全分布式工业控制网络第4部分：异构网络技术规范

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国家标准 GB/36417.4一2018 全分布式工业控制网络 第4部分:异构网络技术规范 Fuly-distributedindustrialcomtronetwork一 Part4:Heterogeneousnetworktechniealspecification 2018-06-07发布 2019-01-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T36417.4一2018 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 缩略语 5 异构网络接口要求 异构网络通信模型 6.1概述 6.2集成模型 6.3互连模型 异构网络通信技术规范 参考文献
GB;/T36417.4一2018 前 言 GB/T36417《全分布式工业控制网络》分为4个部分 第1部分:总则; 第2部分:术语 第3部分:接口通用要求; 第4部分:异构网络技术规范 本部分为GB/T36417的第4部分 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本部分由机械工业联合会提出 本部分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 本部分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,中车青 岛四方机车车辆股份有限公司、广州科学院沈阳自动化研究所分所、罗克韦尔自动化()有限公 司.深圳万讯自控股份有限公司、电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司,东北大学、东风设计 研究院有限公司,重庆邮电大学、工程物理研究院动力部,菲尼克斯电气(南京)研发工程中心有限 公司、西门子()有限公司、上海自动化仪表有限公司、施耐德电气()有限公司、云南云电同方科 技有限公司,电信股份有限公司上海研究院、陕西鼓风机(集团)有限公司、东莞思谷数学科技有限 公司、上海斗文计算机系统集成工程有限公司、航空工业集团公司北京航空精密机械研究所、贝加 莱工业自动化()有限公司 本部分主要起草人;于海斌、曾鹏、刘阳、李栋、俞雪婷、柳晓菁、曲峰、苑明哲、华豁、成继勋、张晋宾、 姚红良,游和平,黄庆卿、魏曼,李云、张龙、许斌、张庆军、王勇、张玉龙,邓安明,王艺、常洁、肖金超 路建强、王瑜辉、楼志斌、周才池、李静、王谨秋
GB;/T36417.4一2018 全分布式工业控制网络 第4部分:异构网络技术规范 范围 GB/T36417的本部分规定了全分布式工业控制网络中异构网络接口要求、异构网络通信模型,异 构网络通信技术规范 本部分适用于离散制造行业和过程行业的全分布式工业控制网络的规划和构建 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/T20720.1一2006企业控制系统集成第1部分;模型和术语 GB/T36417.1一2018全分布式工业控制网络第1部分;总则 GB/T36417.2一2018全分布式工业控制网络第2部分;术语 GB/T36417.3一2018全分布式工业控制网络第3部分;接口通用要求 术语和定义 GB/T36417.22018界定的以及下列术语和定义适用于本文件 为便于使用,以下重复列出了 GB/T36417.2一2018中的一些术语和定义 3.1 节点 n0de 在网络中,将其连接到一个或多个其他实体的实体 [GB/T5271.18一2008,定义18.01.02] 3.2 网络拓扑networktopology 对网络中的分支和节点的略图式安排 [GB/T5271.18一2008,定义18.01.04] 3.3 分布式网络 distributednetwork -种分布式计算网络系统,具有较高的可靠性,且网络易于扩充 [GB/T36417.2一2018,定义2.6] 3.4 工业控制系统indlwstrial controlsystem;ICs 由计算和工业控制主机、装置和设备组成的系统,将它们集成在一起来控制工业生产、传输或分配 过程 注1:在本部分中,ICS代表自动化系统,具有监督、控制和数据采集(SCADA)功能 注2;改写GB/T36417.2一2018,定义2.7
GB/T36417.4一2018 3.5 工业控制网络industrialeontrolnetwork;ICN 连接ICS设备的网络，一个工厂可能同时存在不同的ICN,他们可能与远程设备和工厂外部资源相 连接 [GB/T36417.2一2018,定义2.8] 3.6 全分布式工业控制网络fulldistributedindustrialcontrolnetwork 连接分布在企业/工厂不同地点(如车间、工段、单元等)的ICS设备,用于完成控制包括现场回路 控制)、监测和管理的信息交互,满足工业应用确定性、可信性、安全性要求的工业控制网络 [GB/T36417.2一2018,定义2.12] 缩略语 下列缩略语适用于本文件 ERP:;企业资源计划EnterpriseResourcePlanning FI;现场总线接口(FieldbusInterace' 1CN;工业控制网络(IndustryControlNetwork 1Cs;工业控制系统(IndustrialControlSystenm) OPC;用于过程控制的对象连接与嵌人(ObjectLinkingandEmbeddingforProcessControl