается в разделе 5, подробное описание режима SIO устанавливается в разделе 6. Услуги DL, протокол, пробуждение, М-последовательности и обработчики DL устанавливаются в разделе 7. Услуги и протокол AL устанавливаются в разделе 8, функциональные обязанности SM устанавливаются в разделе 9.

Рисунок 8 — Логическая структура Ведущего узла и Устройства

В разделе 10 устанавливаются приложения Устройства и его характерные особенности. Приложения включают в себя: PDE, PM, DS и Диспетчер событий (ED). Специфические технологические приложения не являются частью настоящего стандарта. Эти приложения могут описываться в профилях для конкретных семейств Устройств.

В разделе 11 устанавливаются приложения Ведущего узла и его характерные особенности. Приложения включают в себя: PDE, ODE, Управление конфигурацией CM, DS и DU.

В настоящий стандарт включено несколько обязательных и справочных приложений. В приложении А устанавливаются доступные типы М-последовательностей. В приложении В устанавливаются параметры страницы Непосредственных параметров и фиксированных параметров Устройства. В приложении С приведены типы ошибок при ациклических передачах, а в приложении D — коды Событий (диагностическая информация Устройств). В приложении Е приведены доступные базовые и составные типы данных. В приложении F приведена структура объектов DS. В приложении G описаны вопросы соответствия и электромагнитной совместимости, а в приложении Н приведены кривые вероятностей остаточных ошибок, подтверждающие уровень целостности данных SDCI. В приложении I дан пример последовательности ациклических передач данных. В приложении J объясняются два рекомендуемых метода для определения изменений параметров в контексте DS.

5 Физический уровень (PL)

5.1    Общие положения

5.1.1    Базовая комплектация

Система 3-проводных присоединений SDCI основана на спецификациях, приведенных в МЭК 60947-5-2. Три линии применяются следующим образом: (L+) — для источника питания 24 В; (L-) — для линии заземления и (C/Q) —для коммутирующего сигнала (Q) или связи SDCI (С), как показано на рисунке 9.

14

ГОСТ Р МЭК 61131 -9—2017

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины, определения, обозначения, сокращения и    условные обозначения....................3

3.1    Термины и определения...........................................................3

3.2    Обозначения и сокращения.........................................................5

3.3    Условные обозначения.............................................................7

4    Обзор одноточечного интерфейса цифровой связи SDCI    (Ю-Link™) ..........................9

4.1    Назначение технологии............................................................9

4.2    Позиционирование в иерархии средств автоматизации..................................9

4.3    Проводка, соединители и электропитание............................................10

4.4    Возможности связи SDCI..........................................................10

4.5    Роль Ведущего узла..............................................................12

4.6    Конфигурирование SDCI..........................................................13

4.7    Отображение на полевые шины....................................................13

4.8    Структура стандарта.............................................................14

5    Физический уровень (PL)..............................................................14

5.1    Общие положения...............................................................14

5.2    Услуги физического уровня........................................................15

5.3    Передатчик/приемник.............................................................18

5.4    Источник питания................................................................25

5.5    Среда передачи данных...........................................................26

6    Стандартный ввод и вывод (SIO).......................................................29

7    Канальный уровень (DL)..............................................................29

7.1    Общие положения...............................................................29

7.2    Услуги канального уровня.........................................................31

7.3    Протокол канального уровня.......................................................46

8    Прикладной уровень (AL).............................................................80

8.1    Общие положения...............................................................80

8.2    Услуги прикладного уровня........................................................81

8.3    Протокол прикладного уровня......................................................89

9    Модуль управления системой (SM).....................................................98

9.1    Общие положения...............................................................98

9.2    Модуль управления системой на    Ведущем узле.......................................98

9.3    Модуль управления системой на    Устройстве.........................................113

10    Устройство.......................................................................126

10.1    Обзор........................................................................126

10.2    Обмен Данными процесса (PDE).................................................127

10.3    Менеджер параметров (РМ).....................................................128

10.4    Хранилище данных (DS)........................................................135

10.5    Диспетчер Событий (ED)........................................................138

