GB/T39483.2-2020
橡胶塑料注射成型机接口第2部分：数据交换接口
Rubberandplasticsinjectionmouldingmachine—Interface—Part2:Dataexchangeinterface
- 中国标准分类号（CCS）G95
- 国际标准分类号（ICS）71.120;83.200
- 实施日期2021-11-01
- 文件格式PDF
- 文本页数351页
- 文件大小30.30M
以图片形式预览橡胶塑料注射成型机接口第2部分：数据交换接口
橡胶塑料注射成型机接口第2部分：数据交换接口
国家标准 GB/39483.2一2020 橡胶塑料注射成型机接口 第2部分:数据交换接口 machine Rubherandplastiesinjeetionmoulding" nterface一Part2:Dataexchangeinterface 2020-12-14发布 2021-11-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB;/T39483.2一2020 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 基础协议 4.1Modbus 4,l.1 总体概述 4.1.2 总体规范 4.2OPCDA 4.2.1数据访问基本原理 OPC概览 .. 4,2.2 OPCDA适用范围 l6 4.2.3 -般的OPCDA体系结构与组成 l6 4,2.4 (OPCDA数据访问架构的伴随规范 4,2.5 4.2.6对象和接口综述 服务端的地址空间和配置 4,2.7 18 应用级别服务端和网络节点选择 19 4,2.8 4.2.9同步和串行问题 19 4.2.10永久存储过程 4.3OPcUA 19 4.3.1OPCUA基础协议 19 4.3.2OPCUA通用数据类型 20 数据接口 84 5.1MES接口 84 5.1.1OPCDA的MES接口 84 5.1.2OPCUA的MES接口 125 5.2外围装置接口 139 139 5.2.1模温机接口 5,2.2冷水机接口 171 5.2.3 187 上料机接口 199 5.2.4 干燥机接口
GB/T39483.2一2020 212 5.2.5机械手接口 5.2.6磁性模板接口 253 5.2.7换模台接口 264 5.2.8热流道装置接口 277 298 5.2.9ILsR喂料系统接口 314 5.2.10能耗表接口 5.2.1l1 332 双色机转盘接口 344 附录A资料性附录OPCDA数据类型 346 附录B资料性附录OPCUA数据类型
GB;/T39483.2一2020 前 言 GB/T39483《橡胶塑料注射成型机接口》分为两个部分 -第1部分:机械和电气接口; 第2部分:数据交换接口 本部分为GB/T39483的第2部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本部分由石油和化学工业联合会提出
本部分由全国橡胶塑料机械标准化技术委员会(SAC/TC71)归口
本部分起草单位:海天塑机集团有限公司博创智能装备股份有限公司、广东伊之密精密注压科技 有限公司余姚华泰橡塑机械有限公司,泰瑞机器股份有限公司、东华机械有限公司、宁波力劲机械有限 公司、宁波海星机械制造有限公司,北京橡胶工业研究设计院有限公司、国家塑料机械产品质量监督检 验中心、塑料机械工业协会
本部分主要起草人;焦晓龙、卓宏洽、黄土柴、牛建文、葛福炯、魏建鸿、严厚明,石则满陈凯定 何成,王更新、郑吉,李春熊
GB;/T39483.2一2020 橡胶塑料注射成型机接口 第2部分数据交换接口 范围 GB/T39483的本部分规定了用于橡胶塑料注射成型机的基础协议和数据接口,涵盖了下列内容 术语、定义和缩略语
基础协议,包括Modbus的基础协议.OPCDA的基础协议.OPCUA的基础协议和通用数据 类型
数据接口,包括以oPCDA基础协议为基础的注射成型机与MES之间的数据接口;以OPc UA基础协议为基础的注射成型机与MES之间的数据接口;以Modbus基础协议为基础的注 射成型机与外围装置之间的数据接口;以OPCUA基础协议为基础的注射成型机与外围装置 之间的数据接口
外围装置包括模温机,冷水机、上料机、干燥机、机械手、磁性模板,换模台、 热流道装置,L.SR(液体硅胶)喂料系统能耗表、双色机转盘
本部分适用于各类橡胶塑料注射成型机
