| 标准编号 | GB/T 27960-2011 (GB/T27960-2011) | | 中文名称 | 以太网POWERLINK通信行规规范 | | 英文名称 | Ethernet POWLINK communication profile specification | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N10 | | 国际标准分类 | 25.040 | | 字数估计 | 345,397 | | 发布日期 | 2011-12-30 | | 实施日期 | 2012-07-01 | | 引用标准 | GB/T 15629.3-1995; GB/T 15969.3-2005; EPSG DS 302-A; EPSG DS 302-B | | 采用标准 | EPSG DS 301《以太网POWERLINK通信行规规范》V1.1.0, MOD | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2011年第23号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | POWERLINK是实时以太网(RTE)的一个通信行规, 对基于GB/T 15629.3标准的以太网进行扩展, 使其传输数据具有可预测的定时和精确同步的机制。POWERLINK通信行规适用于高性能自动化与运动应用, 可满足这些应用的苛刻实时要求。 | GB/T 27960-2011
Ethernet POWLINK communication profile specification
ICS 25.040
N10
中华人民共和国国家标准
以太网POWERLINK通信行规规范
2011-12-30发布
2012-07-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅺ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语、定义和缩略语 1
3.1 术语和定义 1
3.2 缩略语 5
4 概述 7
4.1 时隙通信网络管理 7
4.2 POWERLINK主要特性 8
4.3 集成 8
4.4 模块化机器 9
5 模型 10
5.1 参考模型 10
5.2 设备模型 11
5.3 通信模型 13
6 物理层 15
6.1 拓扑结构 15
6.2 网络指南 16
6.3 端口和连接器 16
6.4 线缆(推荐) 19
7 数据链路层 19
7.1 工作模式 19
7.2 POWERLINK模式 20
7.3 基本以太网模式 51
7.4 MAC寻址 52
7.5 POWERLINK的寻址 52
7.6 帧结构 53
7.7 数据链路层(DLL)错误处理 61
8 网络/传输层 96
8.1 IP协议 96
8.2 POWERLINK兼容UDP/IP格式 102
8.3 POWERLINK顺序层 103
9 应用层 103
9.1 数据类型和编码规则 103
9.2 对象字典 111
9.3 服务数据对象(SDO) 116
9.4 过程数据对象(PDO) 154
9.5 错误信号通知(ErrorSignaling) 165
9.6 程序下载 176
9.7 配置管理 180
9.8 从可编程设备输入 191
10 网络管理(NMT) 194
10.1 NMT状态机 194
10.2 NMT对象字典条目 208
10.3 网络管理服务 248
10.4 启动管理节点 269
11 诊断 297
11.1 诊断对象字典条目 297
12 路由 301
12.1 路由类型1 301
12.2 路由类型2 325
13 指示器 325
13.1 指示器状态和闪烁率 326
13.2 指示器信号 326
13.3 推荐标记 327
附录A (规范性附录) 对象库一览表 328
A.1 对象字典条目,按索引排序 328
A.2 对象字典条目,按名称排序 333
附录B (规范性附录) 设备描述条目 338
附录C (规范性附录) 常量值分配 343
C.1 POWERLINK报文类型ID 343
C.2 AsyncSend请求优先级 343
C.3 ASnd服务ID 343
C.5 对象字典对象类型 344
C.6 NMT状态 344
C.7 NMT命令 345
C.8 通用目的常量 346
C.9 错误代码常量 348
C.10 SDO中止代码 349
附录D (规范性附录) 数据手册要求 351
参考文献 352
图1 时隙通信网络管理(SCNM) 7
图2 基于POWERLINK的机器集成到终端用户的IT网络基础设施 9
图3 典型的集中式与分散式控制器结构 9
图4 参考模型 10
图5 服务类型 11
图6 设备模型 12
图7 非证实的主从通信 14
图8 证实的主从通信 14
图9 客户机/服务器通信 14
图10 “推”模型 15
图11 “拉”模型 15
图12 星型拓扑结构和总线型拓扑结构 16
图13 RJ45引脚分配(左:连接器;右:端口) 17
图14 IP67端口引脚分配 17
图15 推荐的RJ45到RJ45连接的引脚分配 18
图16 不推荐的RJ45到RJ45连接的引脚分配 18
图17 M12到 M12连接的引脚分配 19
图18 M12到RJ45连接的引脚分配 19
图19 POWERLINK周期 21
图20 POWERLINK等时同步过程 22
