ICS_25.040 N 10
C
WM
中华人民共和国国家标准
GB/T31230.5--2014
工业以太网现场总线EtherCAT
第5部分：应用层服务定义
Industrial ethernet fieldbus EtherCAT-- Part 5: Application Layer service definition
2015-04-01实施
2014-09-30发布
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 GB/T31230.5-—2014
目 次
前言范围 1.1 本部分与IEC标准的关系 1.2 概述 1.3 规范 1.4 一致性规范性引用文件
1
2
3术语、定义、符号、缩略语和约定 3.1 参考模型术语和定义 3.2 服务约定术语和定义 3.3 应用层和数据链路服务术语和定义 3.4 通用符号和缩略语 3.5 约定
概念 4.1 一般概念 4,2 类型特定概念
10 10 10 16 16 16
5数据类型ASE 5.1 概述 5.2 数据类型对象的形式化定义 5.3 FAL定义的数据类型 5.4 数据类型ASE服务规范 6通信模型规范 6.1 ASE 6.2 AR 参考文献·
16 25 25 25 94 103
图 1 生产者消费者模型图2 客户机服务器模型图3 服务器触发调用图4 从站参考模型图5 简单的从站设备图6 复杂的从站设备图7 主站功能概述图8 过程输出数据序列图9 过程输人数据序列
11 11 11 12 13 14 15 26 26
- GB/T31230.5——2014
图10 CoE服务器模型. 图11 成功的单个SDO序列图12 不成功的单个SDO序列图13 成功的分段SDO序列图14 成功的单个SDO上传序列图15 不成功的单个SDO上传序列图16 成功的分段SDO上传序列图17 SDO信息序列图18 紧急服务图19 命令序列.. 图20 PDO映射图 21 同步管理器PDO分配图22 RxPDO服务图23 TxPDO服务图 24 RxPDO远程传输序列图25 TxPDO远程传输序列图26 EoE序列· 图27 FoE读序列成功. 图28 FoE读序列失败. 图29 FoE写序列成功. 图30 FoE写序列失败· 图31 FoE写序列忙图32 成功的ALControl序列图33 不成功的ALControl序列图34 AL状态改变序列
44 48 48 49 49 50 50 51 51 52 53 53 55 55 56 56 76 83 84 84 85 85 95 95 96
表 1 Process Output Data 表2 Process Input Data 表3 Update Process Input Data 表4 SII Read 表5 SII Write 表6 SII Reload 表7 SDO区分配表8 SDO Download Expedited 表9 SDODownload Normal 表10 Download SDO Segment 表11 SDO Upload Expedited Ⅱ
28 .29 30 38 39 40 44 60 60 62 63 GB/T31230.5—2014
表12 SDOUploadNormal 表13 3UploadSDOSegment 表14 Abort SDOTransfer 表15 Get OD List 表16 ODList Segment 表 17 Get Object Description : 表18 Get Entry Description 表19 ObjectEntrySegment 表20 Emergency 表 21 RxPDO 表22 TxPDO 表23 RxPDOremotetransmission 表24 TxPDOremote transmission 表 25 Initiate EoE 表26 EoEFragment 表 27 Set IPParameter 表 28 Set Address Filter 表29 FoE Read 表30 FoE Write 表31 FoE Data 表32 FoE Ack .. 表33 FoE Busy 表34 FoE Error 表35 MBX read 表36 MBX Write 表37 MBX Read Upd 表38 AL管理原语和ESM服务原语表39 AL Control 表40 AL state change
63 65 65 66 67 68 69 72 73 73 74 74 75 79 80 81 82 87 87 88 88 89 89 91 92 93 94 101 102
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II GB/T31230.5-2014
前言
GB/T31230《工业以太网现场总线EtherCAT》分为以下6个部分：
第1部分：概述第2部分：物理层服务和协议规范
一第3部分：数据链路层服务定义一第4部分：数据链路层协议规范 —第5部分：应用层服务定义 -第6部分：应用层协议规范本部分为GB/T31230的第5部分。 本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124)归口。 本部分起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京仪综测业科技发展有限公司、西南
大学、上海自动化仪表股份有限公司、中科院（沈阳）自动化研究所、清华大学、北京航空航天大学、北京交通大学、北京和利时系统工程有限公司、中科院计算所顺德分所、欧姆龙工业自动化公司、倍福北京分公司、ETG中国。
本部分主要起草人：谢素芬、高镜媚、刘丹、刘枫、包伟华、杨志家、王雪、刘艳强、范瑜、罗安、陈冰冰、 李天兵、关鹏、范斌、程庚。
V GB/T31230.5-—2014
工业以太网现场总线EtherCAT
第5部分：应用层服务定义
1范围
1.1本部分与IEC标准的关系
GB/T31230的本部分依赖于IEC61158系列文件类型12中相对应的部分。 1.2概述
现场总线应用层（FAI）为用户程序提供一种访问现场总线通信环境的方法，以此观点，FAL可以看作“相应应用程序间的窗口”。
针对EtherCAT现场总线的自动化环境和材料，本部分为应用程序之间基本的时间关键及非时间关键信息的交流提供公共要素。“时间关键”一词代表存在一个时窗，在此时窗内，要求完成一个或多个有明确定义的指定动作。在时窗内没有完成指定的动作，有可能造成需要该动作的应用的失败，甚至会影响设备、厂房及人身安全。
本部分以一种抽象的方式定义由不同类型的现场总线应用层提供的外部可视的服务，含以下方面： a） 用来定义用户能通过使用FAL服务来操作的应用资源（对象）的抽象模型； b）月 服务原语的动作和事件： c） 原语动作和事件相关的参数以及它们采用的格式 d）动作和事件之间的关系及其有效顺序。 本部分的目的是为下列两项定义服务
.