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/T19582.2基于Modbus协议的工业自动化网络规范第2部分;Modbus协议在串行链路 上的实现指南 GB/T19582.3基于Modbus协议的工业自动化网络规范第3部分;Modbus协议在TCP/IP 上的实现指南 GB/T33863.1oPC统一架构第1部分;概述和概念 GB/T33863.2一2017OPC统一架构第2部分;安全模型 GB/T3386a.3OPC统一架构第3部分;地址空间模型 0PC统一架构第4部分服务 GB/T33863.4 GB/T33863.5oPC统一架构第5部分;信息模型 6 GB/T33863 OPC统一架构第6部分:映射 GB/T33863.7OPC统一架构第7部分;行规 GB/T33863.8OPC统一架构第8部分;数据访问 术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 GB/T33863.1~GB/T33863.8和GB/T19582.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件
为 了便于使用,以下重复列出了GB/T33863.lGB/T33863.8和GB/T19582.2中的一些术语和定义
GB/T39483.2一2020 3.1.1 地址空间 AddressSpace OPCUA服务器中对客户端可见的信息集合 [GB/T33863.1一2017,定义3.2.1] 3.1.2 Alarm 报警 与通常需要确认的状态条件相关的事件类型 [GB/T33863.1一2017,定义3.2.2] 3.1.3 模拟项 analogltem 表示连续变化物理量的数据项
[CGB/T33863.8一2017,定义3.1.幻 3.1.4 应用层 applicationlayer 为用于通信的应用程序和用于消息传输的底层网络提供接口
3.1.5 Attribute 属性 节点(Node)的原始特征
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.3] 3.1.6 可用性 Availability 系统无阻碍运行的能力
[GB/T33863.22017,定义3.1.10] 3.1.7 波特率 baudrate 每秒钟传送的码元符号的个数
注它是衡量数据传送速率的指标,用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示 3.1.8 浏览名 brOwsename OPCUA为地址空间中的节点创建的不同于节点ID的标识符 注浏览名无法明显标识一个节点
不同节点可能具有相同的浏览名
它们可用于在两个节点之间创建浏览路径 或定义标准属性
3.1.9 Certifieate 证书 描述客户端和服务器能力的带数字签名的数据结构 [GB/T33863.1一2017,定义3.2.打 3.1.10 客户端 Client 向符合IEC62541系列标准规定的oPCUA服务器发送消息的软件应用
[GB/T33863.12017,定义3.2.5]
GB;/T39483.2一2020 3.1.11 复杂数据Complexdata 由多个原始数据类型的元素组成的数据 [[GB/T33863.1一2017,定义3.2.87 3.1.12 Condition 条件 可导致事件发生的通用项
[[GB/T33863.1一2017,定义3.2.6 3.1.13 一致性单元 ConformanceUni 可作为单个实体进行测试的特定功能集
[GB/T33863.72017,定义3.1.2] 3.1.14 菊花链拓扑 daisychaintopology 拥有为星状基础的网络,用以增加更多的计算机到网络的最简易方法,或串列下一个连接每台的计 算机,如同菊花的花瓣一样
3.1.15 数据项 dataltem 链接到任意的,实时自动化数据,即表示当前有效信息的数据
[GB/T33863.8一2017,定义3.1.1 3.1.16 死区 Deadand 值发生改变但不会触发数据改变通知的允许范围
注当提前为变量分配死区时,死区可用作滤波器,避免噪声信号不必要地更新客户端
本部分定义了绝对死区 AbsoluteDeadland)作为通用滤波器
IC6254l-8定义了附加死区滤波器
[GB/T33863.4一2017,定义3.1.1] 3.1.17 发现Discery OPCUA客户端获取OPCUA服务器信息的过程,包括端点和安全信息
[[GB/T33863.1一2017,定义3.2.9] 3.1.18' 驱动器 Driver 发生器或发送器
[GB/T19582.2一2008,定义] 3.1.19 工程单位Eneinernelnis 表示连续变化的物理量的模拟项的度量单位如长度、质量,时间,温度).
