ICS 25.040 N 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38844—2020
智能工厂 工业自动化系统时钟同步、
管理与测量通用规范
Smart factoryGeneral specification for time synchronization
time management and test in industry automation system
2020-12-01实施
2020-06-02发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T38844—2020
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件
1
术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 3.2 缩略语组网 4.1 智能工厂组网 4.2 智能工厂时钟同步组网 5时钟同步 5.1 时钟同步系统 5.2 技术要求 5.3 性能要求 5.4 环境试验要求 6时钟管理 6.1 概述 6.2 技术要求 6.3 主时钟、从时钟自检状态信息 6.4 时钟同步设备、被授时设备的时间同步监测时钟测量 7.1 概述 7.2 测量设备及要求 7.3 测量内容及要求参考文献
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4
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图1 智能工厂组网图图2 智能工厂时钟同步组网图图3 企业层时钟同步拓扑图图 4 管理层时钟同步拓扑图图5 控制层时钟同步拓扑图图6 设备层时钟同步拓扑图图7 输出信号测量方法图8 对时精确度测量方法图 9 守时特性测量方法
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15 GB/T38844—2020
图10 传输时延补偿测量方法图11 稳定性测量方法
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.......
表1 时间同步信号、接口类型与时间同步误差的对照
10
.
II GB/T 38844—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 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：北京东土科技股份有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国电子
技术标准化研究院、北京和利时系统工程有限公司
本标准主要起草人：李平、薛百华、张雪静、姚连芳、席秋霞、范京芝、柳晓菁
I GB/T38844—2020
智能工厂 工业自动化系统时钟同步、
管理与测量通用规范
1范围
本标准规定了面向智能工厂、工业自动化系统的时钟同步系统的基本组成、配置和组网原则，规定
了时钟同步系统的术语、定义、功能、要求，以及时钟同步系统管理的方法，同时规定了时钟同步系统的 5测量试验条件、测量项目、测量方法以及测量目标和测量周期等要求
本标准适用于工作在GB/T9387.1规定的开放系统互连基本参考模型第1层～2层或第1层～3层，且物理层符合IEEE802.3规范，数据链路层符合IEEE802.1D和GB/T15629.2规范，网络层符合国际互联网工程任务组（IETF)IP协议簇规范的工业以太网交换机。
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/T6107使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口 GB/T9387.1信息技术开放系统互连基本参考模型第1部分：基本模型 GB/T13729一2019远动终端设备 GB/T15629.2信息技术系统间远程通信和信息交换 英局域网和城域网特定要求 第2部
分：逻辑链路控制
GB/T17626.2—2018 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T17626.3—2016 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T17626.4—2018 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T17626.5—2019 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验 GB/T17626.8—2006 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 GB/T17626.9—2011 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验 GB/T17626.10—2017 电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验 GB/T25931网络测量和控制系统的精确时钟同步协议 IEEE802.1DIEEE局域网和城域网标准介质访问控制（MAC)网桥［IEEEStandardforLocal
and metropolitan area networks:Media Access Control (MAC) Bridges]
IEEE802.3IEEE信息技术标准局域网和城域网特定要求第3部分：带碰撞检测的载波侦听多址访问方法和物理层规范LIEEEStandardforInformationtechnology一Localandmetropolitan area networksSpecific requirements—Part 3:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications)
IRIGStandard200-04IRIG串行时钟代码格式（IRIGSerialTimeCodeFormats）
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
1 GB/T38844—2020
3.1.1
时钟同步系统 timesynchronizationsystem 能接收外部时间基准信号，并按照要求的时间精确度向外输出时间同步信号和时间信息的系统。
