2022工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量檢測(cè)通用技術(shù)規(guī)范

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量檢測(cè)通用技術(shù)規(guī)范PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 次前 言 3范圍 4規(guī)范性引用文件 4術(shù)語和定義 4縮略語 5工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)概述 6概述 6工業(yè)通信協(xié)議層次結(jié)構(gòu) 6常用現(xiàn)場(chǎng)總線物理層特性 6通信質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo) 7概述 7物理層質(zhì)量指標(biāo) 7數(shù)據(jù)鏈路層質(zhì)量指標(biāo) 8應(yīng)用層質(zhì)量指標(biāo) 9通信質(zhì)量影響因素 9概述 9設(shè)備故障因素 9物理介質(zhì)因素 9安裝不規(guī)范因素 9電磁干擾因素 10組態(tài)配置因素 10互操作不兼容因素 11通信典型故障 11概述 11物理層典型故障 11數(shù)據(jù)鏈路層典型故障 12應(yīng)用層典型異常 13通信質(zhì)量檢測(cè) 13檢測(cè)方法 13檢測(cè)及診斷流程 14附錄A典型工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò) 15A.1網(wǎng)絡(luò)類型 15附錄BPROFIBUS通信網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量檢測(cè)（資料性） 17PROFIBUSDP物理層檢測(cè) 17PROFIBUSPA物理層檢測(cè) 19PROFIBUS數(shù)據(jù)鏈路層檢測(cè) 21參考文獻(xiàn) 23PAGEPAGE10工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量檢測(cè)通用技術(shù)規(guī)范范圍本文件適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量檢測(cè)、故障診斷和故障排除。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T9387.11部分:基本模型GB/T38869OPCUA的數(shù)字化車間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)IEC61158工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范（所有部分）術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。工業(yè)通信設(shè)備industrialcommunicationdevice按特定工業(yè)通信協(xié)議開發(fā)的具有工業(yè)通信能力的控制設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。注1：本標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備均指工業(yè)通信設(shè)備。注2：控制設(shè)備包括PLC、DCS、IPC等可編程控制設(shè)備和SCADA、HMI等監(jiān)控設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)程IO設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括網(wǎng)關(guān)等。通信質(zhì)量communicationquality網(wǎng)絡(luò)通信在滿足用戶對(duì)通信需求方面所具有效用的優(yōu)劣程度總線供電buspowered一根線纜上同時(shí)提供通信和設(shè)備供電。注：流程工業(yè)一般要求總線供電。循環(huán)通信cycliccommunication設(shè)備之間周期性交換數(shù)據(jù)包的過程。注：可用于可編程控制設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間按預(yù)先組態(tài)配置周期性交換輸入/輸出數(shù)據(jù)。非循環(huán)通信acycliccommunication設(shè)備之間非周期性交換數(shù)據(jù)包的過程。注：可用于可編程控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取等讀寫訪問。循環(huán)數(shù)據(jù)cyclicdata設(shè)備之間周期性交換的數(shù)據(jù)。注：指可編程控制設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間周期性交換的輸入或輸出數(shù)據(jù)，與物理過程相關(guān)所以也被稱為過程數(shù)據(jù)。循環(huán)時(shí)間cycletime一個(gè)通信周期的持續(xù)時(shí)間。通信宏周期communicationmacrocycle網(wǎng)段上所有已組態(tài)設(shè)備完成一次循環(huán)通信所需的基本周期的集合。