ICS 25.040 N 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38868—2020
工业控制网络通用技术要求 有线网络
Industrial control network general technical requirements--Wired networks
2021-02-01实施
2020-07-21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/T38868—2020
目 次
前言
II
范围 2 规范性引用文件
术语和定义、缩略语· 概要工业控制网络设备通信质量保障性要求 5.1 EMC要求 5.2 通信协议一致性要求 5.3 网络安装要求工业控制网络通信性能要求 6.1 概述 6.2 端节点数 6.3 基本网络拓扑 6.4 网络组件数 6.5 通信速率 6.6 非实时带宽 6.7 响应时间 6.8 时间同步精度 6.9 非基于时间的同步精度 6.10 穴余恢复时间工业控制网络功能要求 7.1 运行维护要求 7.2 管理要求 7.3 服务保障要求 7.4 安全要求附录A（资料性附录） 常用工业控制网络附录B（规范性附录）工业控制网络设备常用EMC检测项要求及相关标准附录C（资料性附录） PROFINET网络性能设计示例附录D（资料性附录） 工业控制信息安全标准参考文献
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F GB/T 38868—2020
前言
本标准按照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：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国科学院沈阳自动化研究所、浙江中
控技术股份有限公司、上海自动化仪表股份有限公司、北京和利时系统工程有限公司、北京东土科技股份有限公司、上海工业自动化仪表研究院、工业和信息化部电信研究院、中电科技集团重庆声光电有限公司。
本标准主要起草人：谢素芬、刘丹、张思超、虞日跃、陆卫军、薛百华、李红词、赵勇、张茂成、段世惠、 郑秋平、王洲、史宝库、徐大千。
II GB/T38868—2020
工业控制网络通用技术要求有线网络
1范围
本标准规定了智能制造系统中有线工业控制网络及设备在工业现场环境下，关于通信质量、工业控
制网络性能以及工业控制网络功能等方面的通用要求，包括：
a）通信质量保障性基本要求； b）工业控制网络性能要求； c）工业控制网络功能要求本标准适用于有线工业控制网络以及网络设备的制造商、系统集成商和用户。
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/T17626（所有部分）电磁兼容试验和测量技术 GB/T20438（所有部分）电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 GB/T21109（所有部分）过程工业领域安全仪表系统的功能安全 GB/T26336一2010工业通信网络工业环境中的通信网络安装 ISO/IEC8802-3信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网具体要求第3部
分：标准以太网（InformationtechnologyTelecommunicationsandinformationexchangebetweensys- temsLocal and metropolitan area networksSpecific reguirementsPart 3:Standard for ethernet)
IEC61784-2工业通信网络行规第2部分：基于ISO/IEC8802-3的实时网络的附加现场总
线行规（Industrial communication networds—Profiles—Part 2：Additional fieldbus profiles for real- timenetworks based on ISO/IEC 8802-3)
IEC61784-5（所有部分）工业通信网络行规第5部分：现场总线安装[Industrialcommunica tion networks—Profiles—Part 5:Installation of fieldbuses(all parts)]
：术语和定义、缩略语
3
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1
SAG
工业控制网络industrialcontrolnetwork 连接工业控制系统设备的网络；不同的工业控制网络可以在一个车间中共存，也可以与车间外的远
程设备和资源相连。
[IEC/PAS62443-32008，定义3.1.27] 3.1.2
现场总线 fieldbus 基于串行数据传输并用在工业自动化或过程控制应用中的通信系统