1）在用户与现场总线参考模型之间的边界处的FAL用户； 2）在应用层与现场总线参考模型的系统管理之间的边界处的系统管理。
本部分指定了在IEC现场总线应用层的结构和服务，并与OSI基本参考模型（GB/T9387)及OSI 应用层结构(GB/T17176)相一致。
包含在应用过程中的FAL应用实体（AE)提供FAL服务和协议。FALAE由一组面向对象的应用服务单元（ASE）和一个管理AE的层管理实体（LME）组成。ASE提供操作一组应用过程对象（APO)类的通信服务。在FALASE中有一个管理ASE，它能提供一组用于FAL类实例管理的通用服务。
从应用的角度，尽管这些服务定义了请求和响应怎样被发布和传送，但它们都不包括关于请求和响应中的应用发布和传送内容的规范。也就是，应用的行为方面没有被定义。只对它们可以发送/接收什么样的请求和响应进行了明确定义。这使得FAL用户在标准化这种对象行为时更具灵活性。除了这些服务之外，在该部分中也定义了-些支持服务，以提供对控制操作的某些方面的FAL的访问。 1.3规范
本部分的主要目的是定义适合于时间关键通信的应用层概念性服务的特点，并以此补充OSI基本参考模型，来指导服务于时间关键的应用层协议的开发。其次的目的是为了从现有的工业通信协议中另辟路径。
本部分可作为正式应用编程接口的根据。不过，它不是正式的编程接口，任何正式的接口都需要解
1 GB/T31230.5—2014
决本部分未涉及的实现间题，包括
a）各种多八位位组服务参数的大小和八位位组的排序； b）成对的请求和证实，或指示和响应原语之间的相关性。
1.4一致性
本部分不指定个别的实现或产品，也不具体约束工业自动化系统中的应用层实体的实现。 本部分虽然没有与设备的一致性，然而，通过执行相应的满足本部分中任意给定类型的应用层服务
定义的应用层协议可以实现一致性。
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/T1988--1998信息技术信息交换用七位编码字符集 GB/T9387（所有部分）信息技术开放系统互连基本参考模型 GB13000信息技术通用多八位编码字符集（UCS） GB/T15969.3可编程序控制器第3部分：编程语言 GB/T17176信息技术开放系统互连应用层结构 GB/T17967信息技术开放系统互连基本参考模型OSI服务定义约定 IEC/TR61158-1：2010工业通信网络现场总线规范第1部分：IEC61158和IEC61784系列
标准概述和导则（IndustrialcommunicationnetworksFieldbusspecifications—Part1：Overviewand guidance for the IEC 61158 andIEC 61784 series)
IEC61158-3-12工业通信网络现场总线规范第3-12部分：数据链路层服务定义-类型12元素(Industrial communication networks—Fieldbus specifications-Part 3-12:data-link layer service definition—Type 12 elements)
ISO/IEC8802-3信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第3部分：带冲突检测的载波侦听多路访间（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范［Informationtechnology一Tele- communications and information exchange between systemsLocal and metropolitan area networks Specific requirements—Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) ac- cess method and physical layer specifications]
IEEE802.1D用于局域网和城域网的IEEE标准-公共规范-媒体访问控制（MAC）网桥［IEEE standard for local and metropolitan area networksCommon specifications-Media access control (MAC)Bridges; available athttp://www.ieee.org]
IETFRFC791因特网协议DARPA因特网程序协议规范（InternetProtocoldarpainternetpro- gramprotocol specification;availableathttp://www.ietf.org)
3术语、定义、符号、缩略语和约定
下列术语、定义、符号、缩略语和约定适用于本文件。 3.1参考模型术语和定义 3. 1.1
对应（N）实体correspondent（N)-entities
2 GB/T31230.5—2014
对应AL实体 correspondent AL-entities (N=7) 3.1.2
[GB/T 9387.1]
（(N）实体 (N)-entity AL实体（N=7） AL-entity (N=7)
[GB/T 9387.1]
3.1.3
(N）层 (N)-layer AL层(N=7) AL-layer (N=7)
[GB/T 9387.1]
3.1.4
层管理 layer-management 3.1.5
[GB/T 9387.1]
对等实体 peer-entities 3.1.6
[GB/T 9387.1]
原语名 primitive name 3.1.7
[GB/T 9387.3]
AL协议 AL-protocol 3.1.8
[GB/T 9387.1]
AL协议数据单元 AL-protocol-data-unit 3.1.9
[GB/T 9387.1]
复位 reset 3.1.10
[GB/T 9387.1]
路由 routing 3.1.11
［GB/T 9387.1]
分段 segmenting 3.1.12
［GB/T 9387.1]
(N)服务 (N)-service AL服务（N=7) AL-service (N=7)
[GB/T 9387.1]
3.1.13
AL服务数据单元 AL-service-data-unit 3.1.14
[GB/T 9387.1]
AL单工传输 AL-simplex-transmission 3.1.15
[GB/T 9387.1]
AL子系统 AL-subsvstem 3.1.16
[GB/T 9387.1]
系统管理 systems-management 3.1.17
[GB/T 9387.1]
AL用户数据 AL-user-data 3.2 服务约定术语和定义 3.2.1
[GB/T 9387.1]
接受者 acceptor 3.2.2
[GB/T17967]
[GB/T17967]
不对称服务 asymmetrical service
3