注：為網(wǎng)段上已組態(tài)設(shè)備循環(huán)周期的最小公倍數(shù)。縮略語CP：通信行規(guī)（CommunicationProfile）CPF：通信行規(guī)族（CommunicationProfileFamilies）DCS：分布式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）DP：分布式外設(shè)（DecentralizedPeriphery）FF：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FoundationFieldbus）FSK：頻移鍵控（FrequencyShiftKeying）HMI：人機(jī)接口（HumanMachineInterface）IPC：工業(yè)計(jì)算機(jī)（IndustrialPersonalComputer）IO：輸入輸出（InputandOutput）NRZ：不歸零（Non-Return-to-Zero）NRZI：反向不歸零（non-return-to-zero-inverted）OFDM：正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)OSI：開放系統(tǒng)互連（OpenSystemInterconnection）PA：過程自動(dòng)化（ProcessAutomation）PLC：可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）SCADA：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition）工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)概述概述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)范圍一般覆蓋GB/T38869（或工業(yè)以太網(wǎng)是基于ISO/IEC/IEEE8802-3且支持確定性實(shí)時(shí)通信的通信系統(tǒng)。附錄A列出了IEC61158和IEC61784規(guī)定的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)類型和通信行規(guī)。工業(yè)通信協(xié)議層次結(jié)構(gòu)工業(yè)通信協(xié)議分層結(jié)構(gòu)應(yīng)符合GB/T9387.1規(guī)定的OSI表1OSI和工業(yè)通信協(xié)議結(jié)構(gòu)OSI層次功能工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)層次7應(yīng)用層將協(xié)議棧上的需求轉(zhuǎn)換為較低層可理解的形式，反之亦然應(yīng)用層↑↑6表示層將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)格式或從標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)5會(huì)話層創(chuàng)建和管理較低層之間的對(duì)話4傳輸層提供跨網(wǎng)絡(luò)端到端傳輸?shù)耐该骺煽康臄?shù)據(jù)傳輸（可能包括多個(gè)鏈路）↓或↑↓或↑數(shù)據(jù)鏈路層3網(wǎng)絡(luò)層執(zhí)行報(bào)文路由2數(shù)據(jù)鏈路層執(zhí)行鏈路上點(diǎn)到點(diǎn)傳輸，提供對(duì)通信介質(zhì)的訪問控制、錯(cuò)誤檢測(cè)等1物理層以適合通信介質(zhì)的格式對(duì)傳輸/接收信號(hào)進(jìn)行編碼/解碼。物理層注：↑和↓指示該層功能（如存在）包括在沿箭頭方向最近的現(xiàn)場(chǎng)總線層中。因此，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層功能可能包括在數(shù)據(jù)鏈路層或應(yīng)用層中，會(huì)話層和表示層功能可能包括在應(yīng)用層中，但不包括在數(shù)據(jù)鏈路層中。常用現(xiàn)場(chǎng)總線物理層特性常用的現(xiàn)場(chǎng)總線物理信號(hào)及傳輸介質(zhì)特性如表2所示。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)物理信號(hào)及傳輸介質(zhì)特性應(yīng)符合ISO/IEC/IEEE8802-3的規(guī)定。表2常用現(xiàn)場(chǎng)總線物理層介質(zhì)和特性類型介質(zhì)類型接口方式通信與編碼方式傳輸速率FFH1WorldFIP雙絞線端子，M連接器半雙工通信，曼切斯特編碼（本安或非本安電壓模式（并聯(lián)耦合）31.25kBit/sControlNet/DeviceNetControlNet：同軸電纜，光纖BNCTNCNAP半雙工通信，曼切斯特編碼5MBit/sDeviceNet：雙絞線端子，M連接器半雙工通信，不歸零(NRZ)編碼500kBit/sCAN雙絞線端子，M連接器半雙工通信，不歸零(NRZ)編碼5kBit/s~1MBit/sPROFIBUS雙絞線DP：RS-485DP：半雙工通信，不歸零DP：最大12MBit/s(NRZ)編碼雙絞線PA：半雙工通信，曼切斯特編碼總線供電（本安或非本安（并聯(lián)耦合PA：31.25kBit/sINTERBUS雙絞線RS-485全雙工通信，不歸零(NRZ)編碼最大16MBit/sCC-LINK3合電纜RS-485非總線供電，不歸零