10.6    Характеристики Устройства......................................................138

10.7    Проектные нормы и ограничения Устройства.......................................140

10.8    Описание устройства ввода/вывода (IODD).........................................142

ГОСТ Р МЭК 61131-9—2017

10.9    Диагностика Устройства.........................................................142

10.10    Возможности подключения Устройства...........................................145

11 Ведущий узел.....................................................................145

11.1    Обзор........................................................................145

11.2    Менеджер конфигурации (СМ)....................................................148

11.3    Хранилище данных (DS)........................................................153

11.4    Обмен Данными запроса (ODE)..................................................160

11.5    Блок диагностики (DU)..........................................................161

11.6    Обмен Данными процесса (PDE)..................................................162

11.7    Инструмент конфигурирования порта и Устройства (PDCT)............................164

11.8    Приложение шлюза............................................................165

Приложение А (обязательное) Кодирование, временные ограничения и ошибки................169

Приложение В (обязательное) Параметры и команды......................................188

Приложение С (обязательное) Типы ошибок (ошибки ISDU).................................204

Приложение D (обязательное) Коды ошибок (диагностическая информация)...................207

Приложение Е (обязательное) Типы данных..............................................211

Приложение F (обязательное) Структура объекта данных Хранилища данных..................221

Приложение G (обязательное) Соответствие Ведущего узла и Устройства.....................222

Приложение Н (справочное) Вероятности остаточных ошибок...............................227

Приложение I (справочное) Примерная последовательность передачи ISDU...................229

Приложение J (справочное) Рекомендуемые методы определения изменения параметров.......233

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных

стандартов национальным стандартам Российской Федерации................234

Библиография.......................................................................235 ¹

ГОСТ Р МЭК 61131 -9—2017

Введение

0.1 Общие положения

Настоящий стандарт является частью серии стандартов на программируемые контроллеры и связанные с ними периферийные устройства и должен применяться совместно с другими частями серии.

В том случае, если имеются противоречия между настоящим стандартом и другими стандартами МЭК (за исключением стандартов, устанавливающих требования по безопасности), следует руководствоваться положениями настоящего стандарта в области программируемых контроллеров и связанных с ними периферийных устройств.

Более широкое применение микроконтроллеров, встроенных в доступные по цене датчики и исполнительные устройства, предоставило возможности для добавления диагностических и конфигурационных данных с целью поддержки возрастающих требований к приложениям.

Управление приводом в технологии SDCI (lO-Link™)^{2 3 4 5 6}) нуждается в таких доступных по цене датчиках и исполнительных устройствах для обмена диагностическими и конфигурационными данными с контроллером [программируемым контроллером (PC) или программируемым логическим контроллером (PLC)], применяя недорогую технологию цифровой связи при одновременном обеспечении обратной совместимости стоковыми сигналами ввода/вывода.

В концепциях полевой шины технология SDCI определяет многофункциональный интерфейс для подключения датчиков и исполнительных устройств к Ведущему узлу, который может комбинироваться со шлюзами для образования узла удаленных входов и выходов полевой шины.

Любое Устройство, совместимое с SDCI, может быть подключено к любому доступному интерфейсному порту Ведущего узла. Устройство, совместимое с SDCI, выполняет преобразование физического сигнала в цифровую форму в Устройстве. Затем Устройство направляет результат прямо в стандартный формат, применяя «кодовую коммутацию» в линии передачи сигналов ввода/вывода 24 В и удаляя, таким образом, необходимость в различных модулях цифрового ввода, цифрового вывода, аналогового ввода, аналогового вывода и множестве различных кабелей.

Физическое соединение производится из точки в точку от каждого Устройства к Ведущему узлу, применяя три провода длиной не более 20 м. Физический интерфейс SDCI имеет обратную совместимость с обычной сигнальной линией 24 В, установленной в МЭК 61131-2. Поддерживаются скорости передачи 4,8; 38,4 и 230,4 кбит/с.

Ведущий узел интерфейса SDCI обнаруживает, идентифицирует и управляет Устройствами, подключенными к его портам.

