工业物联网仪表应用属性协议

工业物联网仪表应用属性协议

国家标准 GB/T33900一2017 工业物联网仪表应用属性协议 APplicationattributeprotocolforinstrumentofindustrialinternetofthings 2017-07-12发布 2018-02-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/33900一2017 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:科学院沈阳自动化研究所、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、福建上 润精密仪器有限公司 本标准主要起草人:刘阳、王成城,戈剑、佟星、梅恪
GB/T33900一2017 引 言 随着工业信息网络技术的发展,以网络体系结构为主要特征的物联化工业仪表代表了新一代控制 网络的发展趋势 它可以实现真正意义上的办公自动化与工业自动化的无缝融合 其良好的互连性和 可扩展性使之成为一种真正意义上的工业物联化网络体系结构,在工业物联网中,仪表的身份标识、应 用属性服务、互操作的标准化使用是实现仪表互联互通目标首先需要解决的问题 IN
GB/33900一2017 工业物联网仪表应用属性协议 范围 本标准规定了工业物联网仪表应用属性的内容和发布格式,包含工业物联网仪表的结构属性、功能 属性、性能属性、位置属性和商业属性的描述及应用属性描述总结构 本标准适用于工业物联网仪表的管理与应用 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/T25069信息安全技术术语 术语和定义 GB/T25069界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 应用属性applieationattribute 业务系统、工程工具以及控制系统(电气、测量和控制技术)之间的产品数据交换能够顺利运行所需 要的必要应用信息 3.2 数据data 信息的可再解释的形式化表示,以适用于通信解释或处理 [GB/T5271.1一2000,定义01.01.02] 3.3 工业自动化仪表indwstrialautomationinstrument 在工业生产过程中,对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表 注，本标准中简称仪表 3.4 应用applieation 为解决工业过程测量和控制中的问题的特定软件功能单元 [GB/T19769.1一2015,定义3.6 3.5 e;XML 可扩展标记语言extensihlemarkplanunge; 标准通用标记语言的子集，一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言 3.6 工业物联网industrialinternetofthings 物联网在工业领域中各类应用的总成,是实现广义工业领域范围的智慧应用及信息共享的基础 平台
GB/T33900一2017 缩略语 下列缩略语适用于本文件 XMIL可扩展标记语言eXtensiblemarkuplanguage) 5 工业物联网仪表应用属性格式 5.1概述 工业物联网仪表应用属性包含工业物联网仪表的结构属性、功能属性、性能属性,位置属性以及商 业属性5部分,见图1 结构 商业 功能 位置 性能 图1工业仪表五种属性 采用互联网中普遍应用的可扩展标记语言(XML)服务架构,对工业物联网仪表应用属性进行 发布 -方面,XMl定义了一组体系架构原则,可以根据这些原则设计以系统资源为中心的web服务 从而使物联网中的设备具有统一向互联网兼容的数据发布能力 另一方面,XML是一个超媒体系统 它可以把物联网中所有资源进行唯一的定位,无论使用的是检测仪表、显示仪表还是调节仪表,或者仪 表的测量为温度、压力、流量、物位还是机械量,均可统一使用XML文档结构表述仪表本身的信息,屏 蔽了多类型仪表的信息表达异构性 5.2工业物联网仪表结构属性描述 工业物联网仪表结构(Construetion)属性指工业物联网仪表本身固有的一些属性,这些属性是仪表 出厂时就拥有的并且不可改变的,包括但不仅限于工业物联网仪表的供电方式、防爆形式、通信方式、通 信频段,重量,外壳尺寸,外壳材料、外壳防护等级以及振动保护 XML格式文档描述如下: ?xmlversion="1.0"? construction power -upply-yle) unit)value(/unit》 《data_-value)valueGB/33900?2017 unit)valuexalue data_ype)valuevalue(/unit _value>valuevaluevalue(/data ype /radio_freguency weight (unit)value(valuevalue(/value data_type>value(/data_type> /shelL_sizey shel_material datavalue)value(/data_value data_type>value(/data_type /shelL_material shel_protection_class unit>value(/unit value(/data_valuey data_type>value(/data_type value(/unit) valuevalue(/data_type) /vibration-protetion) option unit)value(/umit) data_value)value(/data-values) data_type)value(/data_type) /option
