GB∕T 38854-2020 智能工厂 生产过程控制数据传输协议

书书书犐犆犛２５．０４０犖１０!#$%&’’()*犌犅／犜３８８５４—２０２０!#$　%&’()*+,-./0犛犿犪狉狋犳犪犮狋狅狉狔—犜狉犪狀狊犳犲狉狆狉狅狋狅犮狅犾狅犳狆狉狅犱狌犮狋犻狅狀狆狉狅犮犲狊狊犮狅狀狋狉狅犾犱犪狋犪２０２００７２１12２０２１０２０１34’(+,-./012’()*3/045612书书书目　　次前言Ⅲ…………………………………………………………………………………………………………１　范围１………………………………………………………………………………………………………２　规范性引用文件１…………………………………………………………………………………………３　术语、定义和缩略语１………………………………………………………………………………………４　协议结构２…………………………………………………………………………………………………５　实时数据及命令的报文格式２……………………………………………………………………………　５．１　数据报文格式分类２…………………………………………………………………………………　５．２　数据报文类型及定义３………………………………………………………………………………附录Ａ（规范性附录）　主站、从站间数据传输流程１３……………………………………………………附录Ｂ（资料性附录）　ＣＲＣ１６的Ｃ语言程序实例１７……………………………………………………参考文献１８……………………………………………………………………………………………………图１　本协议在ＯＳＩ参考模型中的地位２……………………………………………………………………图２　传输帧结构图２…………………………………………………………………………………………图３　命令帧结构９……………………………………………………………………………………………图４　“系统复位”命令帧形式１０……………………………………………………………………………图５　“开关控制操作预置”命令帧形式１１…………………………………………………………………图６　应答帧结构１１…………………………………………………………………………………………图Ａ．１　命令连接建立的流程１３……………………………………………………………………………图Ａ．２　数据连接建立的流程１４……………………………………………………………………………图Ａ．３　查询配置信息的流程１４……………………………………………………………………………图Ａ．４　下传配置信息的流程１５……………………………………………………………………………图Ａ．５　命令连接状态检测的流程１５………………………………………………………………………图Ａ．６　命令连接异常情况下状态检测的流程１６…………………………………………………………图Ａ．７　关闭数据连接的流程１６……………………………………………………………………………表１　传输帧字节定义３………………………………………………………………………………………表２　数据帧字节定义３………………………………………………………………………………………表３　数据块类型４……………………………………………………………………………………………表４　全模拟量数据块４………………………………………………………………………………………表５　全开关量数据块５………………………………………………………………………………………表６　变化模拟量数据块５……………………………………………………………………………………表７　变化开关量数据块５……………………………………………………………………………………表８　带时标变化模拟量数据块５……………………………………………………………………………表９　时标类型６………………………………………………………………………………………………表１０　带时标变化开关量数据块６…………………………………………………………………………表１１　单字节整型数据块６…………………………………………………………………………………Ⅰ犌犅／犜３８８５４—２０２０表１２　２字节整型数据块７……………………………………………………………………………………表１３　４字节整型数据块７……………………………………………………………………………………表１４　带时标单字节整型数据块７…………………………………………………………………………表１５　带时标２字节整型数据块７…………………………………………………………………………表１６　带时标４字节整型数据块８…………………………………………………………………………表１７　单字节流数据块８……………………………………………………………………………………表１８　带时标单字节流数据块８……………………………………………………………………………表１９　单字节流数据９………………………………………………………………………………………表２０　命令帧字节定义９……………………………………………………………………………………表２１　命令类型（ＣＭＤ）１０…………………………………………………………………………………表２２　信息帧字节定义１１……………………………………………………………………………………表２３　应答帧字节定义１２……………………………………………………………………………………Ⅱ犌犅／犜３８８５４—２０２０前　　言　　本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ１２４）归口。本标准起草单位：南瑞集团有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、东南大学。本标准主要起草人：陆进军、柳晓菁、李宁峰、张洁、李伟、陆继翔、李昀、曹蓉蓉、汤奕、杨宇、李健。Ⅲ犌犅／犜３８８５４—２０２０智能工厂　生产过程控制数据传输协议１　范围本标准规定了智能工厂内部集中监控系统与产线控制系统、数字加工设备、移动机器人、扫码器以及消防、空调等现场终端设备或系统之间数据交换的格式和接口方式。