Инструментальные средства позволяют ассоциировать Устройства с их соответствующими описаниями устройства ввода/вывода (IODD) и их конфигурациями для удовлетворения требований приложения.

Технология SDCI определяет три различных уровня диагностических возможностей: для немедленного реагирования автоматизированными средствами на этапе изготовления; для среднесрочного реагирования путем вмешательства оператора; для долговременного ввода в эксплуатацию и технического обслуживания с использованием расширенной диагностической информации.

Структура настоящего стандарта описана в подразделе 4.8.

Соответствие настоящему стандарту может подтверждаться только в том случае, если выполняются требования приложения G.

Общепринятые термины установлены в МЭК 61131-1 или в серии МЭК 60050. Конкретные термины устанавливаются в каждой части.

0.2 Патентная декларация

Международная электротехническая комиссия (МЭК) обращает внимание на то заявление, что соответствие настоящему стандарту может включать использование патентов, касающихся интерфейса

двухточечной последовательной связи для небольших датчиков и исполнительных устройств в следующей редакции, где обозначение [хх] указывает на владельца патентного права:

DE 10030845В4 ЕР 1168271В1 US 6889282В2	[АВ]	Система коммутации полевых шин для исполнительных устройств и датчиков
ЕР 1203933 В1	[FE]	Сенсорное устройство для измерения по меньшей мере одной переменной
DE 10 2004 035 831.1	[SI]	Оперативное состояние вычислительной системы проверяется сравнением фактических параметров с эталонными значениями и модификациями операционной системы при необходимости
DE 102 119 39 А1 US 2003/0200323 А1	[SK]	Соединительное устройство для присоединения устройств к системе шин

МЭК не дает никаких заключений относительно документального подтверждения, юридической силы и объема применения настоящих патентных прав.

Владельцы настоящих патентных прав заверили МЭК, что они готовы в добровольном порядке переуступить лицензии либо бесплатно, либо на приемлемых и справедливых условиях заявителям по всему миру. В этом отношении заявления владельцев данных патентных прав зарегистрированы в МЭК.

Дополнительная информация доступна в следующих источниках:

[АВ]	ABBAG Heidelberg Germany — Германия
[FE]	Festo AG Esslingen Germany — Германия
[SI]	Siemens AG Otto-Hahn-Ring 6 81739 Munich Germany — Германия
[SK]	Sick AG Waldkirch Germany — Германия

Обращается внимание на возможность того, что некоторые элементы настоящего стандарта могут являться объектом патентных прав, отличных от установленных выше. МЭК не несет ответственности за установление частично либо полностью таких патентных прав.

ИСО (www.iso.org/patents) и МЭК (http://patents.iec.ch) поддерживают оперативные базы данных патентов, имеющих отношение к их стандартам. Пользователям рекомендуется обращаться к базам данных для получения самой последней информации, относящейся к патентам. ⁷

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОНТРОЛЛЕРЫ ПРОГРАММИРУЕМЫЕ Часть 9

Одноточечный интерфейс цифровой связи для небольших датчиков и исполнительных устройств

Programmable controllers. Part 9. Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI)

Дата введения — 2018—09—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает технологию одноточечного интерфейса цифровой связи SDCI для небольших датчиков и исполнительных устройств (более известных под названием Ю-Link™), которая расширяет традиционные интерфейсы цифрового ввода и вывода, определенные в МЭК 61131-2, к двухточечной линии связи. Данная технология делает возможными передачу параметров Устройствам и доставку диагностических данных от Устройств к системе автоматизации.

Данная технология в основном предназначена для применения в системах автоматизации производства с небольшими датчиками и исполнительными устройствами, которые включают в себя небольшие и экономически эффективные микроконтроллеры.

Настоящий стандарт устанавливает услуги связи SDCI и протокол (физический уровень, канальный уровень и прикладной уровень в соответствии с эталонной моделью ISO/OSI) как для Ведущих узлов SDCI, так и для Устройств.

Настоящий стандарт также устанавливает требования к испытаниям на электромагнитную совместимость. Настоящий стандарт не распространяется на интерфейсы связи или системы, включающие многоточечные соединения, а также интеграцию SDCI в системах более высокого уровня, таких как полевые шины.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).