图21 复用类POWERLINK周期 23
图22 异步调度 24
图23 异步传输优先级处理(优先级PR:7=PRIO_NMT_REQUEST,3=PRIO_GENERIC_
REQUEST) 26
图24 POWERLINK短周期 27
图25 POWERLINK周期定时,起始阶段和等时同步阶段 28
图26 POWERLINK周期定时,异步阶段和CN的AsyncSend传输 29
图27 POWERLINK周期定时,异步阶段和 MN的AsyncSend传输 30
图28 复用类时隙分配 40
图29 CN周期状态机,以及状态NMT_GS_INITIALISATION、NMT_CS_NOT_ACTIVE、
NMT_CS_BASIC_ETHERNET和NMT_CS_PRE_OPERATIONAL_1 42
图30 CN周期状态机(DLL_CS),对NMT_CS的状态NMT_CS_PRE_OPERATIONAL_2、
NMT_CS_READY_TO_OPERATE以及NMT_CS_OPERATIONAL有效 43
图31 MN周期状态机,NMT_MS_PRE_OPERATIONAL_1状态 47
图32 MN周期状态机,以及NMT_MS_OPERATIONAL、NMT_MS_READY_TO_OPERATE
和NMT_MS_PRE_OPERATIONAL_2状态 49
图33 错误登记 65
图34 阈值计数器 66
图35 超时 69
图36 定时违规 70
图37 超出周期时间 72
图38 IPv4地址的结构 98
图39 POWERLINK帧结构 103
图40 POWERLINK兼容的UDP/IP帧结构 103
图41 传统以太网帧结构 103
图42 SDO层模型 117
图43 嵌入UDP/IP帧的POWERLINKSDO 118
图44 UDP套接字 119
图45 异步连接的初始化 121
图46 异步连接的关闭 122
图47 正常的异步通信 122
图48 延迟的异步通信 123
图49 发送者历史缓存满时的异步通信 124
图50 异步帧丢失错误 124
图51 异步确认帧丢失错误 125
图52 异步帧重复错误 125
图53 异步通信断开错误 126
图54 异步命令溢出错误 126
图55 POWERLINK命令层信息结构 127
图56 分段大小定义 129
图57 POWERLINK命令层:典型的下载传输 129
图58 POWERLINK命令层:典型的上传传输 130
图59 中止传输 131
图60 嵌入连接的初始化 146
图61 关闭连接 146
图62 正常嵌入的通信 147
图63 嵌入的请求丢失错误 148
图64 嵌入的响应丢失错误 149
图65 嵌入的分段下载 149
图66 嵌入的分段上传 150
图67 “错误信号通知”参考模型 165
图68 “错误信号通知”总览 166
图69 “错误信号通知”的初始化 169
图70 通过PReq帧和PRes帧的错误信号通知 170
图71 仅异步CN和处于NMT_CS_PRE_OPERATIONAL_1状态的CN的错误信号通知 171
图72 通用初始化NMT状态机 195
图73 MN的NMT状态图 198
图74 CN状态图 202
图75 NMT_RestoreDefParam_REC恢复步骤 217
图76 POWERLINK通信时隙 241
图77 隐式NMT状态命令服务协议 249
图78 显式NMT状态命令服务协议 250
图79 NMT管理命令服务协议 255
图80 NMT状态响应服务协议(等时同步CN) 257
图81 NMT状态响应服务协议(仅异步CN) 257
图82 IdentResponse服务协议 258
图83 StatusResponse服务协议 261
图84 NMT信息服务协议 263
图85 NMT_MS_NOT_ACTIVE状态 269
图86 NMT_MS_PRE_OPERATIONAL_1详细状态 271
图87 NMT_MS_PRE_OPERATIONAL_2详细状态 272
图88 NMT_MS_READY_TO_OPERATE详细状态 273
图89 NMT_MS_OPERATIONAL详细状态 275
图90 在NMT超状态NMT_MS下的启动过程 276
图91 可选CN和必备CN的网络启动过程与NMT_MS的相关性 277
图92 BOOT_STEP1子状态 278
图93 CHECK_IDENTIFICATION[NodeID]子状态 279
图94 CHECK_SOFTWARE[NodeID]子状态 280
图95 CHECK_CONFIGURATION[NodeID]子状态 282
图96 GET_IDENT[NodeID]子状态 283
图97 BOOT_STEP2[NodeID]子状态 284
图98 CHECK_COMMUNICATION[NodeID]子状态 285
图99 START_CN[NodeID]子状态 286
图100 START_ALL子状态 287
图101 CHECK_STATE子状态 288
图102 CHANGE_NMT_STATE子状态 289
图103 ERROR_TREATMENT子状态 290
图104 最小NMT启动过程 295
图105 单个CN启动程序示例 296
图106 POWERLINK路由器,黑箱模型 302
图107 通过POWERLINK路由器的可能的通信关系 303