3.1.2
时钟同步装置 time synchronization device 构成时间同步系统的设备。 注：时钟同步装置包括主时钟和从时钟。
3.1.3
主时钟 masterclock 能同时接收至少两种外部时间基准信号（其中一种应为无线时间基准信号），具有内部时间基准（晶
振或原子频标），按照要求的时间精确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置， 3.1.4
从时钟 slaveclock 能同时接收主时钟通过有线传输方式发送的至少两路时间同步信号，具有内部时间基准（晶振或原
子频标），按照要求的时间精确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。 3.1.5
精确度 accuracy 被测试时钟与基准时钟之间的时间或频率的一致程度。
3.1.6
全球定位系统 globalpositioningsystem 由美国研制建设和管理的一种全球卫星导航系统，注：全球定位系统为全球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息，
3.1.7
时钟clock 一个属于PTP的节点，该节点能够提供从确定的新纪元测量经历的时间。
3.1.8
新纪元epoch 时间标尺的起点。
3.1.9
节点node 能够在网络上发送和接收PTP通信的一种设备
3.1.10
精确时间协议 precisiontimeprotocol 由IEEEStd1588—2008定义的协议
3.1.11
稳定性 stability 被测量时间或频率随时间、温度等变化因素而改变的测量指标
3.1.12
数字化工厂digitalfactory 在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期
S4C
的新型生成组织方式。
注：数字化工厂是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的
桥梁。
2 GB/T38844—2020
3.1.13
智能工厂 intelligent factory 在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理和服务，提高生产过程可控性、
减少生产线人工干预，以及合理计划排程的工厂。 3.2 2缩略语
下列缩略语适用于本文件。 BDS：北斗系统（BeiDouSystem) CMMS：计算机化维护管理系统（ComputerizedMaintenanceManagementSystems） CRM：客户关系管理（CustomerRelationshipManagement) DCS：分布式控制系统（DistributedControlSystem） DNC：分布式数控（DistributedNumericalControl) DUT：被测设备(DeviceUnderTest) ERP：企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning） GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem） IF：智能工厂（IntelligentFactory) IRIG-B：串行时间交换码B格式（InterRangeInstrumentationGroup-B） MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem） NTP：网络时间协议（NetworkTimeProtocol) OPC：用于过程控制的OLE（OLEforProcessControl) PLC：可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController） PLM：产品生命周期管理软件（ProductLife-CycleManagement) PTP：精密时间协议（PrecisionTimeProtocol) SCADA：数据采集与监视控制（SupervisoryControlandDataAcquisition） SCM：供应链管理（SupplyChainManagement） SFC：生产车间集中控制（ShopFloorControl） SNTP：简单网络时间协议（SimpleNetworkTimeProtocol) TTL：晶体管-晶体管逻辑（Transistor-transistorLogic） UTC：世界协调时（UniversalTimeCoordinated) WIA：工业自动化无线网络（WirelessNetworksforIndustrialAutomation） 1PPS：秒脉冲(1pulsepersecond)
4组网
4.1智能工厂组网 4.1.1概述
智能工厂组网如图1所示，由企业层、管理层、控制层和设备层组成。
3
A GB/T 38844—2020
企业层
ERP系统 CMMS SCM系统 CRM系统
企业层网络一
管理层
通用OPC 客户端 OPC 客户端
第三方工具 内部手持工具智能工厂
外部手持工具智能工厂 智能工厂客户端
智能工厂客户端
MES系统
客户端
5
服务器
直接连接到设备
管理层网络一
控制层
操作员站智能工厂 智能工厂客户端
工程师站
维修站智能工厂客户端
客户端
PLC SCADA 系统 系统
智能工厂服务器服务器
控制层网络一
设备层
控制器
1/O子系统
通信服务
通信服务器
I/O子系统
设备
设备
设备
通信设备
设备
设备
设备
设备
段备
设备
图1 智能工厂组网图
4.1.2企业层
企业层是指实现面向企业经营管理的层级。由企业的生产计划、采购管理、销售管理、人员管理、财务管理等信息化系统所构成，实现企业生产的整体管控，主要包括企业资源计划（ERP)系统、供应链管理（SCM）系统和客户关系管理（CRM）系统等。 4.1.3管理层
管理层是指由控制车间/工厂进行生产的系统所构成，主要包括盖勒普制造执行系统（MES），及产品生命周期管理软件（PLM）、通用OPC客户端、第三方工具、手持工具等。 4.1.4控制层
控制层是指用于工厂内处理信息、实现监测和控制物理流程的层级，包括可编程逻辑控制器（PLC) 系统、数据采集与监视控制（SCADA)系统、分布式控制系统（DCS）、生产车间集中控制（SFC)系统、工
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