(NRZ)編碼最大10MBit/s4扁平或圓形電纜RS-485總線供電，不歸零(NRZ)編碼最大2.5MBit/sHART屏蔽雙絞銅線端子上疊加高頻電流信號(hào)1200Bit/sMACHATROLINK基本介質(zhì)：雙絞線RS-485半雙工通信，曼切斯特編碼最大10MBit/s供電介質(zhì)：總線供電RS-485半雙工通信，曼切斯特編碼或反向不歸零（NRZI）編碼最大32MBit/sAUTBUS雙絞線，同軸電纜TNC連接器，端子全雙工通信，正交頻分復(fù)用（OFDM）編碼最大100MBit/s通信質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)概述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量是指安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性、準(zhǔn)確性、38868要求。工業(yè)通信設(shè)備在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足通信質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)要求。按照表1所示工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)應(yīng)包括物理層質(zhì)量指標(biāo)、數(shù)據(jù)鏈路層質(zhì)量指標(biāo)和應(yīng)用層質(zhì)量指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)通信在滿足用戶對(duì)通信需求方面所具有效用的優(yōu)劣程度物理層質(zhì)量指標(biāo)/接收的信號(hào)進(jìn)行編碼/工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)物理信號(hào)的波形主要包括矩形波/方波、正弦波等，數(shù)據(jù)編碼類型主要包括歸零、不歸零、曼切斯特、差分曼切斯特編碼等。波形特性指標(biāo)，應(yīng)為與信號(hào)波形形狀相關(guān)的指標(biāo)，主要包括：信號(hào)幅值（signalamplitude）信號(hào)對(duì)稱性（signalsymmetry）：僅針對(duì)雙向波形（即波形具有零線或中心線），正/高幅值與負(fù)/低幅值之間的絕對(duì)值的差；過沖（overshoot）：信號(hào)跳變后的第一個(gè)峰值電壓或谷值電壓超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值；運(yùn)行電壓（operatingvoltage）：設(shè)備的工作電壓；上升時(shí)間（risetime）：從波形的10%處上升到波形的90%處所需的時(shí)間；下降時(shí)間（falltime）：從波形的90%處下降到10%所需的時(shí)間；b）時(shí)間特性指標(biāo)，應(yīng)為與比特率（bitrate）相關(guān)的指標(biāo)，主要包括：比特持續(xù)時(shí)間（bitduration）或比特間隔（bitinterval）：比特流中，兩個(gè)連續(xù)信號(hào)上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（表示1比特）之間的時(shí)間間隔；比特持續(xù)時(shí)間偏移（deviationfrombitduration）：比特持續(xù)時(shí)間的最大偏差。注：0%有效功率是低電平狀態(tài)功率電平。100%有效功率是高電平狀態(tài)功率電平。圖1典型現(xiàn)場(chǎng)總線波形及關(guān)鍵指標(biāo)示例數(shù)據(jù)鏈路層質(zhì)量指標(biāo)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層質(zhì)量指標(biāo)可區(qū)分為性能指標(biāo)和功能指標(biāo)。性能指標(biāo)宜包括下列指標(biāo)：a）可靠性，應(yīng)為數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)傳輸在可接受延時(shí)內(nèi)完整到達(dá)最終目的地的能力，宜包括下列指標(biāo)：丟包率（packetlossrate）：一定時(shí)間（1s）內(nèi)或一定吞吐量范圍發(fā)送數(shù)據(jù)包，丟失數(shù)據(jù)包數(shù)量占總發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率；（1s）時(shí)效性，應(yīng)為數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸時(shí)間是可預(yù)測(cè)或具有最大限值的能力，宜包括下列指標(biāo)：端到端傳輸時(shí)延(end-to-endtransmissiondelay)：數(shù)據(jù)包從鏈路上一端傳送到另一端的時(shí)間；注：端到端傳輸時(shí)延為一個(gè)帶數(shù)據(jù)或報(bào)文負(fù)載的APDU從源節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳送到目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，又被稱為傳遞時(shí)間（deliverytime）。