[[GB/T33863.8一2017,定义3.1.4] 3.1.20 事件Event 用于描述系统或系统组件内某些重要发现的通用项
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.10
GB/T39483.2一2020 3.1.21 事件通知者EentNotifier 特定节点的特殊属性,该特定节点被标识为可以被客户端订阅以接收事件发生的通知
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.1l1 3.1.22 handle 句柄 -种特殊的智能指针
注:应用程序可以通过句柄来引用其他系统(如数据库、操作系统)所管理的内存块或对象
一个OPC句柄用来聚 合接口相抛供oPC自动化接口的额外的条目功能
3.1.23 信息模型 lnformatiommode 定义、特征化、关联给定系统或一组系统的信息资源的组织框架
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.12] 3.1.24 itemm 条目 由数值、性质和时间戳组成的表示同服务端的数据源连接
3.1.25 映射 Mapping 规定如何用特定技术实现OPCUA特征
[GB/T33863.62017,定义3.1.2] 3.1.26 主站 master”statio 在基本方式链路控制中,在接到一个请求后,保证将数据传送到一个或多个从站去的数据站 3.1.27 消息 Message 客户端和服务器传递的数据单元,用于表示特定的服务请求和响应
[GB/T33863.12017,定义3.2.13] 3.1.28 方法Method 可随时调用的软件功能,它是对象的一个组成部分 [GB/T33863.12017,定义3.2.14] 3.1.29 名称过滤器namefilter 通过名称过滤列表项目,可用于减少列表长度或用于针对性搜索
3.1.30 名字空间namespaee 唯 -识别的一套名字,用于区分不同的地方相同命名的变量,对象,方法等
3.1.31 节点Node 地址空间的基础组件
[GB/T33863.12017,定义3.2.16]
GB;/T39483.2一2020 3.1.32 节点类NodeClass 地址空间中节点的类别
[[GB/T33863.12017,定义3.,2.17 3.1.33 节点IDnodeID OPCUA为地址空间中的节点创建的可以明显标识各个节点的标识符
3.1.34 通知Notifieation 用于宣布发现一个事件或一个改变的属性值的数据的通知项
通知在通知消息(NotificationMe sage)中发送
[[GB/T33863.1一2017,定义3.,2.187 3.1.35 对象Object 表示系统的物理或抽象元素的节点 [GB/T33863.l2017,定义3.2.201 3.1.36 对象实例object Instance 对象的同义词
[[GB/T33863.1一2017,定义3.2.21 3.1.37 对象类型ojetIype 表示对象的类型定义的节点 [[GB/T33863.12017,定义3.2.22] 3.1.38 物理接口plystealinmterha ace 系统中不同设备与部件之间的硬件接口
3.1.39 物理层physieallayer 计算机网络OsI模型中最低的一层
3.1.40 行规Profile 服务器可声称符合性的一组特定能力
每个服务器可以声称符合多个行规
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.237 3.1.41 程序pugram 可执行的对象,当调用时立刻返回一个响应,指示执行已启动,然后在调用过程中通过客户端已标 识的订阅返回中间和最终结果
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.24们 3.1.42 特性Prwpersy 用于HasProperty引用的目标节点的变量,它描述了节点的特征
GB/T39483.2一2020 [GB/T33863.3一2017,定义3.1.7] 3.1.43 引用Reference 从一个节点到另一个节点的明确关系(一个命名指针 [GB/T33863.12017,定义3.2.25 3.1.44 根节点RotNode 层次结构中起始节点或顶层节点
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.27 3.1.45 中继器RPrepeater 工作在物理层上的连接设备
3.1.46 串行链路seriallink 信息的各位数据被逐位按顺序传送的线路
注:适用于远距离通信,但传送速度较慢 3.1.47 服务器Server 执行IEC62541系列标准规定的服务的软件应用
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.28 3.1.48 服务Service OPCUA服务器中客户可随时调用的操作
[[GB/T33863.1一2017,定义3.,2.29] 3.1.49 会话Sessiom 客户端和服务器间长期运行的逻辑连接