1 GB/T388682020
[GB/T20830—2015,定义3.1.17］ 3.1.3
实时以太网 real-timeethernet 基于ISO/IEC8802-3的包含实时通信的网络。 [IEC61784-2:2019,定义3.1.21]
3.1.4
嵌入式系统 embedded system 置人应用对象内部起信息处理或控制作用的专用计算系统注1：嵌入式系统以应用为中心，以计算技术为基础，软件硬件可剪裁，其硬件至少包含一个微控制器、微处理器或
数字信号处理器单元。该系统能够满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性的要求，
注2：改写GB/T22033—2017，定义2.001。 3.1.5
一致性 conformance 标准与实现之间的关系，即标准中为真（true)的条款在实现中也为真（true）。 [IEC62443-2-1:2010,定义3.1.10]
3.1.6
信息安全 security a) 保护系统所采取的措施 b） 由建立和维护保护系统的措施而产生的系统状态 c） 能够免于非授权访问和非授权或意外的变更、破坏或者损失的系统资源的状态。 d) 基于计算机系统的能力，能够提供充分的把握使非授权人员和系统既无法修改软件及其数据
也无法访问系统功能，却保证授权人员和系统不被阻止 e） 防止对工业自动化和控制系统的非法或有害的入侵，或者干扰其正确和计划内的操作注：措施可以是与物理信息安全（控制物理访问计算机的资产）或者逻辑信息安全（登录给定系统和应用的能力）相
关的控制手段。 [GB/T30976.1—2014,定义3.1.14］
3.1.7
功能安全functionalsafety 与EUC和EUC控制系统有关的整体安全的组成部分，它取决于E/E/PE（电气/电子/可编程电
子)安全相关系统，以及其他技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确行使，
[GB/T20438.4—2017,定义3.1.9] 3.1.8
工业控制系统 industrial control system 由计算与工业控制主机、设备和装置组成的系统，计算与工业控制主机、设备和装置集成到一起以
控制工业生产、传输或分布式过程
注：在本标准中，ICS表示一般意义上的自动化系统，包括监视控制和数据采集（SCADA)。 [IEC/PAS62443-3:2008，定义3.1.28]
3.2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。 EMC电磁兼容性（ElectroMagneticCompatibility） EMI电磁干扰（ElectroMagneticInterference） EMS电磁敏感性（ElectroMagneticSusceptibility）
2 GB/T38868—2020
EUC受控设备（EquipmentUnderControl) E/E/PE电气/电子/可编程电子（Electrical/Electronic/ProgrammbleElectronic） ICS工业控制系统(industrialcontrolsystem) RTE实时以太网（Real-TimeEthernet）
4概要
工业生产现场环境中，由于工频干扰及设备自身的电磁辐射，电磁环境比较复杂。为保证工业控制
网络设备稳定可靠地工作，应对设备电磁抗干扰能力与电磁干扰特性进行约定。工业控制网络设备实现了某种通信协议（比如现场总线及实时以太网），应对通信协议的符合性进行检测认证。还有，工业控制网络设备的安装对于通信质量也是关键影响因素，比如屏蔽、接地、等电势联接等对通信的稳定性影响较大。这三方面是保障通信质量的基本要求。
工业控制网络连接智能制造系统中的设备层与控制层，是智能制造系统中的基础通信网络。因此，除了在第5章规定工业控制网络设备通信质量保障性要求外，在第6章和第7章分别还对工业控制网络通信性能以及工业控制网络功能提出要求，以规范工业控制网络的实施与应用，为制造商、用户及集成商提供工业通信协议应用的通用导则，
常见工业控制网络通信协议参见附录A。
5工业控制网络设备通信质量保障性要求
5.1EMC要求
根据应用需求和设备类型，工业控制设备应根据以下EMI和EMS各项（可选且不限于）对EMC
性能进行评估，性能等级应符合附录B中的规定，并提供符合要求的合格证明。
EMS性能要求项如下：
静电放电抗扰度；射频电磁场辐射抗扰度；
一电快速瞬变脉冲群抗扰度；一浪涌（冲击）抗扰度；
射频场感应的传导骚扰抗扰度；一工频磁场抗扰度；一电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度。 EMI性能要求项如下：
辐射发射；传导发射。
-
工业网络设备在受到的电磁干扰消失后，无需人为干预应能恢复正常通信。 5.2通信协议一致性要求