傳輸時(shí)延抖動(dòng)（transmissiondelayjitter）：數(shù)據(jù)包在相同鏈路上傳輸最大時(shí)延與最小時(shí)延的差值；時(shí)間同步精度（timesynchronizationaccuracy）：任意兩個(gè)設(shè)備時(shí)鐘之間的最大偏差，僅針對(duì)支持時(shí)鐘同步機(jī)制/協(xié)議的工業(yè)通信協(xié)議；非基于時(shí)間同步精度：任意兩個(gè)設(shè)備之間循環(huán)通信等周期性行為的最大偏差，周期性行為通過網(wǎng)絡(luò)上周期性事件來觸發(fā)。在線設(shè)備列表：顯示所有已接入網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、可編程控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備的列表；注1：當(dāng)出現(xiàn)7.6所列的組態(tài)配置因素時(shí)，將導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備無法進(jìn)入循環(huán)通信狀態(tài)。循環(huán)時(shí)間：按組態(tài)配置，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與可編程控制設(shè)備等設(shè)備之間進(jìn)行周期性數(shù)據(jù)交換的時(shí)間間隔。注2：工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中，一般由數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)循環(huán)通信時(shí)間調(diào)度。應(yīng)用層質(zhì)量指標(biāo)內(nèi)容正確與否，主要指標(biāo)包括：循環(huán)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：按照組態(tài)配置，設(shè)備之間交換的循環(huán)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度；注：工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中，非循環(huán)通信一般由應(yīng)用層發(fā)起并為用戶提供服務(wù)，因此可由應(yīng)用層監(jiān)視返回的響應(yīng)時(shí)間。通信質(zhì)量影響因素概述設(shè)備故障因素影響工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量的設(shè)備故障因素可包括下列內(nèi)容：設(shè)備通信接口物理驅(qū)動(dòng)失效，設(shè)備無法作為活動(dòng)設(shè)備接入通信網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備通信接口存在短路或斷路，設(shè)備無法正常接入通信網(wǎng)絡(luò)，甚至影響線路中其他設(shè)備的正常通信；設(shè)備通信協(xié)議棧運(yùn)轉(zhuǎn)異常，設(shè)備無法正常執(zhí)行指令或與網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備正常通信；設(shè)備內(nèi)部硬件模塊或功能模塊故障，設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)通信中提供的數(shù)據(jù)不可信。物理介質(zhì)因素影響工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量的物理介質(zhì)因素可包括下列內(nèi)容：線纜指標(biāo)不符合協(xié)議規(guī)范要求；使用了非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連接器；終端電阻與通信網(wǎng)絡(luò)需求不匹配，或未使用終端電阻；線纜長(zhǎng)度過長(zhǎng)或過短，不符合協(xié)議規(guī)范要求；線路主干與分支長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不合理；線纜老化。安裝不規(guī)范因素工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)通用安裝行規(guī)和不同類型網(wǎng)絡(luò)安裝行規(guī)可參照IEC61918和IEC61784-5。影響通信質(zhì)量的安裝操作因素可包括下列內(nèi)容：線纜和接插件不是標(biāo)準(zhǔn)類型或不符合協(xié)議規(guī)范；線纜布線不規(guī)范，包括線纜過度彎折、通信線纜無屏蔽、通信線纜與供電線纜緊密并行、線纜內(nèi)芯裸露等；線纜接線不正確，包括總線差分線序接反、接地不當(dāng)、線纜接口松動(dòng)等；線纜在應(yīng)用過程中非固定，有長(zhǎng)期必要的旋轉(zhuǎn)或抽拉動(dòng)作；接插件未按協(xié)議規(guī)范安裝，或接插件松動(dòng)、脫落；設(shè)備安裝不穩(wěn)固，或未按推薦方式安裝；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)不合理，或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥^于復(fù)雜；終端電阻不匹配，包括終端電阻安裝位置錯(cuò)誤，缺少終端電阻等；網(wǎng)絡(luò)部件安裝不合理，包括未在必要網(wǎng)段安裝中繼類設(shè)備等；網(wǎng)絡(luò)分支或支線超出允許范圍，相鄰設(shè)備之間連線過短；設(shè)備未安裝在指定區(qū)域內(nèi)，包括非本安設(shè)備被安裝于本安區(qū)域；設(shè)備在不支持的環(huán)境下工作，包括工作環(huán)境溫濕度超出設(shè)備正常工作范圍、選用設(shè)備不支持高原環(huán)境、無三防設(shè)備工作于潮濕鹽蝕環(huán)境；在總線供電類工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中，總線供電問題可導(dǎo)致通信故障，可包括下列內(nèi)容：總線供電電壓過低，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備或遠(yuǎn)端設(shè)備無法啟動(dòng)或穩(wěn)定運(yùn)行；總線供電電壓過高，超出網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備的供電允許范圍，設(shè)備無法工作或損壞；經(jīng)物理介質(zhì)傳輸、設(shè)備負(fù)載消耗后，供電設(shè)備提供的正?？偩€供電電平在遠(yuǎn)端衰減至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之下。電磁干擾因素影響通信質(zhì)量的電磁干擾因素可包括下列內(nèi)容：在敷設(shè)電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)未考慮空間電磁輻射；設(shè)備選型和系統(tǒng)配套過程中，未對(duì)空間電磁輻射進(jìn)行限制；供電電源不穩(wěn)定，或電源無隔離，在電力網(wǎng)絡(luò)中引入傳導(dǎo)式電磁干擾；現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)中存在大型電力設(shè)備、交直流傳動(dòng)裝置或其他操作時(shí)會(huì)帶來電網(wǎng)沖擊的設(shè)備，這些設(shè)備動(dòng)作時(shí)可導(dǎo)致電磁干擾在網(wǎng)絡(luò)中傳導(dǎo)；共用供電電源串入或空間電磁干擾等外部干擾信號(hào)侵入通信網(wǎng)絡(luò)；接地系統(tǒng)混亂使得電磁干擾抑制未起作用；設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中沒有抗雷擊、浪涌類設(shè)備；雷擊等自然因素。組態(tài)配置因素IPMACID、設(shè)備名稱等錯(cuò)誤；設(shè)備版本類配置與實(shí)際設(shè)備版本不符，包括低版本設(shè)備可能不支持高版本功能等；網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)屬性配置不符合設(shè)備性能，包括波特率不匹配、非冗余設(shè)備被配置為冗余設(shè)備等；GSDEDDDTM等；DI16DI8；組態(tài)配置與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)組成不符，包括組態(tài)設(shè)備未安裝在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)等；組態(tài)配置未計(jì)及特殊物理介質(zhì)，如未計(jì)及帶有光電轉(zhuǎn)換的網(wǎng)段；時(shí)間參數(shù)配置不合理，包括控制器等待時(shí)間設(shè)置低于設(shè)備實(shí)際響應(yīng)時(shí)間，設(shè)備級(jí)聯(lián)設(shè)置過長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間等；網(wǎng)段配置的站點(diǎn)數(shù)過多，使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過高導(dǎo)致通信性能下降，或使得網(wǎng)段上通信宏周期過長(zhǎng)導(dǎo)致設(shè)備過程數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性不足；供電類設(shè)備選擇有誤，導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)段供電不足，或供電電壓過高?；ゲ僮鞑患嫒菀蛩叵到y(tǒng)中存在未經(jīng)認(rèn)證測(cè)試的設(shè)備，無法確認(rèn)該設(shè)備完全符合通信協(xié)議規(guī)定；系統(tǒng)中存在未經(jīng)互操作測(cè)試的設(shè)備，無法確認(rèn)該設(shè)備不影響其他設(shè)備正常運(yùn)行；系統(tǒng)中存在不同協(xié)議版本的設(shè)備，低版本設(shè)備不支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行所需功能；系統(tǒng)中存在個(gè)別設(shè)備通信性能與其他設(shè)備不匹配，如設(shè)備處理速度過慢；包含多種工業(yè)通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置有誤，未正確執(zhí)行不同網(wǎng)段間互聯(lián)互通功能。