[GB/T33863.12017,定义3.2.31 3.1.50 从站slavestationm -种由主站选择用以接受数据的数据站
3.1.51 报文text 网络中交换与传输的数据单元,即站点一次性要发送的数据块
注报文包含了将要发送的完整的数据信息,长度不限
3.1.52 变量Variable 包含变化值的节点
[GB/T33863.1一2017,定义3.2.33 3.1.53 变量类型variableIype 表示变量的类型定义的节点
GB;/T39483.2一2020 [GB/T33863.3一2017,定义3.1.11] 3.1.54 看门狗watchdog 程序开始运行后即开始倒计数的一种计数器
注，如果程序运行正常,过一段时间CPU应发出指令让看门狗复位,重新开始倒计数
如果看门狗减到0就认为 程序没有正常工作,强制整个系统复位
3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件 ADU;应用数据单元(ApplicationDataUnit); AsCI.美国国家信息交换标准编码(AmericanStandardCodeforlnformationl lnterchange); AwG;美国线规AnmericeawireGauge); BLOB;二进制大对象(BinaryLargeObject) cOM;组件对象模型(ComponentObjeetModel) CRC:循环冗余校验(CyclieRedundaneyCheck) CsV;逗号分隔值(Comma-SeparatedValues); DA:数据接人(DataAccess):; DcCONM;分布式组件对象模式(DhistributedComponentObjeetModel); Cs,分布式控制系统(DistributedControlsystem); DHCP:动态主机配置协议(DynamicHostConfigurationProtocol); DST:夏令时(DaylightSavingTime); DX;数据交换(DataExchange) EIA/TIA-232:数字终端设备和数据电路终端设备间使用串行二进制数据交换的接口(Electronic ndustriesAssoeiation/TelecommunieationslIndustriesAssoeiation); EU;工程单位(EngineeringUnit) EXE;可执行(Executable); HMI:人机接口IHluman-MachineInterface); HRD:热流道装置(HotRunnerDevice); I/O;输人/输出(Input/Out utput); DL接口定义语言(nterfaceDefinittionlLanguage); MM;注射成型机(InjectionMouldingMachine); P;互联网协议(InternetProtocol) IsO;国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization); LDS:液态硅胶喂料机(LSRDosingSystem); L.SR:液态硅胶(LiquidsiliconeRubber); MES;制造执行系统(Ma lanufaeturingExeeutionSystem): MMI;多媒体交互系统(Multi-Medialnterface); OLE;对象连接与嵌人(ObjeetLinkingandEmbedding); OPC;用于过程控制的对象连接与嵌人(oLEforProcessControl); s;.开放式系统互联(om nSystemInterconnection); PDU;协议数据单元(ProtocolDataUnit); ivative PID;比例积分微分(Proportion-lntegralDerm
GB/T39483.2一2020 Controller); PLC;可编程逻辑控制器(ProgrammingL.ogic RJ45;标准8位模块化接口(RegisteredJack45): RS232:EIA/TIA-232标准RecommendedStandard232); RS485:EIA/TIA-485标准(RecommendedStandard485); RTU;远程终端控制系统(Re mlUnmn) RemoteTerminal SCADA;数据采集和监控(SupervisoryControlAndDataAcquisition); SMP;对称多处理(SymmetricalMulti-Processing); TCD;模温机(TemperatureControlDeviees); TCP传输控制协议(TransportControlProtocol); UA;统一架构(UnifedArchitecture); URI:统一资源标识符UniformResourceldentifier); UIC;协调世界时(CoordinatedUniversalTime); XML;可扩展置标语言(ExtensibleMakeupLanguage) 基础协议 4.1Modbus 4.1.1 总体概述 Modbus是0SI模型第7层上的应用层报文传输协议(见图1),它在连接至不同类型总线或网络的 设备之间提供客户机/服务器通信