sCADA;数据采集与监视控制系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition) 异构网络接口要求 5 异构网络的接口要求应符合GB/3617.3一2018第6章的规定 异构网络通信模型 6 6.1概述 全分布式工业控制网络中异构网络的数据通信根据网络确定性时延的要求强弱,区分为集成和互 连两种方式 示例1集成方式适用于确定性时延要求较弱的自动化应用场合,如各异构网络终端设备与ERP系统”应用的 通信 示例2:互连方式适用于确定性时延要求较强的工厂自动化应用场合,如全分布式工业控制网络中异构各子网或终 端间数据通信 6.2集成模型 异构网络集成模型如图1所示 异构网通过集成服务器实现数据信息的集成和共享
GB;/T36417.4一2018 集成服务器 网络1 网络2 异构工业控制网络集成模型 异构网络1和网络2分别与集成服务器相连,异构网络将需要集成和共享的数据发布至集成服务 器,集成服务器对数据进行存储和维护,其他应用则通过通用协议(如OPC,web服务)从集成服务器获 取异构网络1和2中的信息 以典型的应用OPC为例,集成服务器作为OPC服务端,其他应用作为 OPC客户端,通过OPC协议获取异构网络中的集成数据信息 6.3互连模型 异构网络互连模型示例结构如图2所示 网络1 网络2 主站1" 主站2 从站1-1 从站2-l 协议转换器 从站1-2 从站2-2 网络1通信接口 网络2通信接口 从站1-" 从站2-n 注:网络1为环网,网络2为线型网络,仅用以表达网络1和网络2是异构,在实际中不仅限于该两种类型网络 图2异构工业控制网络互连模型 异构网络中,异构子网通过网关互连 网关包括网络通信接口和协议转换器 网关通过两个或多 个通信接口分别接人每个异构网络,参与每个异构网络的组态和通信 协议转换器使用符合各异构网 络从站标准的芯片或软件定义的方式构成,用于识别、解析和转换各异构网络信息 异构网络的信息通 过网络通信接口进人网关中,发送给协议转换器,协议转换器识别该网络的协议,解析其数据内容,转换 成其他异构网络的协议,发送到其他异构网络中,从而实现两个或多个异构网络的互连 网关是实现全分布式工业控制网络互连的桥梁,是将两个或者两个以上的网络、终端设备进行连 接,进行数据传输以及转发,屏蔽了不同的通信协议、数据格式或者语言
GB/T36417.4一2018 异构网络通信技术规范 全分布式工业控制网络架构见GB/T36417.1一2018第5章,根据全分布式工业控制网络类型不 同,异构网络技术表现为不同的形式 如图3所示为全分布式工业控制网络类型I的异构网络通信示意图 Level4 网络1 Leel3 网络2.2 网络2.1 最 台E 二 Lee2 网络 网络 网络 网络 接口 接口 3.1 3.2 3.3 3.4 Level1 leel0 全分布式工业控制网络类型 SA95层次模型 图3类型I异构网络通信示意图 类型I的全分布式工业控制网络分为三层,根据所处的网络分层不同,异构网络采用不同的技术 规范 对于第三层中异构网络(如图3中的网络3.和网络3.2)通信,宜采用互连模型进行信息的通信 通信协议一般为现场总线、工业以太网、工业无线,具体协议见GB/T36417.l一2018中表1 对于第三层和第二层异构网络(如图3中的网络3.1和网络2.1)跨层通信,宜根据具体的通信确定 性时延要求选择互连/集成模型进行信息的通信 互连模型的通信协议宜采用但不限于工业以太网、工 业无线,集成模型的通信协议宜使用通用网络协议,如基于TCPP的通信协议 对于第二层和第一层的异构网络(如图3中的网络2.1和网络2.2,网络2.1和网络1)通信,宜采用 集成模型进行信息的通信,通信协议使用通用网络协议,如基于TCP/IP的通信协议 如图4所示为全分布式工业控制网络类型I的异构网络通信示意图
GB;/T36417.4一2018 L.evel4 网络1 Level3 接口 网络2.1 网络2.2 Level2 Level1 Level0 全分布式工业控制网络类型 sA95层次模型 图4类型异构网络通信示意图 类型全分布式工业控制网络分为两层,根据所处的网络分层不同,异构网络采用不同的技术 规范 对于第二层中异构网络(如图4中的网络2.l和同络2.2)通信,宜采用互连模型进行信息的通信 通信协议宜采用但不限于工业以太网、工业无线,具体协议见GB/T36417.1一2018中表1 对于第二层和第一层异构网络(如图4中的网络1和网络2.1)跨层通信,宜根据具体的通信确定性 时延要求选择互连/集成模型进行信息的通信 互连模型的通信协议宜采用但不限于工业以太网、工业 无线,集成模型的通信协议宜采用通用网络协议,如基于TCP/IP的通信协议 对于第一层的异构网络通信,宜采用集成模型进行信息的通信,通信协议使用通用网络协议,如基 于TCP/IP的通信协议 全分布式工业控制网络类型Im的异构网络通信示意见图5 Leve4 Level3 接口 网络1 网络2 Leve2 Leve1 全分布式工业控制网络类型 Level0 SA95层次模型 图5类型皿异构网络通信示意图
GB/T36417.4一2018 类型皿全分布式工业控制网络采用完全扁平化的网络架构,全部分层网络融合在同一个网络中 对于类型的异构网络(如图5中的网络1和网络2)通信,宜根据通信确定性时延要求选择互连 集成模型进行信息的通信
GB;/T36417.4一2018 参 考文献 [1]GB/T5271.18一2008信息技术词汇第18部分;分布式数据处理