通信典型故障概述物理層典型故障波形畸變傳輸信號(hào)波形畸變導(dǎo)致的通信異?；蚬收峡赡馨ㄏ铝袃?nèi)容：a）幅值畸變：信號(hào)波形峰值或峰峰值低于協(xié)議規(guī)范允許范圍，傳輸信號(hào)無法被識(shí)別；信號(hào)波形峰值或峰峰值高于協(xié)議規(guī)范允許的范圍值，傳輸信號(hào)超過網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備的物理驅(qū)動(dòng)范圍，甚至損壞設(shè)備物理通信接口；沿畸變：信號(hào)波形上升時(shí)間超出協(xié)議規(guī)范允許范圍；信號(hào)波形下降時(shí)間超出協(xié)議規(guī)范允許范圍；信號(hào)波形的上升沿與下降沿超出協(xié)議規(guī)范允許范圍；波形不對(duì)稱：高低電平對(duì)釋放狀態(tài)偏差值超出協(xié)議規(guī)范允許范圍，傳輸信號(hào)無法被識(shí)別；d）信接口損壞；噪聲及電磁干擾傳輸速率異常傳輸信號(hào)的比特速率或波特率不符合協(xié)議規(guī)范導(dǎo)致通信異?；蚬收?，可能包括下列內(nèi)容：比特時(shí)間超出協(xié)議規(guī)范允許范圍；比特時(shí)間偏差超出協(xié)議規(guī)范允許范圍；設(shè)備實(shí)際比特速率或波特率與組態(tài)配置不一致，或與網(wǎng)絡(luò)上的比特速率或波特率不匹配。數(shù)據(jù)鏈路層典型故障設(shè)備不在線可編程控制設(shè)備掉線或不在線時(shí)，將導(dǎo)致按組態(tài)配置所控制的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段無法運(yùn)行；建立連接進(jìn)入正常工作狀態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備掉線或不在線時(shí)，可編程控制設(shè)備應(yīng)通過指示燈閃爍等方式報(bào)警，但不應(yīng)影響其他設(shè)備正常工作。注2：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上電或掉線重新上線時(shí)，應(yīng)按組態(tài)配置與所屬可編程控制設(shè)備重新建立連接進(jìn)入正常工作狀態(tài)。尋址錯(cuò)誤當(dāng)工業(yè)通信設(shè)備地址、標(biāo)識(shí)（ID）、名稱、標(biāo)簽（Tag）等信息的組態(tài)配置與設(shè)備實(shí)際設(shè)置不一致時(shí)，可導(dǎo)致設(shè)備通信尋址錯(cuò)誤而無法找到目標(biāo)設(shè)備。數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤起始定界符/前導(dǎo)碼錯(cuò)誤：數(shù)據(jù)幀的起始符或前導(dǎo)碼不符合通信協(xié)議規(guī)范；長(zhǎng)度錯(cuò)誤：接收數(shù)據(jù)幀字節(jié)數(shù)與數(shù)據(jù)幀中長(zhǎng)度字段值不一致；功能指示錯(cuò)誤：接收數(shù)據(jù)幀中功能指示字段值不符合通信協(xié)議規(guī)定，無法明確數(shù)據(jù)幀功能；校驗(yàn)錯(cuò)誤：接收端計(jì)算的校驗(yàn)值與數(shù)據(jù)幀中校驗(yàn)字段值不相等，發(fā)送數(shù)據(jù)幀與接收數(shù)據(jù)幀不CRC數(shù)據(jù)幀丟失或錯(cuò)序：接收數(shù)據(jù)幀序列號(hào)與期望的不一致，數(shù)據(jù)幀丟失或錯(cuò)序；終止定界符錯(cuò)誤：數(shù)據(jù)幀的終止定界符不符合通信協(xié)議規(guī)范，無法判斷數(shù)據(jù)幀有效停止。循環(huán)通信連接無法建立循環(huán)通信連接建立過程中，常見錯(cuò)誤可能包括下列內(nèi)容：ID接收設(shè)備不支持請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、循環(huán)周期、功能參數(shù)等設(shè)置值，循環(huán)通信連接建立失??；請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀中關(guān)于循環(huán)數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)類型等配置信息與接收設(shè)備不匹配，循環(huán)通信連接建立失??；接收設(shè)備始終在線，由于資源受限等原因無法建立循環(huán)連接。循環(huán)通信異常工業(yè)通信設(shè)備循環(huán)通信過程中，設(shè)備始終在線但數(shù)據(jù)鏈路層異?？赡馨ㄏ铝袃?nèi)容：發(fā)送端未周期性發(fā)送循環(huán)數(shù)據(jù)；發(fā)送端發(fā)送循環(huán)數(shù)據(jù)的實(shí)際周期與組態(tài)配置的循環(huán)周期偏差過大；發(fā)送端數(shù)據(jù)采集異常，數(shù)據(jù)不更新次數(shù)超出閾值；數(shù)據(jù)鏈路層調(diào)度異常，循環(huán)通信請(qǐng)求或響應(yīng)報(bào)文不能按照組態(tài)配置按時(shí)發(fā)出；接收端在可容忍的時(shí)間或周期次數(shù)內(nèi)一直未收到循環(huán)數(shù)據(jù)。