本标准适用于智能工厂建设和传统工厂的智能化改造。智能工厂集中监控系统与产线控制系统、车间监控系统的数据通信可参照执行。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ２６８６５．２　电力系统实时动态监测系统　第２部分：数据传输协议ＧＢ／Ｔ３２１９７　机器人控制器开放式通信接口规范３　术语、定义和缩略语３．１　术语和定义ＧＢ／Ｔ２６８６５．２、ＧＢ／Ｔ３２１９７界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１．１智能工厂　狊犿犪狉狋犳犪犮狋狅狉狔利用具备分析、推理、判断、构思和决策等能力的智能设备及其控制系统进行产品生产、制造的部门。３．１．２智能工厂集中监控系统　犻狀狋犲犵狉犪狋犲犱犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵犮狅狀狋狉狅犾狊狔狊狋犲犿犻狀狊犿犪狉狋犳犪犮狋狅狉狔面向智能工厂实时监控业务，为智能工厂生产进程、运行环境、设备状态、控制操作等提供技术支持的自动化系统。３．２　缩略语下列缩略语适用于本文件。ＡＣＫＣＯＤＥ　应答代码（ＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅＣｏｄｅ）ＤＢＬＫ　数据块（ＤａｔａＢｌｏｃｋ）ＩＰ　网际互连协议（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）ＯＳＩ　开放式系统互联（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）ＲＳＮ　帧序列号（ＲｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ）ＳＯＣ　世纪秒（ＳｅｃｏｎｄｏｆＣｅｎｔｕｒｙ）ＴＣＰ　传输控制协议（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）ＵＤＰ　用户数据包协议（ＵｓｅｒＤａｔａｇｒａｍＰｒｏｔｏｃｏｌ）１犌犅／犜３８８５４—２０２０４　协议结构本协议基于ＯＳＩ参考模型，属于应用层协议，底层通信采用ＴＣＰ／ＩＰ网络协议。协议在ＯＳＩ参考模型中的位置如图１所示。ＯＳＩ协议分层应用层（第７层）“智能工厂生产过程控制数据传输协议”Ｕｓｅｒ／ＴＣＰ接口（用户到ＴＣＰ接口）表示层（第６层）会话层（第５层）传输层（第４层）ＴＣＰ、ＵＤＰ网络层（第３层）ＩＰ链路层（第２层）物理层（第１层）局域网、广域网　　注：第５层、第６层不用。图１　本协议在犗犛犐参考模型中的地位５　实时数据及命令的报文格式５．１　数据报文格式分类数据报文包括四种类型：数据帧、命令帧、信息帧和应答帧。数据帧用于终端设备或子系统（从站）向智能工厂集中监控系统（主站）传输实时数据；命令帧用于传输集中监控主站向终端设备或子系统下发控制命令和控制参数；信息帧以ＡＳＣＩＩ码方式描述从站量测配置信息；应答帧对接受的报文做出响应，回复数据接收情况或命令执行情况。所有传输的帧都没有分界符，数据传输流程样例见附录Ａ。图２描述了传输的帧结构，包括传输次序、字段的描述，同步字首先传送，校验字最后传送。多个字节的字传输时，先传送最高位字节，所有各帧都使用同样的次序和格式（ＡＳＣＩＩ字符传送顺序和表示顺序一致）。图２　传输帧结构图　　传输帧各字节的定义见表１。２犌犅／犜３８８５４—２０２０表１　传输帧字节定义编号字段长度／字节说明１ＳＹＮＣ２帧同步字第一字节：ＡＡＨ第二字节：帧类型和版本号　　Ｂｉｔ７：保留至将来定义　　Ｂｉｔｓ６～４：帧类型定义　　０００：数据帧　　００１：命令帧　　０１０：信息帧　　０１１：应答帧　　Ｂｉｔｓ３～０：协议版本号，以二进制表示（１～１５），本协议定义为０００１２ＦＲＡＭＥＳＩＺＥ２帧字节数，２字节无符号整数（０～６５５３５）３ＤＥＶＩＤ８设备标识代码４ＳＯＣ４世纪秒，起始时间为１９７０年１月１日００时００分００秒５ＲＳＮ４帧序列号６ＤＡＴＡ１１数据段字节１７ＤＡＴＡ２１数据段字节２……ＤＡＴＡｎ１数据段字节ｎＣＨＫ２ＣＲＣ１６校验码，参见附录Ｂ５．２　数据报文类型及定义５．２．１　数据帧数据帧字节定义如表２所示。数据帧包含智能终端设备的测量数据，为二进制文件，可通过表２的ＳＹＮＣ字段的第４位～第６位标识定义。表２　数据帧字节定义编号字段长度／字节说明１ＳＹＮＣ２帧同步字，定义见表１２ＦＲＡＭＥＳＩＺＥ２帧字节数，定义见表１３ＤＥＶＩＤ８设备标识代码４ＳＯＣ４世纪秒，起始时间为１９７０年１月１日００时００分００秒５ＲＳＮ４帧序列号６ＴＹＰＥＮＵＭ２数据块类型总数７ＯＢＪＮＵＭ２每类数据块包含的对象总数８ＯＢＪＴＹＰＥ２每类数据块的类型编码，具体见表３３犌犅／犜３８８５４—２０２０表２（续）编号字段长度／字节说明９ＯＢＪＢＩＡＳ２每类数据块的偏移地址重复编号６～编号８根据数据块的总数，即ＴＹＰＥＮＵＭ字段，重复编号６～编号８内容ＤＢＬＫ１数据块１ＤＢＬＫ２数据块２……数据块ＤＢＬＫｎ数据块ｎ，数据块总数对应ＴＹＰＥＮＵＭ字段ＣＨＫ２ＣＲＣ１６校验码　　各类数据块类型的编码见表３。表３　数据块类型类型代码说明１０００１：模拟量数据，定义见表４２００１０：开关量数据，定义见表５３００１１：变化模拟量数据，定义见表６４０１００：变化开关量数据，定义见表７５０１０１：带时标变化模拟量数据，定义见表８６０１１０：带时标变化开关量数据，定义见表１０７０１１１：单字节整型数据，定义见表１１８１０００：２字节整型数据，定义见表１２９１００１：四字节整型数据，定义见表１３１０１０１０：带时标单字节整型数据，定义见表１４１１１０１１：带时标２字节整型数据，定义见表１５１２１１００：带时标４字节整型数据，定义见表１６１３１１０１：固定长度单字节流数据，定义见表１７１４１１１０：固定长度带时标单字节流数据，定义见表１８　　以下将每类数据的报文结构详细列于表４～表１９。全模拟量数据块报文结构见表４。表４　全模拟量数据块编号字段长度／字节说明１ＭＥＡＳＩＤ２×ＯＢＪＮＵＭ测点代码数组，成员类型为２字节无符号整型，长度对应该类型数据块的Ｏ