GB/T33900一2017 -可有多个option--) ! /construction》 其中,data_value,unit t,data_ype为措述工业物联网仪表应用属性的必选组成标签,因为无论哪种 属性都需要表示其数值单位以及类型,三个标签的含义如下 -data_value(数值); unit(单位); -data_type(数值类型) 其中,单位标签unit中的值参考GB31001993,数据类型dataLtype中的值参考GB/T182212000 标签Construction为结构属性根节点,Construction内嵌套标签对应的结构属性解释如下 -supply_style(供电方式); pOWer explosion_proo_form(防爆形式); communication_type(通信方式); radiotreg 1ueney(通信频段); weight(重量); shelL_size(外壳尺寸); shell_material(外壳材料); shel_protection_elass(外壳防护等级); vibration_protection(振动保护); option(可选项),供用户进行扩展 标签power_supply_style,shelL_proteetion_class,explosion_proof_form,communication_type的值 alue均可参考既有标准,其中,power_supply_style的值可参考附录Ashel_proteetion_celass的值可 参考附录B,explosion_proof_form的值可参考附录c,radio_frequeney的值可参考附录D weight shelLsize,shell_material,vibration_protection的值均由用户给出的任意字符串定义 5.3工业物联网仪表功能属性描述 工业物联网仪表功能(Funetion)属性指工业物联网仪表具有的所有功能,这些功能可以抽象为测 量、显示、控制和记录功能 测量功能需要指出测量量的含义和单位;显示功能需要指出显示量的含义 和单位;控制功能需要指出控制量的含义和状态;记录功能需要指出记录量的含义和单位 XMI格式文档描述如下 (?xmlversion="1.0"? function measure measurement>value(/measurement》 unit>value(/unit) data_value>valuevaluevalue(/e control_point unit)valueGB/33900一2017 data_value)valuevalue(/ /presentation unit>value(/unit》 data_value)value(/datavalue oe)valuevalueGB/T33900一2017 工业物联网仪表性能属性包括但不仅限于额定值、阂值能耗、滤波时间、通信间隔、引导时间、唤醒时 间、精度、工作环境 XML格式文档描述如下 ? version="1.0"？ Xml" perormance value》 rated" unit>value(valuevalue(value(/data_value data_type>value(/data_type》 /filtration_time (communication_interval unit)value(value(/data_value data_type)value(/data_type /communication_interval booting_time unit>value(/unit》 data_value>value(/data_value value(/data_type)》 /booting_time awaken_time unit>value(/unit data_value>value(/data_value e(/data_type)》 data_type>value 7awaken_timme precision unit)value(/unit) data_xalue)xalue(/data_value) data_type)valeGB/33900一2017 /precision (work_environment unit)value(/unit》 《data_value)valuevalevalue value(GB/T33900一2017 data_type>value(/data_type) /longitude latitude》 unit>value(value(/data_valuey data_ype)vaauevaluevalue(value(/data_value data_type>value(/data_type》 /address_description》 environment》 unit)value(/unit》 《datavalue>value(/data_value datatype)value(/data_type》 /environment option unit>value(/unit》 data_value)>value(/data_value valueGB/33900一2017 atitude(纬度); altitude(海拔高度); _location(相对位置 relative address _description(地址描述); enironment nt(安装环境); option(可选项),供用户进行扩展 5.6工业物联网仪表商业属性描述 工业物联网仪表商业(business)属性指工业物联网仪表的商业用途信息,包括但不限于基本的工 业仪表的制造商、价格、交货时间和折扣,对于不同的商业用途有不同的商业信息,所以需要预留扩展 标签 XMI格式文档描述如下 ?xmlversion="1.0"?