全分布式工业控制网络第4部分：异构网络技术规范GB/T36417.4-2018

全分布式工业控制网络是指利用先进的计算机网络技术，以工业以太网（Industrial Ethernet）、现场总线（Fieldbus）、串口通信等为基础，构建起一个基于互联网技术的、覆盖整个工业过程的控制系统网络。与传统的工业控制系统不同，全分布式工业控制网络具有开放性、可扩展性、智能化等特点，可以实现对各个工业设备的远程监控和控制。

但是，由于全分布式工业控制网络是一个高度复杂、庞大的系统，其中涉及到的设备种类、通信协议、数据格式等各方面都有很大差异，因此要保证其稳定运行需要采用一些特殊的技术手段。异构网络技术便是其中之一，它可以实现在全分布式工业控制网络中同时使用多种不同的网络技术，以解决设备之间互联互通的问题。

GB/T36417.4-2018《全分布式工业控制网络第4部分：异构网络技术规范》是国家标准委员会发布的关于异构网络技术的标准规范。该标准规定了全分布式工业控制网络中异构网络技术的基本概念和原则，提出了异构网络的分类方法和实现方式，详细阐述了异构网络的架构和通信协议等方面的内容。

在异构网络的分类方面，GB/T36417.4-2018将异构网络分为三类：平级互连型、嵌套型和混合型。平级互连型指的是通过网关实现不同类型网络之间的数据转换和传输；嵌套型则是将不同类型网络按照层次结构排列，通过层间网关实现数据传输；混合型则是将平级互连型和嵌套型相结合，形成一种更为灵活、高效的异构网络架构。

此外，GB/T36417.4-2018还规定了异构网络中的通信协议应该符合哪些标准要求，以及如何保证异构网络的安全性和可靠性等方面的问题。这些规范的制定和实施可以有效地提高全分布式工业控制网络的稳定性和可靠性，使其能够更好地适应现代工业生产的需求。

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