非循環(huán)通信異常工業(yè)通信設(shè)備在進(jìn)行非循環(huán)通信過程中，設(shè)備始終在線但數(shù)據(jù)鏈路層異?？赡馨ㄏ铝袃?nèi)容：ID接收設(shè)備始終在線，由于資源受限等原因無法建立非循環(huán)連接；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載異常工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)不宜使用協(xié)議規(guī)范允許的最大帶寬，組態(tài)配置時(shí)宜保留一定的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載（如50%）。應(yīng)用層典型異常應(yīng)用層典型故障是指網(wǎng)絡(luò)可見的與預(yù)期應(yīng)用行為不符的異常情況，可能包括下列內(nèi)容：設(shè)備間交互的周期性數(shù)據(jù)長(zhǎng)度與組態(tài)配置的預(yù)期長(zhǎng)度不一致；建立非循環(huán)通信連接后，發(fā)起端設(shè)備未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求；建立非循環(huán)通信連接后，接收端設(shè)備未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)返回服務(wù)響應(yīng)。通信質(zhì)量檢測(cè)檢測(cè)方法工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量檢測(cè)方法可包括下列內(nèi)容：物理層檢測(cè)：宜使用具備物理層信號(hào)參數(shù)測(cè)量功能的檢測(cè)設(shè)備在總線型拓?fù)渥钸h(yuǎn)設(shè)備處、異常設(shè)備通信接口處等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)物理層信號(hào)波形幅值、信號(hào)對(duì)稱性、過沖、運(yùn)行電壓、上升時(shí)間、下降時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并判別測(cè)量值是否在通信協(xié)議規(guī)范允許范圍。數(shù)據(jù)鏈路層檢測(cè)：宜使用具備總線分析功能的檢測(cè)設(shè)備對(duì)丟包率、錯(cuò)誤包率、端到端傳輸時(shí)延、傳輸時(shí)延抖動(dòng)、時(shí)間同步精度、非基于時(shí)間同步精度等指標(biāo)進(jìn)行直接測(cè)量或間接計(jì)算，并判別在線設(shè)備列表、循環(huán)連接、循環(huán)時(shí)間是否與組態(tài)配置一致。應(yīng)用層檢測(cè)：宜使用具備總線分析功能的檢測(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)用層循環(huán)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、非循環(huán)通信響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并判別測(cè)量值是否與組態(tài)配置一致。檢測(cè)及診斷流程工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信質(zhì)量檢測(cè)及診斷流程，宜包括下列步驟：通信問題收集：收集并統(tǒng)計(jì)通信故障發(fā)生的時(shí)間、頻度、結(jié)果等信息。（6.3）、應(yīng)用層質(zhì)量指標(biāo)（6.4）檢測(cè)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；（見7）；8）排查；優(yōu)化解決：根據(jù)通信故障分析和排查結(jié)果，形成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信優(yōu)化解決方案。附錄 A典型工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)A.1網(wǎng)絡(luò)類型IEC6115861784-1系列和IEC61784-2CPFCPCP。表A.1給出了IEC61158中類型、IEC61784-1和IEC61784-2中CPF/CP與各技術(shù)之間的關(guān)系。表A.19針Sub-D連接器引腳信號(hào)IEC61784通信行規(guī)（CP）與通信行規(guī)（CP）相應(yīng)的IEC61158類型CPF技術(shù)名稱CP編號(hào)類型1基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FFCP1/1FFH1類型1和9CP1/2FFHSE類型5CP1/3FFH2類型1和92CIPCP2/1ControlNet類型2CP2/2EtherNet/IPCP2/3DeviceNet3PROFIBUS&PROFINETCP3/1PROFIBUSDP類型3CP3/2PROFIBUSPACP3/4PROFINETIOCC-A類型10CP3/5PROFINETIOCC-BCP3/6PROFINETIOCC-CCP3/7PROFINETIOCC-D4P-NETCP4/1P-NETRS-485類型4CP4/3P-NETonIP5WorldFIPCP5/1WorldFIP類型7CP5/2WorldFIPwithsubMMSCP5/3WorldFIPminimalforTCP/IP6INTERBUSCP6/1INTERBUS類型8CP6/2INTERBUSTCP/IPCP6/3INTERBUSsubsetofCP6/17因缺乏市場(chǎng)而刪除8CC-LinkCP8/1CC-Link/V1類型18CP8/2CC-Link/V2CP8/3CC-Link/LTCP8/4CC-LinkIEControllerNetwork類型23CP8/5CC-LinkIEFieldNetworkCP8/6CC-LinkIETSN9HARTCP9/1HART類型20CP9/2WirelessHART見IEC62591第9章IEC6259110Vnet/IPCP10/1Vnet/IP類型17表A.19針Sub-D連接器引腳信號(hào)（續(xù)）IEC61784通信行規(guī)（CP）與通信行規(guī)（CP）相應(yīng)的IEC61158類型CPF技術(shù)名稱CP編號(hào)類型11TCnetCP11/1TCnet-star類型11CP11/2TCnet-loop100CP11/3TCnet-loop1G12EtherCATCP12/1類型12CP12/213EthernetPOWERLINKCP13/1POWERLINK類型1314EPACP14/1NRT類型14CP14/2RTCP14/3FRTCP14/4MRT15MODBUS-RTPSCP15/1MODBUSTCP類型15CP15/2RTPS16SERCOSCP16/1SERCOSI類型16CP16/2SERCOSIICP16/3SERCOSIII類型1917RAPIEnetCP17/1RAPIEnet類型2118SafetyNETpCP18/1SafetyNETpRTFL類型22CP18/2SafetyNETpRTFN19MECHATROLINKCP19/1MECHATROLINK-II類型24CP19/2MECHATROLINK-IIICP19/3Σ-LINKIICP19/4MECHATROLINK-4類型2720ADS-netCP20/1ADS-net/μΣNETWORK-1000類型25CP20/2ADS-net/NX21FL-netCP21/1FL-net類型2622AUTBUSCP22/1AUTBUS類型28附錄 BPROFIBUS通信網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量檢測(cè)（資料性）PROFIBUSDPRS-485PROFIBUS設(shè)備一般采用9針Sub-D連接器，接口引腳信號(hào)應(yīng)符合表B.1。表B.19針Sub-D連接器引腳信號(hào)引腳號(hào)RS-485信號(hào)實(shí)現(xiàn)說明1Shield可選屏蔽/保護(hù)地；對(duì)于新設(shè)備不使用2M24可選24V輸出電壓的地3B/B’（紅）RxD/TxD-P必備接收數(shù)據(jù)/發(fā)送數(shù)據(jù)-P4CNTR-P可選中繼器控制信號(hào)-P（RS-485/TTL）5DGND*必備（V（VP的參考電壓）6VP*必備為總線終端供電的電壓P（5V±0.25V）7P24V可選+24V輸出電壓，最小100mA8A/A’（綠）RxD/TxD-N必備接收數(shù)據(jù)/發(fā)送數(shù)據(jù)-N9CNTR-N可選中繼器控制信號(hào)-N*如果終端外接，則VP和DGND在9針Sub-D連接器中是必須的VP信號(hào)是必備的且應(yīng)在4.75V~5.25V范圍內(nèi)。通信質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)在VP引腳接入示波類測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。APROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)中，線纜A和B之間電壓差應(yīng)在4V~7V范圍內(nèi)，A對(duì)地和B對(duì)地之間電壓差應(yīng)在-0.5V~0.5VAB（線纜B.1~B.3所示。圖B.1PROFIBUSDP信號(hào)A與B間電壓差測(cè)量圖B.2PROFIBUSDP信號(hào)A對(duì)地電壓測(cè)量圖B.3PROFIBUSDP信號(hào)B對(duì)地電壓測(cè)量反射信號(hào)PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)中，線纜A和B之間反射信號(hào)幅值應(yīng)在-0.5V~0.5V范圍內(nèi)。通信質(zhì)量檢測(cè)時(shí)應(yīng)在A、B引腳（線纜）上接入示波類測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量如圖B.圖B.4反射信號(hào)幅值測(cè)量PROFIBUSPA總線供電電壓PROFIBUSPA網(wǎng)絡(luò)中，總線供電電壓應(yīng)在9V~32V范圍內(nèi)。通信質(zhì)量檢測(cè)時(shí)應(yīng)在PA總線兩根線纜上接對(duì)于一些有本質(zhì)安全，或其他特殊要求的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)合，PA總線供電電壓應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。信號(hào)幅值PROFIBUSPA網(wǎng)絡(luò)中，通信信號(hào)幅值（峰峰值）應(yīng)在0.75V~1V范圍內(nèi)。圖B.5所示示例測(cè)量信號(hào)幅值為0.84V。圖B.5PROFIBUSPA