按照特定工业通信协议开发的工业控制网络设备应符合工业通信协议的规定。根据不同工业通信协议要求，对于控制网络中设备的物理层、数据链路层、应用层协议实现等有协议一致性要求。对于应用在工业控制网络中的设备，应通过官方授权的检测认证实验室的测试，并提供符合性证明。 5.3网络安装要求c
有线网络的安装应符合GB/T26336一2010及IEC61784-5的要求，IEC61784-5为系列标准，宜
3 GB/T38868—2020
根据应用的通信协议种类选择使用。
6工业控制网络通信性能要求
6.1概述
针对不同应用，用户对工业控制网络的要求也不相同。为了更好地满足应用要求以及明确通信能力评估指标，规定本章中的通信性能要求。这些性能要求用来规范网络能力，而网络能力依赖于网络终端设备及网络部件性能，可作为制造商与用户共同参考的技术指标。工业以太网PROFINET网络性能设计示例参见附录C。
本标准中不规定通用的性能指标边界值，但是，如果制造商声称其产品符合某种工业通信协议，应规定其产品的相应边界值。关于具体通信协议的通信性能见IEC61784-2。 6.2端节点数
对于工业以太网，端节点数指的是一个通信行规（CP)应支持的RTE端节点的最大数量，交换机类的网络设备不计入端节点数。
对于现场总线，指的是一个网络中所允许的符合相关通信协议的最大节点个数。 在网络规划中，应对端节点的个数加以限制，目的是优化网络性能，确保在控制器的处理能力范围
内，达到应用所需的响应及时性、延时、网络负载等指标。 6.3基本网络拓扑
SAG
包括星型、树型、线型以及用于允余的环形网络。 星型网络适用于在物理上受空间限制的区域，几个通信节点连接到同一个交换机则自动形成星型
拓扑。这种拓扑结构中，单一网络节点失败或移除，不影响其他节点的工作。如果中央的交换机失败，所有连接的节点通信都将中断，
将几个星型拓扑连接起来即可形成树型拓扑。树型拓扑中星型交汇点的交换机作为信号分路器，
该交换机基于地址路由报文。
线型拓扑中设备串接成菊花链，用于物理区域较大的自动化车间，比如传送带，也可用于小型机器应用。线型拓扑中断时（例如以太网接口设备断电），位于该设备后面的所有设备都无法正常通信。
环形拓扑可以解决线型拓扑中的上述缺陷，环网中的所有设备连接成环，其中的一个设备为亢余管理器，逻辑上不形成闭环。当其中有节点断开时，穴余管理器重新组织通信路径，从而恢复正常通信。 6.4网络组件数
端节点间网络组件个数。网络组件对信号的传输会带来延时，应根据应用要求，限制网络组件的使用数量。
注：网络组件指交换机、中继器、路由器、集线器等。 6.5通信速率
通信链路上单位时间内传输的数据量，通常以比特每秒（bit/s)表示。工业通信协议的物理层决定了可支持的通信速率，每种通信速率仅可达有限的通信距离，通信速率与通信距离间的要求见具体的协议规范。 6.6非实时带宽
一个链路上用于非实时通信的带宽百分比。工业通信数据由时间关键的数据（即实时数据，比如过 4 GB/T38868—2020
程数据、报警等）以及非时间关键数据（非实时数据，比如参数、状态信息等）组成，应为非实时通信预留带宽。实时以太网带宽与非实时以太网带宽彼此关联
6.7响应时间
从一个节点（请求方)向另一个节点（响应方）发出请求至请求方收到来自响应方的响应所需的时间。影响响应时间的因素包括但不限于传输距离、通信拓扑、网络组件数量、经历的节点数量、响应方收到请求后的处理时间。响应时间包括传输时间、网络延时以及请求处理时间，该通信性能取决于通信协议本身及具体应用。 6.8 3时间同步精度
任意两个节点时钟之间的最大偏差，根据应用不同，时间同步精度可为ms级、us级，甚至是ns级
集成了时间同步协议的工业通信协议才能用于时间同步应用中，通信协议可实现的时间同步精度与协议特性相关 6.9 9非基于时间的同步精度
任意两个节点之间的周期性行为的最大抖动。周期性行为通过网络上的周期性事件触发，该特性用于评估事件触发的数据或者动作的一致性。 6.10余恢复时间
发生单一永久失效时，从失效到再次完全正常工作的最大时间。余形式包括多种形式，例如介质穴余、关键装置穴余、控制系统余。余恢复时间与采用的穴余协议以及相关设备的性能有关。
7工业控制网络功能要求
7.1运行维护要求 7.1.1标识 7.1.1.1 一般要求
标识功能提供一组可读/写的定义良好的数据，用以标识网络设备。该组数据要求永久存储，即，可
以掉电保存，同时提供该组数据的版本信息；数据中应包含制造商信息、硬件版本、软件（固件）版本、产品序列号，宜包含订货号、安装日期、位置、签名（SIGNATURE，用于信息安全）；不应包含与用户应用无关的信息，比如制造商加密相关信息等。设备宜提供的标识信息见表1。
表1推荐设备提供的标识信息
标识信息内容 Manufacturer_name
解释制造商名称设备ID 硬件版本固件版本产品序列号订货号
访问属性
R R R R R R
Device_ID Hardware_Revision Firmware_Revision Serial_Number Order_Number
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