通过下列方式实现Modbu、通信 -以太网上的TCP/IP,见GB/T19582.3 各种介质(有线:EIA/TIA-232-E、IA-422、EIA/TIA-485-A;光纤、无线等上的异步串行 传输 -ModbusPlus(Modbus十或MB+),一种高速令牌传递网络
MMolhus应用层 基于TCP的Modhus TCP I 其他 EthernetII/802.3 Mxlhus+/Dc 主站/从站 EIATIA-232或 以太网 其他 物理层 物理层 EIM/TIA-485 图1Modbus传输协议
GB;/T39483.2一2020 4.1.2总体规范 4.1.2.1协议 Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元(PDU)
特定总线或网络上的 Modbus协议映射能在应用数据单元(ADU)上引人一些附加字段,见图2 AD 附加地址 功能码 数据 差错校验 U 图2通用Modbus帧 Modbus应用数据单元由启动Modbus事务处理的客户机创建
功能码向服务器指示将执行哪种 操作
Modbus应用协议建立了客户机启动的请求格式
用一个字节编码Modbus数据单元的功能码字段
有效的码范围是十进制1一255(128~255保留 用于异常响应)
当从客户机向服务器设备发送报文时,功能码字段通知服务器执行哪种操作
功能码 “o”无效
可向一些功能码加人子功能码来定义多项操作
当服务器对客户机响应时,它使用功能码字段来指示正常(无差错)响应(见图3)或者出现某种差 错(称为异常响应),见图4
对于正常响应,服务器仅复制原始功能码 客户机 服务器 启动请求 功能码 数据请求 执行操作 启动响应 功能码 数据响应 接收响应 图3Modbus事务处理(无差错 客户机 服务器 启动请求 功能码 数据请求 在操作中检测差错 启动差错 异常功能码 异常码 接收响应 图4Modbus事务处理(异常响应》
GB/T39483.2一2020 Modbus最初在串行链路上的实现(最大RS232/RS485ADU=256字节)限制了ModbusPDU的 长度
因此,对串行链路通信来说,ModbusPDU=256字节一服务器地址(1字节)-CRc2字节)- 253字节
从而RS232/RS485ADU=253字节十服务器地址(1字节)+CRc(2字节)=256字节
Modbus协议定义了三种PDU
它们是 Modbus请求PDU,mbreq_pdus Modbus响应PDU,mbrsp_pdu Modbus异常响应PDU,mb_excep-rsp-pdu. 4.1.2.2物理层 4.1.2.2.1概述 在物理层,串行链路上的Modbus系统可使用不同的物理接口(RS485,RS232)
最常用的物理接 口是EIA/TIA485(也称RS485标准)二线制接口
由于RS232存在通信距离近等缺点,本部分采用 最常用的EIA/TIA485(也称RS485标准)二线制接口
4.1.2.2.22线Modhs定义 Modbus在串行链路上的解决方案应依照EIA/TIA485标准实现“2线”电气接口 在这个2线总线上,在任何时候只有一个驱动器有权发送信号
实际上,还应使用第三条导线将总线上所有设备相互连接:公共端
图5显示了通用2线抓扑结构
5v 上拉电阻 平衡双绞线 下拉电阻 公共端 tD1 AUD2 图5通用2线拓扑结构 2线Modbus电路定义见表1
表12线odbus电路定义 在电路上要求的 在设备上EIA/TA-485 设备 描述 要求的 要求的 在ITr上 在ldv上 收发器端子,U电压 D1 I/0 B/B’ D U1>U0,对于二进制I[oFF]状态》 10
GB;/T39483.2一2020 表1(续 在电路上要求的 在设备上EIA/TIA-485 设备 描述 要求的 在1Tr上 在ldv上 要求的 收发器端子,U0电压 D0 D0 I/O A/A" (0>U1,对于二进制o[oN]状态 公共端 C/C 公共端 信号和可选电源的公共端 4.1.2.2.3EIA/TIA485多点系统要求 4.1.2.2.3.1无中继器情况下,最大设备数量 在没有中继器的RS485Modbu、系统中,最多允许有32个设备
与下列项目有关 所有可能的地址; 设备使用的RS485单元负载总量; 需要的线路极性偏置 RS485系统可容纳许多设备
有些设备在没有中继器情况下允许在设备数大于32个的 RS485Modbus串行链路上运行
在这种情况下,应在这个Modbus设备文件中说明没有中继器时能允许接多少个这类设备
也可在两个重负载的RS485Modbus之间使用中继器
4.1.2.2.3.2拓扑结构 没有配置中继器的RS485Modbus有一个与所有设备直接连接(菊花链拓扑)或通过短分支电缆连 接的干线电缆
干线电缆,又称总线,可能很长
它的两端应接线路终端
也可在多个RRS485Modbus之间使用中继器
4.1.2.2.3.3长度 应限制干线电缆的端到端长度