IEC 60947-5-2, Low-voltage switchgear and controlgear — Part 5-2: Control circuit devices and switching elements — Proximity switches (Низковольтная аппаратура распределения и управления. Часть 5-2. Аппаратура для цепей управления и коммутирующие элементы. Бесконтактные переключатели)

IEC 61000-4-2, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-2: Testing and measurement techniques — Electrostatic discharge immunity tes [Электромагнитная совместимость (ЭМС).Часть 4-2. Методы испытаний и измерений. Испытания устойчивости к электростатическим разрядам]

IEC 61000-4-3, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-3: Testing and measurement techniques — Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test [Электромагнитная совместимость

(ЭМС). Часть 4-3. Методы испытаний и измерений. Испытания устойчивости к радиоактивному излучению, радиочастотам и электромагнитному полю]

IEC 61000-4-4, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-4: Testing and measurement techniques — Electrical fast transient/burst immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытания устойчивости к кратковременным выбросам напряжения и импульсным помехам]

IEC 61000-4-5, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-5: Testing and measurement techniques — Surge immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытания устойчивости к динамическим изменениям напряжения]

IEC 61000-4-6, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-6: Testing and measurement techniques — Immunity to conducted disturbances, induced by radio-frequency fields [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-6. Методы испытаний и измерений. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями]

IEC 61000-4-11, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-11: Testing and measurement techniques — Voltage dips, short interruptions and voltage variations immunity tests [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-11. Методы испытаний и измерений. Испытания устойчивости к кратковременным падениям напряжения, кратковременным прерываниям электроснабжения и перепадам напряжения]

IEC 61000-6-2, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 6-2: Generic standards — Immunity for industrial environments [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6-2. Общие стандарты. Устойчивость к промышленным окружающим средам]

IEC 61000-6-4, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 6-4: Generic standards — Emission standard for industrial environments [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6-4. Общие стандарты. Нормы выбросов в промышленных окружающих средах]

IEC 61076-2-101, Connectors for electronic equipment — Product requirements — Part 2-101: Circular connectors — Detail specification for Ml2 connectors with screw-locking (Соединители для электронного оборудования. Требования к изделию. Часть 2-101. Круглые соединители. Детальные технические условия для соединителей М12 с контровыми устройствами)

IEC 61131-1, Programmable controllers — Part 1: General information (Контроллеры программируемые. Часть 1. Общие положения)

IEC 61131-2, Programmable controllers — Part 2: Equipment requirements and tests (Контроллеры программируемые. Часть 2. Требования к оборудованию и испытания)

IEC/TR 62390, Common automation device — Profile guideline (Общие средства автоматики. Руководящие положения к описанию)

ISO/IEC 646:1991, Information technology — ISO 7-bit coded character set for information interchange (Информационные технологии. 7-битный набор кодированных символов ИСО для обмена информацией)

ISO/IEC 646:1991, Information technology — ISO 7-bit coded character set for information interchange (Информационные технологии. Структура кода символов и методы расширения)

ISO/IEC 10646, Information technology — Universal Multiple-Octet Coded Character Set (UCS) [Информационные технологии. Универсальный многооктетный набор кодированных символов (UCS)]

ISO/IEC 10731, Information technology — Open Systems Interconnection — Basic Reference Model — Conventions for the definition of OSI services (Информационные технологии. Взаимодействие открытых систем. Базовая эталонная модель. Соглашения для определения служб OSI)

ISO/IEC 19505 (all parts), Information technology — Object Management Group Unified Modeling Language (OMG UML) [Информационные технологии. Унифицированный язык моделирования Рабочей группы по управлению объектами (OMG UML), (все части ISO/IEC 19505)]

ISO 1177, Information processing — Character structure for start/stop and synchronous character oriented transmission (Обработка информации. Структура символов для стартстопной и синхронной символьно-ориентированной передачи)

IEEE Std 754-2008, IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic (Стандарт IEEE для арифметики с плавающей точкой)

Internet Engineering Task Force (IETF): RFC 5905 — Network Time Protocol Version 4: Protocol and Algorithms Specification; available at <www.ietf.org> [Рабочая группа инженеров Интернета (IETF). Запрос комментария RFC 5905. Протокол сетевой синхронизации, версия 4. Протокол и спецификация алгоритмов; доступный по <www.ietf.org>]

2

ГОСТ Р МЭК 61131 -9—2017

3 Термины, определения, обозначения, сокращения и условные обозначения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по МЭК 61131-1 и МЭК 61131-2, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    адрес (address): Часть управления М-последовательностью в ссылочных данных для категорий данных канала связи.