> 《business》 manufacturer data_value>value /price) delivery_date> unit)value(/unit》 datavalue)value(/data_value》 data_type>value(/data_type 《/delivery_date discount unit>value(/unit》 value(/data_valuey valuevalue(/unit〉 data_value>valuevalue(/data_type) /option -可有多个option-) /business 其中,data_yalue,unit,data_ype为描述工业物联网仪表应用属性的必选组成标签,因为无论哪种 属性都需要表示其数值、单位以及类型,三个标签的含义如下
GB/T33900一2017 data_value(数值) unit(单位); data_type(数值类型). 标签business为商业属性根节点,指出工业物联网仪表的商业用途信息,它的嵌套标签的具体含 义如下 Manufacturer(制造商) priee(价格) delive ery_date(交货时间); discount(折扣) option(可选项),供用户进行扩展 5.7工业物联网仪表应用属性描述总结构 将5部分属性描述汇总,得到工业物联网仪表应用属性描述XML文档,如下 ？xmlversion="1.0"?> appleation- 《instrument _attribute》 -结构描述 construction power_supply_style) unit)value(/unit》 data_value)>value(/data_value data_type>value(/data_type》 /power_supply_style explosion_proof_form》 unit)value(/unit》 《datavalue>value(/data_value datatype)value(/data_type》 /explosion_proof_form communication_type unit)value(/unit data_value)>value(/data_value valuevaluevalue(/data_typey /radio_frequeney weight unit>value(/unit》 data_value>value(/data_alue) data-type)valueGB/33900一2017 unit)valuexalue(/aluel data-type)valuevaluevalevalue /option -可有多个option-y /construction -功能描述 function measure measurement)value(/measuremment unit>value(/unit datavalue>value(/data_value value(/data_type) 7/measure --可有多个measure--) control control_point>value(/control_point》 unit)valuevaluevaluevalueGB/T33900一2017 -可有多个control-) ! display )value(valaealue(/data-1ype ditsplhay ！ -可有多个display--) ## record recordpoint)>value(/record_point) unit)value(/unit》 data_value)value(/data_value》 dataLtype>valuevalue(/data_value data_type)value(/data_type /rated_value》 threshold》 unmit)value(/unit》 data_value>value(/data_value value(/data_type) value(/unit》 valuevalue(/data_type》 /energy_consumption flration_tme》 unit》 alue(" /unit data_value)value(/data_value e(/data_type)》 data_type>value GB/33900一2017 )value(/data_valuey data心 value data1ype>valuevaluevalue /able_environment》 option》 unit>value(/unit》 datavalue)value(/data_value》 data_type>value(/data_type 《/option --可有多个option-) /performance -位置描述 