最大长度与波特率,电缆(规格、电容或特性阻抗),菊花链拓扑上 的负载数量以及网络配置(2线或4线制)有关
对于最高波特率为9600bit/2,AwG26(或更粗)规格 的电缆来说,其最大长度为100m
分支不应超过20m
如果使用"个分支的多端口分支器,每个分 支最大长度应限制为40m除以n
4.1.2.2.3.4接地形式 应将“公共端”电路(信号与可选电源的公共端)直接连接到保护地上,最好是整条总线单点接地
通常,该点可选在主站上或其分支器上
4.1.2.2.3.5线路终端 沿线路传播的信号遇到阻抗不连续时.会在传输线路中产生反射
为了使从Rs185电缆端的反射 最小,要求在总线接近两端处放置线路终端
1
GB/T39483.2一2020 由于传播是双向的,故在线路两端配置终端是非常重要的,但是,在一个无源D0-D1平衡线对上放 置的线路终端不允许超过2个
也不允许在分支电缆上放置任何线路终端
每个线路终端应连接在平衡线D0和D1的两条导线之间
线路终端可是150Q(0.5w)的电阻
当双绞线应进行极性偏置时,较好的选择是使用1nF电容(最低10V)与120Q(0,25w)电阻 串联
4.1.2.2.4机械接口 图6为2线Modbus中使用的RJ45连接器(要求的插脚引线)
前视 设备端-孔连接器 顶视 公共端 0 D1 图6J45连接器 图7为9针D型连接器
针连接器前视 孔连接器前视 图79针D型连接器 4.1.2.3数据编码 Modbus使用最高有效字节在低地址存储的方式表示地址和数据项
这意味着当发送多个字节 时,首先发送最高有效字节
例如 寄存器大小值16位,Oxl234,发送的第一字节为0x12,然后0x34
4.1.2.4Modlbhus数据模型 Modbus的数据模型是以一组具有不同特征的表为基础建立的
4个基本表见表2. 表2Modbs数据模型4个基本表 基本表 对象类型 访问类型 注释 离散量输人 单个位 只读 1/O系统可提供这种类型的数据 线圈 读写 单个位 通过应用程序可改变这种类型的数据 12
GB;/T39483.2一2020 表2(续 对象类型 访问类型 注释 基本表 输人寄存器 16位字 只谈 I/O系统可提供这种类型的数据 保持寄存器 16位字 读写 通过应用程序可改变这种类型的数据 4.1.2.5odbus串行链路协议 4.1.2.5.1 概述 Modbus串行链路协议是一个主从协议
在同一时间,总线上只能有一个主站,和一个或多个(最 多247个)从站
Modbus通信总是由主站发起
当从站没有收到来自主站的请求时,不会发送数据
从站之间不 能相互通信
主站同时只能启动一个Modbus事务处理
主站用两种模式向从站发出Modbus请求 -单播模式,主站寻址单个从站
从站接收并处理完请求之后,向主站返回一个报文(一个“应 答”)
在这种模式下,一个Modbus事务处理包含2个报文;一个是主站的请求,另一个是从 站的应答
每个从站应有唯一的地址(1一247).这样才能区别于其他站独立地被寻址
广播模式,主站可向所有的从站发送请求
对于主站发送的广播请求没有应答返回
广播请 求应是写命令
所有设备应接受广播方式的写命令
地址0被保留用来识别广播通信
4.1.2.5.2Modbus寻址规则 Modbu、寻址空间由256个不同地址组成,见表3
地址0为广播地址
所有从站应识别广播地址
表3Modbus寻址空间 1247 248255 从站地址 广播地址 保留 4.1.2.5.3主站/从站通信时序图 主站/从站通信时序见图8
13
GB/T39483.2一2020 分折应答井准备 后续数据交换 回转延迟 响应超时 等待 等待 主站 广插 请求 请求 至从站1 至从站N 错误 从站1 应答 请求处理 从站N 无应答 从站同时执行命令 物理链路 时间 数据交换E 数据交换 数据交换n 注1:请求、应答、广播阶段的持续时间与通信特征长度和吞吐量)有关
注2:等待和处理阶段的持续时间与从站应用所需的请求处理时间有关
图8主站/从站通信时序图 4.1.2.5.4两种串行传输模式 定义了两种申行传输模式;RTU模式和ASCII模式
定义了链路上串行传送报文的位内容
它确定了信息如何打包为报文和如何解码
在Modbus串行链路上,所有设备的传输模式(及串行口参数)应相同
用户应将设备设置成所期望的模式;RTU或AsC模式
默认设置应为RTU模式
4.2OPCDA 4.2.1数据访问基本原理 数据访问的基本原理是,以OPCDataAccessCustomInterfaceSpecifieationVersion3.0为基础 包括OPCDA数据访问和涵盖OPCDA数据访问主题相关的细节内容
另外的主题包括windows NT、UNIcODE、线程模式等内容可参考OPC概述资料
4.2.2oPC概览 OPccoM组件和它们的接口通过oPCDA服务器的实现
一个OPCDA客户端能连接到不同 开发商开发的一个或多个OPCDA服务端上
见图9
14