3.1.2    прикладной уровень (application layer; AL): Дополнительная часть протокола <SDCI>, ответственная за передачу объектов Данных процесса и объектов Данных запроса.

3.1.3    параметр блока (block parameter): Согласованный доступ к параметрам через множественные индексы или субиндексы.

3.1.4    контрольная сумма (checksum): Дополнительная часть совокупных мер интерфейса <SDCI> по непротиворечивости данных на канальном уровне в дополнение к биту четности UART.

3.1.5    CHKPDU (CHKPDU): Данные защиты передаваемой информации в канале связи индексированного сервисного блока данных (ISDU), сгенерированные путем сложения по модулю двух октетов запроса или ответа.

3.1.6    кодовая коммутация (coded switching): Связь SDCI, основанная на стандартных уровнях двоичного сигнала МЭК 61131-2.

3.1.7    СОМ1 (СОМ1): Режим связи SDCI со скоростью передачи данных 4,8 кбит/с.

3.1.8    COM2 (COM2): Режим связи SDCI со скоростью передачи данных 38,4 кбит/с.

3.1.9    COM3 (COM3): Режим связи SDCI со скоростью передачи данных 230,4 кбит/с.

3.1.10    СОМх (СОМх): Один из трех возможных режимов связи SDCI: СОМ1, COM2 или COM3.

3.1.11    канал связи (communication channel): Логическое соединение между Ведущим узлом и Устройством.

Примечание — Определены четыре канала связи: канал процесса, канал страницы, канал ISDU (для параметров) и канал диагностики.

3.1.12    ошибка связи (communication error): Непредвиденное нарушение в работе протокола передачи SDCI.

3.1.13    время цикла (cycle time): Время передачи М-последовательности между Ведущим узлом и его Устройствами, включая последующее время простоя.

3.1.14    Устройство (Device): Отдельный пассивный узел сети относительно Ведущего узла, такой как датчик или исполнительное устройство.

Примечание — Термин «Устройство», начинающийся с заглавной буквы, применятся для оборудования SDCI, в то время как в остальных случаях применяется термин «устройство», начинающийся со строчной буквы.

3.1.15    непосредственные параметры (Direct Parameters): Параметры с прямой (страничной) адресацией, ациклически передаваемые через канал связи страниц без подтверждения.

3.1.16    динамический параметр (dynamic parameter): Часть набора параметров Устройства, определенная встроенными интерфейсами пользователя, такими как обучаемые кнопки или панели управления в дополнение к статическим параметрам.

3.1.17    Событие (Event): Экземпляр изменения условий в Устройстве.

Примечание 1 — Термин «Событие», начинающийся с заглавной буквы, применятся для Событий SDCI, в то время как в остальных случаях применяется термин «событие», начинающийся со строчной буквы.

Примечание 2 — Событие указывается в виде флага События в циклической информации о состоянии Устройства, затем происходит ациклическая передача данных События (обычно диагностической информации) через канал связи диагностики.

3.1.18    возврат в исходный режим (allback): Переход порта из режима кодовой коммутации в режим коммутирующего сигнала.

3.1.19    уровень контроля (inspection level): Уровень проверки идентичности Устройства.

3.1.20    расслоение (interleave): Сегментированная циклическая передача Данных процесса более чем с двумя октетами через последовательные циклы.

3

3.1.21    ISDU (ISDU): Индексированный сервисный блок данных, используемый для ациклической передачи параметров с подтверждением, которые могут быть сегментированы в нескольких М-последовательностях.

