IEC 61784-1-5:2023
Промышленные сети. Профили. Часть 1-5. Профили полевой шины. Семейство коммуникационных профилей 5.
- Стандартный №
- IEC 61784-1-5:2023
- Дата публикации
- 2023
- Разместил
- International Electrotechnical Commission (IEC)
- Последняя версия
- IEC 61784-1-5:2023
- сфера применения
-
Обзор стандарта IEC 61784-1-5 CPF 5
IEC 61784-1-5 является ключевым компонентом серии стандартов Industrial Network - Profile, опубликованных Международной электротехнической комиссией. Он конкретно определяет семейство протоколов связи 5 (CPF 5). Основанное на технологии WorldFIP®, это семейство протоколов предоставляет стандартизированный подмножество протоколов для связи устройств в заводском производстве и управлении технологическими процессами.
Предпосылки разработки стандартов и технологическое развитие
С быстрым развитием технологий промышленной автоматизации потребность в международной стандартизации технологии полевых шин становится все более насущной. Серия стандартов IEC 61784-1 была разработана для решения проблемы сосуществования нескольких семейств протоколов в серии IEC 61158. В качестве ключевого компонента CPF 5 обеспечивает стандартизированную реализацию технологии WorldFIP на основе элементов Типа 7 серии IEC 61158.
Это первое издание стандарта представляет собой техническую редакцию пятого издания IEC 61784-1, опубликованного в 2019 году. Основные изменения включают разделение исходного документа на несколько подразделов: подраздел, содержащий материал общего характера, и отдельный подраздел для каждого семейства протоколов связи, указанного в исходном документе.
Анализ архитектуры протокола CPF 5
Профиль связи Технические характеристики Сценарии применения Основанные стандарты CP 5/1 (WorldFIP) Базовые службы связи, включая полные спецификации физического уровня, уровня канала передачи данных и уровня приложений Общее управление процессами, сбор данных IEC 61158-2/-3-7/-4-7/-5-7/-6-7 CP 5/2 (WorldFIP) Расширенные службы уровня приложений, поддерживающие домен службы, службы программ и переменные службы Комплексное управление устройствами и управление программами Серия IEC 61158 и подмножество MMS CP 5/3 (WorldFIP) Специализированная конфигурация связи, оптимизированная для определенных приложений Специальные отраслевые приложения и индивидуальные требования Серия IEC 61158 и связанные с ней стандарты
Характеристики физического уровня
Физический уровень CPF 5 основан на стандарте IEC 61158-2:2023 и предоставляет различные среды передачи и варианты скорости. Согласно спецификациям выбора PhL в Таблице 2, система поддерживает скорости передачи данных от 31,25 кбит/с до 2,5 Мбит/с для удовлетворения требований к полосе пропускания различных сценариев применения.
Характеристики физического уровня включают в себя:
- Среда передачи: экранированная витая пара, оптоволокно и т. д.
- Топология: шина, дерево и другие топологии
- Кодирование сигнала: кодирование Manchester II для обеспечения синхронизации часов
- Масштаб сети: поддерживает до 256 узлов
Службы и протоколы канального уровня
Канальный уровень основан на стандартах IEC 61158-3-7 и IEC 61158-4-7, принимает модель связи производитель-потребитель и поддерживает периодический обмен данными и управляемую событиями связь.
Тип сервиса Описание функций Выбор протокола Применимые сценарии Управление переменными Идентификация и управление переменными производства и потребления Таблица 6. Характеристики Обмен данными процесса Передача сообщений Надежная передача апериодических сообщений Таблица 7. Выбор DLPDU Конфигурационная и диагностическая информация Шина Арбитраж Управление доступом к среде на основе таблицы расписания Таблица 5. Выбор протокола Приложения с высокими требованиями к работе в реальном времени
Архитектура сервисов прикладного уровня
Прикладной уровень является ядром CPF 5. Основанный на стандартах IEC 61158-5-7 и IEC 61158-6-7, он предоставляет богатый набор элементов сервисов приложений (ASE).
