ICS 35.240.50 J 07
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38002.1—2019
自动化系统与集成
制造业串行实时通信系统集成
第1部分：总则和框架
Automation system and integration- Serialreal time communication system
for manufacturing integration-
Part 1:General overview and architecture
2020-03-01实施
2019-08-30发布
国家市场监督管理总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T38002.1—2019
前言
GB/T38002《自动化系统与集成 制造业串行实时通信系统集成》分为以下4个部分：
第1部分：总则和框架；一第2部分：输人输出专规；一第3部分：通信专规；
第4部分：驱动专规本部分为GB/T38002的第1部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159)归口。 本部分起草单位：北京机械工业自动化研究所、中国机电一体化技术应用协会。 本部分主要起草人：孙洁香、杨秋影、王凯、张雪嫣、王锡俊。
I GB/T38002.1—2019
自动化系统与集成
制造业串行实时通信系统集成
第1部分：总则和框架
1范围
GB/T38002的本部分规定了制造业生产过程串行实时通信系统总体框架结构，包括串行通信系统设备模型、通信模型以及参数模型。
本部分适用于制造业生产过程串行实时通信技术的应用、研究与系统集成。
2 ：术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
部件 component 设备中典型、独立、可预定的物理部分。 注：在GB/T38002中“设备"指串行实时通信系统设备，带有一个或多个申行实时通信系统主站和/或从站接口。
2.2
功能组 functiongroup 用于描述一个功能的不同参数构成的集合。
2.3
资源 resource 包含适当参数的应用程序，其参数在功能专用行规中描述，
2.4
子设备 sub-device 设备中含有初始化、参数保护、错误处理等功能组的一个或多个资源的管理单元。
2.5
主从连接 master-slaveconnection;MS 主站和某个从站之间循环的、预先配置的、实时的、双向的连接。
2.6
交叉通信 cross communication;CC 串行实时通信网络中的任何两个节点之间的循环的、预先配置的、实时的、单向的单点或多点连接，
2.7
服务通道 service channel;SVC 主站和某个从站之间的非周期的、参数随机访问的、单向的连接，
2.8
非实时通信 non real-time;NRT 非实时的通信连接，用于IP报文的标准以太网顿的时间槽。
1 GB/T38002.1—2019
2.9
通用设备行规 generic device profile 子设备中不依赖于诸如驱动功能专用行规和输入输出设备功能专用行规等专用功能行规的通用功
能组。
注：通用设备行规包括识别、管理、状态机、诊断、归档、能源管理、探测和比较、触发值分配。 2.10
功能专用行规 functionspecificprofile;FSP 现场总线应用层协议中与子设备具体功能密切相关的功能组，注：功能专用设备行规分为：驱动功能专用行规、输人输出设备功能专用行规
3缩略语
下列缩略语适用于本文件。 AT：反馈报文（acknowledgetelegram） CP：通信阶段（communicationphase） C-Con：连接控制字（connectioncontrol) C-Dev：设备控制字（controldevice） C-Res：资源控制字（controlresource） EMC：电磁兼容性（electromagneticcompatibility） IDN：识别号（identificationnumber） MDT：主站数据报文（masterdatatelegram） RT：实时（real-time) RTC：实时通信通道（real-timechannel） SCP：SERCOS通信行规（SERCOScommunicationprofile） S-Dev：设备状态字（statusdevice） S-Res：资源状态字（statusresource） SERCOS：串行实时通信协议（serialrealtimecommunicationspecification） UCC：统一通信通道（unifiedcommunicationchannel）
4串行实时通信系统概述
串行实时通信系统将以太网用作它的物理层和传输层，应支持全双工通信、传输速率为
100Mbit/s、自动交叉功能、自动协商。通信介质应为铜缆或者光缆，其中铜缆要求使用Cat5e及之上的铜缆，考虑到EMC约束，应采用合适的屏蔽方式来保证通信的可靠性。
如图1所示，串行实时通信系统采用主从通信结构，在一个拓扑中应由一个主站和N（其中N=0， 1，2.…)个从站组成，支持线型或环型两种类型的接线拓扑，并分别产生单环或双环的连接拓扑。
2 GB/T 38002.1—2019
主站
P2
从站N P1 P2
从站1
从站2 P1 P2
从站3 P1
P2
P1
P2
a) 线性拓扑主站
P2
P1
从站1 P1
从站2 P1 P2
从站3 P1
从站N P1
22
P2
b) 环型拓扑
图1环型和线型拓扑
串行实时通信系统定义了MDT和AT两种报文类型，每种报文最多有4个，报文号码分别为0、1、 2、3，报文的数量应根据需要由主站进行配置。如图2所示，串行实时通信系统报文采用标准的以太网报文结构，以太网类型为0x88CD，首部和数据域为串行实时通信系统的传输数据。
MDT用来传输来自主站的数据，对于主站报文是可读写的，对于从站报文是只读的：AT对于每个节点（主站和从站)都是可读写的。
媒介层 MAC层
前导码 SFD 目的地址 源地址 0x88CD 首部
数据域
FCS
TFG
6字节 6字节 2字节 6字节 40~1494字节 4字节 >12字节
7+1字节
由FCS校验
顿长：72~1526字节传输时间：5.8~122.1μs
图2用于串行实时通信系统报文的一般报文结构
通信周期计时以MST为基准，一个通信周期为相邻两个MST之间的时间间隔。采用基于时间槽
的通信机制，一个通信周期被分为实时通信通道（RTC)和统一通信通道（UCC）。按照报文传输顺序可以分为两种通信时序：MDT-AT-UCC和MDT-UCC-AT，如图3所示。
3 GB/T38002.1—2019
计时方式一
以太网类型
MDTO HM DIS
MDTO MDT1
MDT2 MDT3
ATO ATI
AT2
AT3
.........
.--.
统一传输通道以太网类型≠0X88CD
实时通信通道以太网类型=0X88CD
实时通信通道
通信周期
计时方式二
以太网报文
MDTO MDTI MDT2 MDT3
ATO ATI S 53 D3
MDTO
AT3
AT2
TN S
olS
........ 实时通信通道
+ 4
74
实时通信通道
通信周期
图3通信周期中的报文以及通信时序
下列为串行实时通信系统的4个逻辑通信通道：
MS：主站和某个从站之间的循环的、预先配置的、实时的、双向的连接，用于MDT和AT报文中； CC：SERCOS网络中的任何两个节点之间的循环的、预先配置的、实时的、单向的单点或多点
?
·
连接（主站或从站，交叉通信），用于AT报文中； · SVC：主站和某个从站之间的非周期的、参数随机访问的、单向的连接（带有特殊参数协议的服
务通道），用于MDT和AT报文中； NRT：非实时的通信连接，用于IP报文的标准以太网顿的时间槽。
.
5设备模型
5.1 从站设备的逻辑设备结构 5.1.1概述
从站设备的逻辑结构如图4所示，下列典型功能在复杂从站设备中的单个或多个实例中实现； a) 驱动（包括命令值处理、操作模式控制、轴控制、编码功能、马达控制等），取决于电气或液压伺
服系统的执行器物理性质：
b) 虚拟主控轴； c) 测量编码器； d) 编码器仿真器： e) 凸轮开关； f) 可编程序控制系统； g) 数字和模拟I/O。 GB/T38002为这些本质上相互独立工作的功能定义常规术语“资源”。一个资源包含了一个或多
个功能组来实现其目标。例如：资源“realaxis"包含了多个功能组（如：位置控制器、状态机控制、运行模式、位置模式、马达编码器估计、定标度等）。
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