图108 POWERLINK路由器参考模型 303
图109 对称n对nNAT 306
图110 NAT结构 306
图111 POWERLINK路由器中NAT的集成 307
图112 数据包过滤器的过滤器表 309
图113 POWERLINK路由器类型2 325
图114 ERRORLED状态机 326
表1 对象字典结构 12
表2 RJ45端口引脚分配 17
表3 IP67端口引脚分配 18
表4 POWERLINK周期定时参数 31
表5 POWERLINK周期定时验证:错误代码及处理 38
表6 CN周期状态机转换,以及状态NMT_GS_INITIALISATION、NMT_CS_NOT_
ACTIVE、NMT_CS_PRE_OPERATIONAL_1和NMT_CS_BASIC_ETHERNET 42
表7 CN周期状态机转换,以及NMT_CS_OPERATIONAL、NMT_CS_PRE_OPERATIONAL_2
和NMT_CS_READY_TO_OPERATE状态 44
表8 MN周期状态机转换,以及NMT_MS_PRE_OPERATIONAL_1状态 47
表9 MN周期状态机转换,以及NMT_MS_OPERATIONAL、NMT_MS_READY_TO_
OPERATE和NMT_MS_PRE_OPERATIONAL_2状态 49
表10 分配的多播地址 52
表11 POWERLINK的NodeID分配 53
表12 POWERLINK帧结构 54
表13 POWERLINK帧的字段 54
表14 POWERLINK报文类型 55
表15 SoC帧结构 55
表16 SoC帧数据字段 55
表17 PReq帧结构 56
表18 PReq帧数据字段 57
表19 PRes帧结构 57
表20 PRes帧数据字段 58
表21 SoA帧结构 59
表22 SoA帧数据字段 59
表23 SoA帧中RequestedServiceID的定义 60
表24 ASnd帧结构 60
表25 ASnd帧数据字段 61
表26 ASnd帧中的ServiceID值 61
表27 CN错误处理表 62
表28 MN的错误处理表 63
表29 POWERLINK节点的IP参数 98
表30 POWERLINK兼容UDP/IP帧格式 102
表31 比特序列传输语法 105
表32 UNSIGNEDn数据类型的传输语法 107
表33 数据类型INTEGERn的传输语法 107
表34 数据类型REAL32的传输语法 108
表35 MAC地址编码示例 109
表36 IP地址编码示例 109
表37 对象类型定义 112
表38 数据对象的访问属性 113
表39 数据对象的PDO映射属性 113
表40 静态数据对象定义示例 113
表41 复杂数据类型对象定义示例 114
表42 NumberOfEntries子索引描述示例 114
表43 记录类型对象子索引描述示例 114
表44 数组类型对象子索引描述示例 115
表45 子索引FFh的结构 115
表46 复杂数据类型描述示例 116
表47 通过UDP/IP传输SDO 118
表48 通过UDP/IP传输的SDO的字段说明 118
表49 UDP首部 119
表50 通过POWERLINKASnd帧传输的SDO 120
表51 通过POWERLINKASnd帧发送的SDO字段说明 120
表52 异步数据帧的POWERLINK顺序层 120
表53 异步数据帧中POWERLINK顺序层的字段说明 121
表54 POWERLINK命令层 127
表55 POWERLINK命令层字段的说明 128
表56 中止传输帧 131
表57 中止传输帧的字段说明 132
表58 命令服务和命令ID 132
表59 命令:按索引写请求 133
表60 按索引写请求的字段说明 134
表61 命令:按索引读请求 134
表62 按索引读请求的字段说明 134
表63 命令:按索引写所有请求 134
表64 按索引写所有请求的字段说明 135
表65 命令:按索引读所有请求 135
表66 按索引读所有请求的字段说明 135
表67 命令:按名称写请求 136
表68 按名称写请求的字段说明 136
表69 命令:按名称读请求 137
表70 按名称读请求的字段说明 137
表71 命令:文件写请求 137
表72 文件写请求的字段说明 138
表73 命令:文件读请求 138
表74 文件读请求的字段说明 139
表75 命令:按索引写多个参数请求 139
表76 按索引写多个参数请求的字段说明 140
表77 命令:按索引写多个参数响应 140
表78 按索引写多个参数响应的字段说明 141
表79 命令:按索引读多个参数请求 141
表80 按索引读多个参数请求的字段说明 142
表81 命令:按索引读多个参数响应 142
表82 按索引读多个参数响应的字段说明 142
表83 命令:最大分段大小 143
表84 最大分段大小的字段说明 143
表85 嵌入PDO中的SDO 144
表86 嵌入PDO中的SDO的字段说明 144
表87 嵌入循环数据中SDO的POWERLINK顺序层 145
表88 嵌入循环数据中SDO的POWERLINK顺序层字段说明 145
表89 命令:通过PDO的按索引写命令 150
表90 命令:通过PDO的按索引读命令 151
表91 PDO映射版本结构 156
表92 PDO映射条目的结构 161
表93 PDO映射条目的内部比特映射 161