location longitude Kunit>value(/unit) data_value>valuevalue(/data_type) /longitude latitude> unit)valueGB/T33900一2017 altitude unit>value(valuevaluevalue(/data_value dataLype>valuevalue(/data_type》 /environment》 option unit)value(/unit》 《datavalue>value(/data_value data_type)value(/data_type》 /option 一可有多个option-- ！! value(/data_value value(/data_type)》 /manufacturer price 小 unit>value(/unit data_value>value(/data_value dataL_type>value(/data_typey /price deliv ivery_date unit)value(/unit) data_xalue)xalue(/data_value) data_type)valeGB/33900一2017 /delivery_date) discount value(valuevalevalueGB/T33900一2017 附 录 A 资料性附录) 供电方式 工业仪表供电方式多种多样,包括直流供电、交流供电、,可充电电池供电,不可充电电池供电、总线 供电、非总线供电(单点供电)以及上述各种方式的组合,比如直流供电加不可充电电池供电等 供电方 式字段长度为16bits,规定了节点的有效供电电源的相关信息 供电方式编码见表A.1 表A.1供电方式编码分配表 Bitl5 Bitl4~Bitl3 Bitl2 Bitl Bitl0 Bit9~Bit0 是否可以外部外部供电直流 电池 保留 网络总线供电 用于扩展 供电 交流标识 00;无电池 0;非总线供电 0;位14一位0有效 0;外部可供电 0;外部直流供电 保留 0l 不可充电电池 1:位14位0无效 1:总线供电 1:不可外部供电 1;外部交流供电 10;可充电电池 工业仪表,尤其对于物联网,其供电类型决定了该设备的功能和应用环境,受到用户关注,故被选作 结构属性之一 工业仪表结构应用属性中的供电方式描述,除供电电压外,还包括交/直流、电池供电、总线供电等 供电方式信息 16
GB/33900一2017 录 附 B 资料性附录 外壳防护等级 任何一个电气设备都有外壳防护等级,只是一般民用产品不标注,但是工业仪表的应用范围远超出 民用范围,很多场合都需要了解外壳防护等级,特别是像室外、,地下,空天等环境下,了解外壳防护等级 都是十分重要的 本标准中外壳防护等级的编码参照了GB/T4208一2008中的规定 字段长度为8bits,EBit7一Bit4 表示防护等级,Bit3Bit0表示防水等级 外壳防护等级(IP代码)是将产品依其防尘,防止外物侵人、防水、防湿气之特性加以分级 外壳防 护等级的IP代码一般形式为IPXY,由两个数字组成;第一个数字X表示产品防尘、防止外物侵人的等 级;第二个数字Y表示产品防湿气、防水侵人的密闭程度 数字越大,表示其防护等级越高 外壳防护 等级编码见表B.1 表B.1外壳防护等级编码分配表 防护等级(数字X 编码Bit7~Bit4 防水等级数字Y 编码Bit3~IBit0 0000 0000 0没有保护 0;没有保护 1:>直径5 1;垂直滴水,水滴滴人到外壳无影响 50mm 0001 0001 2:当外壳倾斜到15"时,水滴滴人到外壳无 0010 2:>直径12.5mm 0010 影响 3:淋水,水或雨水从60"角落到外壳没有伤 33>直径2.5mm 001 00l 害影响 4;溅水,液体由任何方向泼到外壳没有伤害 4;之直径1.0mnmm 0100 0100 影响 5;防尘 5;喷水,用水冲洗没有任何伤害 0101 0l01 ;尘密 0110o 0110 6;猛力喷水,可用于船舱内环境 0111 7,可用于短时间内耐浸水(I m 8:于一定压力下长时间浸水 1000 17
GB/T33900一2017 录 附 资料性附录) 防爆型式 容易发生爆炸的场所称之为爆炸性危险场所 爆炸性危险场所由于存在着易燃易爆性气体、燕汽、 液体、可燃性粉尘或者可燃性纤维而具有引起火灾或者爆炸的危险 爆炸性危险场所按爆炸物质的物 态分为气体爆炸危险场所和粉尘爆炸危险场所两类 爆炸性混合物普遍存在于煤炭、石油、化工、纺织、 粮食加工,军工等行业的生产,加工,储运等场所,如发生爆炸则危害极大 为此,国家对应用于爆炸性危险场所的电气设备制定了GB3836.12010,针对应用于各类不同的 爆炸性危险环境的电气设备规定了防爆型式;其中气体防爆型式有:隔爆型“d”、增安型“e”,本质安全型 “;”,正压型“p",油浸型“o",充砂型“q”以及浇封型“m”;其中粉尘防爆型式有;正压型“pD”,本质安全型 “D'",浇封型“mD"以及外壳保护型“D" 防爆型式字段长度为4bits,对工业仪表的防爆性能进行描述 防爆型式编码见表C.1 表c.1防爆型式编码分配表 防爆型式编号 防爆型式类型 0000 无防爆型 隔爆型“d" 0001 001o 增安型"" 0011 本质安全型“” 0100 正压型“p” 0101 油浸型“o” 0110 充砂型"q” 011 浇封型“m” 000 正压型“pD" 00 本质安全型“iDy" 1010 浇封型"mD" 011 外壳保护型“tD" 1100lll1 保留 防爆方式对危险场所的适应性见表c.2 防爆方式对危险场所的适应性 表C.2 防爆形式 防爆措施 适用区域 序号 代号 国家标准 隔爆型 GB3836.2 隔离存在的点火源 Zonel,Zone2 增安型 GB3836.3 设法防止产生点火源 Zonel,Zone2 GB3836,4 限制点火源的能量 Zone0-2 本质安全型 限制点火源的能量 iD GB12476.4 Zonel,Zone2 18