GB;/T39483.2一2020 0PC服务端 供应商A 0PC服务端 we客户嘴 供应商B OPC服务端器 供应商C 图goPc客户端 不同的开发商提供不同的OPCDA服务端开发商提供的代码决定了每个服务端访问的设备和数 据、数据名称,以及服务端访问的物理数据的细节,见图10. OPC服务端 供应商A oC服务端 0PC客户端# OPC客户端#2 供应商B oRC服务端 供应c 0PC客户端#3 图10客户端/服务端关系 在比较完善的体系中,一个OPCDA服务端可由多个对象组成服务端(Server)、组(Group)、条目 Item)
OPCDA服务端对象提供服务端的信息,并作为容器为组对象服务
OPCDA组对象提供组 的信息,以及组织OPCDA条目的逻辑机制
OPCDA组对象为客户端组织数据提供了一个方式
例如,组可用一个特别的操作展示来表示条 目
相应的数据能被读取或写人
客户端与组里的条目之间的异常连接可被创建或取消
oPcCDA 客户端可配置OPCDA服务端的数据更新速率 在每一个组里,客户端可定义一个或多个OPCDA条目,见图11. 组 条 条目3 图11组/条目关系 OPCDA条目表示同服务端的数据源连接
从自定义的接口来看，一个OPCDA条目不能被OPC DA客户端理解为一个对象
因此,没有为OPCDA条目定义的接口
所有对OPCDA条目的访问都 是通过OPCDA组对象来实现的，组对象包含了OPCDA条目和OPCDA条目的简单定义
15
GB/T39483.2一2020 每一个条目都是由数值,性质和时间戳组成
数值是VARRIANT类型的,性质类似现场总线中的 定义规范
注意条目不是数据源,他们仅仅提供连接
例如，一个分布式控制系统里的变量的存在,跟客户端 是否正在访问他们没有关系
oPCDA条目是一个简单的数据地址的标示,而不是地址所指向的实际 物理数据源
本部分中的OPCDA通用数据类型参见附录A
4.2.3oPCDA适用范围 OPcCDA首先是为从网络服务器访问数据而设计的,但OPCDA接口能被应用到很多地方
在较 低的应用水平,也可从物理设备里获得原始数据并写人sCcADA(监测控制和数据采集系统)或分布式 控制系统,或者从这些系统将数据读取到应用程序里
OPCDA的结构和设计,能构造一个只通过一 个单独对象,就可访问不同开发者开发的服务端的客户端应用程序,见图12. OPC1/下 SCAD系统 物理/F 物理1/0 应用程序 OcI/P OPC服务端 物理1/F 物理I/0 图12oPcDA客户端/服务端关系 4.2.4一般的oPcDA体系结构与组成 OPCDA是两套接口的规范:OPCDA自定义接口和OPCDA自动化接口
OPCDA说明文档指 定了cOM接口,不是接口的实现,它指定了客户端期望接口提供的功能行为
包括架构的描述和适合 这些架构的接口,像所有coN的实现一样,OoPCDA的架构是客户端/服务器模型.oPCDA服务器组 件为OPCDA组件提供接口并管理它们
在OPCDA服务端的实现里有几个综合的考虑
主要的问题是超越不能分享物理设备路径的数 据传输频率
因而,OPCDA服务端是一个本地的或远程的EXE代码,能负责有效的物理设备数据的 收集,见图13 C+应用程序 OPC定制I/F 0OPC服务端 进程中，本地， 供应商特定逻辑 远程，句柄 VB应用程序 OPC自动/F 图13oPCDA接口 OPCDA客户端程序通过规范的OPCDA接口与一个OPCDA服务端通信
OPCDA服务端应 实现自定义的接口，如果定义了可选的自动化接口也会实现
一个OPCDA句柄用来聚合接口和提供 OPCDA自动化接口的额外的条目功能,见图14
16
GB;/T39483.2一2020 oPC自动化 接口 VB应用程序 oPc自动化封装 本地或远程oC服务端 由多个客户端共享 Cr+应用程序 服务端数据缓存 0Rc定制化接口 物理设备 设备数据 图14典型的OPCDA构架 服务端用于巩固和使所有的客户端的数据访问最优化,用来提高同物理设备的通信性能
对输人 读取),从设备返回的数据通过客户端以异步分发和同步采集的形式暂存
对输出(写人),OPCDA 服务端会为OPCDA客户端程序更新物理设备的数据
4.2.5oPcDA数据访问架构的伴随规范 OPCDA数据访问通过一套标准的接口从各种网络上的设备访问数据
这些接口使客户端和服 务端发现对方和通信容量(功能、名字空间、名字空间条目信息)的相互协作变得更容易,另外提供了一 套完善的接口定义,来促进各种装置根据客户端应用程序的需要读写数据条目
OPCDA数据访问的 主要目的是为了给纵向的构架的数据服务提供接口(在高层的计算机上提供从设备到客户端应用程序 的服务) 伴随的构架包括: -OPCDA公共的定义及接口,包含公共规则,设计标准和公共的数据访问接口的规范
OPCDA复杂数据,详细说明了怎么使用数据访问来交换数据结构
它提供了一种像传送实 际值一样来传送数据的结构的机制
OPCDA数据交换,OPCDX被设计用来在OPCDA服务端横向移动设备层数据,为了表达 这种新的技术,oPCDX能实现在Ethernet系统包括PLCs、HM1/SCcADA,设备和PC之间 的数据的互用
4.2.6对象和接口综述 OPCDA服务端对象提供了同一系列数据源进行通信和数据访问的一种方式,可用的资源类型是 关于服务端实现的一个功能
OPC对象有三个;服务器(OPCServer)、组(OPcGroup)、项(oPC ltem)
-个OPCDA客户端程序和一个OPCDA服务端的连接和通信是通过接口来完成的