表94 条目格式 166
表95 条目的描述 166
表96 条目类型字段的格式 167
表97 错误信号通知的比特定义 168
表98 静态错误比特字段 171
表99 示例中使用的缩写 172
表100 PDL_ProgCtrl_AU8子索引取值说明 177
表101 设备描述文件和设备配置存储格式 184
表102 简易DCF数据流格式 187
表104 SelectedRange_U32的结构 193
表105 通用初始化NMT状态转换 196
表106 MN特定状态转换 201
表107 CN特定的状态转换 205
表108 状态和通信对象 206
表109 NMT_DeviceType_U32值的含义 208
表110 版本号的结构 210
表111 NMT_FeatureFlags_U32值的含义 211
表112 NMT_EPLVersion_U8编码 212
表113 NMT_StoreParam_REC存储写访问标记 214
表114 NMT_StoreParam_REC存储读访问结构 214
表115 NMT_StoreParam_REC读访问结构 214
表116 NMT_RestoreDefParam_REC恢复写访问标记 216
表117 NMT_RestoreDefParam_REC恢复缺省值读访问结构 216
表118 NMT_RestoreDefParam_REC恢复读访问结构 216
表119 NodeAssignment_AU32值的含义 222
表121 NMT_StartUp_U32值的含义 230
表122 隐式NMT状态命令 249
表123 NMT服务槽字段的NMT状态命令服务、NMT管理命令服务和NMT信息服务的结构 250
表124 显式NMT状态命令服务的NMT服务槽字段 250
表125 普通NMT状态命令 251
表126 扩展NMT状态命令 253
表127 POWERLINK节点列表:NodeID的比特分配 253
表128 NMT管理命令服务的NMT服务槽字段 255
表129 NMT管理命令服务 255
表130 NMTNetHostNameSet的NMTCommandData结构 255
表131 NMTNetHostNameSet的NMTCommandData数据字段 256
表133 NMTFlushArpEntry的NMTCommandData数据字段 256
表134 IdentResponse的NMT服务槽结构 258
表135 IdentResponse的NMT服务槽数据字段 259
表136 StatusResponse的NMT服务槽结构 262
表137 StatusResponse的NMT服务槽数据字段 262
表138 NMT管理信息服务的NMT服务槽数据字段 263
表139 NMT信息服务 263
表142 NMTPublishTime的NMTCommandData结构 266
表143 NMTPublishTime的NMTCommandData数据字段 266
表144 NMTRequest的NMT服务槽结构 267
表145 NMTRequest帧的NMT服务槽数据字段 268
表146 LED指示器状态 326
表147 STATUSLED状态 326
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用重新起草法修改采用POWERLINK 国际标准化组织(EPSG)的技术规范 EPSG
DS301《以太网POWERLINK通信行规规范》(V1.1.0)。
本标准与EPSGDS301《以太网POWERLINK通信行规规范》(V1.1.0)相比在结构上做了以
下调整:
---编写本标准的前言;
引用文件和参考文献;
---将EPSGDS301(V1.1.0)的第1章作为本标准的第4章,并相应编排后续文本章条号。
本标准还做了下列编辑性修改:
---删除了EPSGDS301(V1.1.0)前言(Pre.1~Pre.9)。
本标准由机械工业联合会提出。
本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。
本标准起草单位:机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、上海自动化仪表股份有限公司、深圳步
进科技有限公司、西南大学、清华大学、中国科学院沈阳自动化研究所、山东大学、北京交通大学、上海工
业自动化仪表研究所、贝加莱工业自动化(上海)有限公司。
本标准主要起草人:刘丹、谢素芬、潘长清、丁露、包伟华、池家武、刘枫、王雪、杨志家、张承瑞、孙昕、
彭瑜、张继培、宋华振、上官小晶、周靖、张桂玲。
以太网POWERLINK通信行规规范
1 范围
POWERLINK是实时以太网(RTE)的一个通信行规。它对基于GB/T 15629.3标准的以太网进
行扩展,使其传输数据具有可预测的定时和精确同步的机制。
POWERLINK通信行规适用于高性能自动化与运动应用,可满足这些应用的苛刻实时要求。
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/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(CS-
MA/CD)的访问方法和物理......
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