3.1.22    устаревшее Устройство или Ведущий блок (legacy Device or Master): Устройство или Ведущий блок в соответствии с [8].

3.1.23    М-последовательность (M-sequence): Последовательность из двух сообщений, включающая сообщение Ведущего узла и соответствующее ему сообщение Устройства.

3.1.24    управление M-последовательностью (M-sequence control): Первый октет в сообщении Ведущего узла, указывающий операцию чтения/записи, тип канала связи и адрес: например, смещение или управление потоками.

3.1.25    ошибка М-последовательности (M-sequence error): Непредвиденное или неправильное содержание сообщения или отсутствие ответа.

3.1.26    тип М-последовательности (M-sequence type): Отдельный особенный формат М-последовательности или набор специфических форматов М-последовательности.

3.1.27    Ведущий узел (Master): Активный одноранговый узел сети, присоединенный через порты к одному или более Устройствам (вплоть до п) и обеспечивающий интерфейс к шлюзу для систем связи более высокого уровня или PLC.

Примечание — Термин «Ведущий узел», начинающийся с заглавной буквы, применяется для оборудования SDCI, в то время как в остальных случаях применяется термин «ведущий узел», начинающийся со строчной буквы.

3.1.28    сообщение (message): Последовательность <SDCI> фреймов UART, передаваемая либо от Ведущего узла к его Устройствам, либо в обратном направлении, в соответствии с правилами протокола SDCI.

3.1.29    Данные запроса (On-request Data; OD): Ациклически передаваемые данные по запросу от приложения Ведущего узла, состоящие из параметров или данных События.

3.1.30    физический уровень (physical layer; PL): Первый уровень эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI, который предоставляет механические, электрические, функциональные или процедурные средства для активации, поддержки и деактивации физических соединений для передачи битов между объектами канального уровня.

Примечание — Физический уровень также предоставляет средства для процедур пробуждения и возврата в исходное состояние.

[ИСТОЧНИК: ИСО/МЭК 7498-1:1994, 7.7.2, изменено — текст удален из статьи, добавлено примечание]

3.1.31    порт (port): Интерфейс среды передачи данных Ведущего узла к одному Устройству.

3.1.32    режим работы порта (port operating mode): Состояние порта Ведущего узла, которое может быть: INACTIVE, DO, Dl, FIXEDMODE или SCANMODE.

3.1.33    Данные процесса (Process Data): Входные или выходные значения от или к дискретному или непрерывному процессу автоматизации, циклически передаваемые с высоким приоритетом и в сконфигурированной последовательности после запуска Ведущего узла.

3.1.34    цикл Данных процесса (Process Data cycle): Законченная передача всех Данных процесса от или к отдельному Устройству, которая может включать несколько циклов в случае сегментации (расслоения).

3.1.35    отдельный параметр (single parameter): Доступ к независимому параметру через один отдельный Индекс или Субиндекс.

3.1.36    стандартный ввод/вывод; SIO (SIO): Режим работы порта в соответствии с цифровым вводом и выводом, определенным в МЭК 61131-2, который установлен после включения питания, возврата в исходное состояние или неудачных попыток передачи данных.

3.1.37    статический параметр (static parameter): Часть набора параметров Устройства, сохраняемая Ведущим узлом на случай замены без использования технических средств.

3.1.38    коммутирующий сигнал (switching signal): Двоичный сигнал от или к Устройству при нахождении в режиме SIO (в отличие от «кодовой коммутации» передачи данных SDCI).

3.1.39    модуль управления системой (system management; SM): Средства <SDCI> для управления и координации внутренних слоев связи и исключений внутри Ведущего узла и его портов и внутри каждого Устройства.

1

2

> Ю-Link™ является торговой маркой «Ю-Link Consortium». Данная информация приводится для удобства

3

пользователей настоящим стандартом и не требует от МЭК подтверждения владельца торговой марки держателя

4

или любого из его продуктов. Соответствие настоящему стандарту не требует использования зарегистрированных торговых знаков Ю-Link™. Использование зарегистрированных торговых знаков Ю-Link™ требует разрешения от

5

«Ю-Link Consortium».

6

7

Издание официальное