GB/33900一2017 表c.2(续》 代号 序号 防爆形式 国家标准 防爆措施 适用区域 危险物质与点火源隔开 GB3836.5 Zonel,Zone2 正压型 GB12476.7 Zonel,Zone2 危险物质与点火源隔开 pD o Zonel,one2 GB3836.6 油浸型 危险物质与点火源隔开 充砂型 Q GB3836.7 危险物质与点火源隔开 Zonel,Zone2 GB3836.9 设法防止产生点火源 Zonel,Zone2 m 浇封型 mD GB12476.6 设法防止产生点火源 Zonel,Zone2 避免外壳与粉尘层或粉尘云 外壳保护型 IEC61241-1 Zonel,Zone2 点燃 “隔爆型”防爆型式是指把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内,其外壳 能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙,渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏,并且 不会引起外部由一种、多种气体或燕汽形成的爆炸性环境的点燃的防爆型式 “增安型”防爆型式是一种对在正常运行条件下不会产生电弧,火花的电气设备采取一些附加措施 以提高其安全程度,防止其内部和外部部件可能出现危险温度电弧和火花的可能性的防爆型式 “本质安全型”防爆型式是指通过控制设备本身能量水平,使其在正常工作或故障条件下均低于点 燃爆炸性气体的临界条件,不至产生火花或低于点燃爆炸性气体的温度,而不是通过其他方式屏蔽或阻 拦的防爆型式 “正压型”防爆型式是指在设备内部充气,保证内部保护气体的压力高于周围,避免爆炸性混合物进 人外壳,或足量的保护气体通过外壳使内部爆炸性混合物的浓度降至爆炸下限以下的防爆型式 “油浸型”防爆型式是指将电气设备或电气设备的部件整个浸在保护液中,使设备不能够点燃液面 上或外壳外面的爆炸性气体的防爆型式 “充砂型”防爆型式是指外壳内充填砂粒材料,使之在规定的使用条件下壳内产生的电弧、传播的火 焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆型式 “浇封型”防爆型式是指将整台设备或其中部分浇封在浇封剂中,在正常运行和认可的过载或认可 的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆型式 “外壳保护型”是指所有的电气设备由外壳保护以避免粉尘层或粉尘云被点燃的防爆型式 由于现有的防爆型式有11种,以后可能会出现新的防爆型式,故为防爆型式编号分配4bits,未使 用的编号顶留备用 19
GB/T33900一2017 附 录 D (资料性附录 通信方式 工业无线仪表可能工作在多个无线频段,这些频段都是国家标准和相关技术要求所规定的支持 频段 无线频段字段长度为8bits,规定了工业仪表所支持的无线频段 本标准支持的频段,参照多个标准划分为A,B,C,D,E共5部分 详见表D.1 表D.1本标准支持的频段 频段编号 频段 参照标准 314MHz316MHz 频段A 频段B 430MHz434MHz GB/T15629,152010 频段C 779MHz~787MHz 频段D 2400MHz2483.5MHz ISO/IEC'/IEEE802.15.4 频段E 470MHz510MHz 《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》 注:频段A,B,C均是适用于的频段;频段D是适用于全球的频段 对于目前支持的频段或频段组合采用的是二进制编码方式具体编码见表D,2 表D.2无线频段编码分配表 频段/频段组合编码 支持频段/频段组合 频段/频段组合编码 支持频段/频段组合 00000000 保留 00010000 ABC 00000001 00010001 ABD ABE 000000l0 B 000000l0 A 0000001 00000011 CD 00000100 00000100 ACE ADE 00000l0 00000l01 AB BCD 000001l0 00000110 0000011 AC 00000111 BCE 00001000 AD 00001000 BDE AE cDE 00001001 00001001 00001010 BC 00001010 ABCD 0000101l BD 00001011 ABCE E 00001100 00001100 ABDE 00001101 CD 00001101 AcDE 20
GB/33900一2017 表D.2(续》 频段/频段组合编码 支持频段/频段组合 频段/频段组合编码 支持频段/频段组合 00001110 CE 00001l10 BCDE 000o11m DB 00001l11 ABcDE 00100000~1l11111o 1lllll11 保留 该字段无效 该域采取的编码方案具有较好的可扩展性,为可能添加的新频段预留编码