CP 5/1 Службы прикладного уровня
CP 5/1 предоставляет базовые службы прикладного уровня, включая:
- Служба MPS: служба передачи сообщений, поддерживающая операции чтения и записи, такие как A_Readloc и A_Readfar
- Служба MCS: служба передачи сообщений, предоставляющая несколько уровней качества обслуживания (QoS)
- Служба переменных: служба управления для создания и использования переменных
Расширенные службы CP 5/2
CP 5/2 добавляет более продвинутые службы на основе CP 5/1:
- Служба домена: поддерживает передачу и управление большими блоками данных
- Служба программ: функции вызова и управления программами
- Расширение службы переменных: Поддерживает более сложные типы переменных и атрибуты
Требования к соответствию протокола
Для обеспечения взаимодействия между устройствами CPF 5 налагает строгие требования к соответствию на реализации протокола:
Параметры соответствия Требования CP 5/1 Требования CP 5/2 Требования CP 5/3 Поддержка служб Подмножество служб, указанное в таблице 8-21 Подмножество служб, указанное в таблице 28-40 Подмножество служб, указанное в таблице 45-46 Реализация протокола Выбор протокола для таблицы 22–27 Выбор протокола для таблицы 41–44 Выбор протокола для таблицы 47 Ограничения параметров Ограничения диапазона значений параметров службы Требования к реализации свойств объекта Ограничения, специфичные для приложения
Рекомендации по реализации и передовой опыт
При разработке промышленного коммуникационного оборудования на основе стандарта CPF 5 рекомендуется следовать следующим принципам реализации:
Вопросы проектирования устройства
- Выбор протокола: Выберите соответствующий профиль связи (CP 5/1, 5/2 или 5/3) в зависимости от требований приложения
- Планирование ресурсов: Рационально распределяйте сетевые ресурсы, такие как переменные идентификаторы и буферы
- Гарантия в реальном времени: Планирование связи на основе планировщика обеспечивает своевременную передачу критически важных данных
Руководство по интеграции систем
- Планирование сети: Рассмотрите такие показатели производительности, как задержка передачи и нагрузка на сеть
- Тестирование совместимости: Строго проверяйте совместимость в соответствии с подмножествами протоколов, указанными в стандарте
- Стратегия обслуживания: Создайте механизм мониторинга состояния устройства на основе стандартных диагностических служб
Тенденции развития технологий
С развитием Индустрии 4.0 и интеллектуального производства стандарт CPF 5 также развивается:
- Интеграция с промышленным Ethernet: обеспечивает взаимодействие с сетями TCP/IP через шлюзовые устройства
- Повышение безопасности: в будущих версиях могут быть добавлены соответствующие спецификации для функциональной безопасности и защиты информации
- Оптимизация производительности: поддержка требований к связи с более высокой пропускной способностью и меньшей задержкой
Прикладная ценность стандарта
Внедрение стандарта IEC 61784-1-5 CPF 5 принесло значительную пользу области промышленной автоматизации:
- Техническая унификация: стандартизирует реализацию технологии WorldFIP и позволяет избежать технологической фрагментации
- Взаимодействие: обеспечивает бесперебойную связь между оборудованием разных производителей
- Защита инвестиций: технические решения, основанные на международных стандартах, обладают долгосрочной технической жизнеспособностью
- Гарантия качества: стандартизированные методы тестирования и проверки гарантируют, что продукт качество
Благодаря глубокому пониманию и правильному внедрению стандарта IEC 61784-1-5 производители промышленного оборудования и системные интеграторы могут разрабатывать высококачественную продукцию, соответствующую международным стандартам, и предоставлять надежные технические решения для мирового рынка промышленной автоматизации.
IEC 61784-1-5:2023 История
- 2023 IEC 61784-1-5:2023 Промышленные сети. Профили. Часть 1-5. Профили полевой шины. Семейство коммуникационных профилей 5.