OPCDA 服务端对象为客户端程序提供了创建和操作OPCDA组对象的功能
这些组对象允许客户端组织它 们想访问的数据
一个组可是活动的或者非活动的单位，一个组也可提供一个方式让客户端用来定制 条目列表,从而在条目发生变化时得到通知.见图15、图16
注，所有的coM对象都是通过接口访问的,客户端看到的仅仅是接口
因此,这里描述的对象是逻辑上的表示,没 有对服务端内部做任何的实现
图15是oPCDA对象和它们的接口摘要 17
GB/T39483.2一2020 IUnknown I0PCCommon oPServer IOPCBrose 标准0C服务端对象 IORCIteml0 lConneetionPointContainen 图15标准oPCD服务端对象 Inknon oCItcaMgt IoPCGiroupStateMgtl I0PCGiroupStateMgt2 IOPCSyncI0 标准o组对象 IOPCSyneI02 IOPCASynel02 lIOPCASynel03 I0PCltemeadBandMgt 图16标准oPCDA组对象 4.2.7服务端的地址空间和配置 OPCDA3.0版本设定的服务器地址空间的配置是用IPersistffle接口管理和长期存储的
只有服 务端的特殊信息会被长期存储
所用的客户端配置信息[组(OPC)和条目的定义应由用户程序分别 永久存储
所有的系统定义的句柄在客户端和服务端的会话过程中拥有相同的值
服务器空间和特殊用途的子空间区分开来,各个客户端程序实现“组”的永久存储
而服务器地址 空间的定义和配置的细节没有特别说明
例如地址空间可能如下 全部固定(例如,测量设备这样的特别设备) a b)在oPCDA环境以外完全配置(例如,外部存在的DCS系统接口); c 一个智能的服务端能在启动时自动配置,让已存在的系统安装硬件和接口; d根据客户端程序当前请求的数据条目的名称,服务端自动地配置
服务端的地址空间是稳定的,并能在服务端内进行管理
客户端程序会根据需要不时地定义和管 理被叫作组的条目列表
通过OPCDA组的使用,这些描述的接口给客户端程序提供了定义、管理,重 建这些列表的能力
18
GB;/T39483.2一2020 4.2.8应用级别服务端和网络节点选择 OPCDA数据访问支持在服务器内部管理客户端的组的请求概念
这些组只能包含一个特殊的 OPcDA服务端对象数据请求
为了能访问数据，一个客户端应用程序需要详细说明下列内容 OPCDA数据访问服务器的名称(通过使用CoCreatelnstance,CoCreatelnstanceeEx等); b)OPCDA数据访问服务器主机的名称(通过使用CoCreatInstanceEx); 开发者的OPCDA条目的详细定义说明(在服务端地址空间里的数据条目的名称)
4.2.9同步和串行问题 在单独传输时,客户端读写数值和属性的性能被称为同步传输
关于同步重要性的例子;例如,很 多应用想确保特殊条目的数值、性能和时间戳是同步的
一个报告数据包被希望能确保一个组的几个 值的读写能作为一个绑定的报告
最后，一个配置的下载包也会被期望组里的所有的值在一起发送,数 值没有接收完配置不会被执行
OPCDA自身不能保证所有的同步任务被完成
服务端和客户端程序之间还加人了传送握手信 号和标志来标示准备好和完成状态的请求
oPCDA服务端的行为要确保这些同步能被完成 -般情况下,OPCDA服务端会尝试在一个对数据条目和属性的单独读写操作时保持同步
单独条目的读和单独条目的写操作要求保持同步是没有必要的
显然,从不同的物理设备进 行数据读操作是很难保持同步的
能被不同线程访问的数据条目的读与写应实现线程的安全
b 线程问题经常是很重要的,尤其在SMP系统中更是重要
串行传输是指客户端控制写人顺 序的能力
推荐在任何服务端的实现里,按顺序控制对同一个设备的写请求
例如,应用程序会使用配置 d 完成标志,在一个单独的配置条目发送以后，一个配置下载完成的标志被应用程序置位
在这 种情况下,数据会被按照同样的顺序传输到物理设备它会保证在所用数据传送完之前,完整 标志不会被置位
在服务端缓冲器里输出数据和执行单独的传送关系线程来发送到物理设 备,服务端的实现应特别注意来确保输出顺序的保持
客户端程序读数值要非常明确
在接收通过回调函数更新时,特别注意给出准确的定义,回调 函数发生或没有发生
4.2.10永久存储过程 OPCDA服务端会实现一个可选择的接口,以方便OPCDA客户端通知OPCDA服务端保存 OPCDA服务端的配置信息
OPCDA服务端配置信息包括设备和数据源的信息,用于数据源和oPC DA服务端之间的通信
客户端配置信息(包括组和项目)不由OPCDA服务端永久存储
OPCDA客户端负责配置和永久存储应用程序所需要的组和项
4.3OPCUA 4.3.1oPcUA基础协议 OPCUA是一个跨平台的标准,使用该标准可在位于不同类型网络上的客户端和服务器间发送消 息,以实现不同类型系统和设备间的通信
它支持健壮、安全的通信,可确保客户端和服务器的识别并 抵御攻击
OPCUA定义了服务器可提供的服务集,以及针对客户端所规定的每个服务器支持的服务 集
使用OPCUA定义的数据类型,制造商定义的数据类型来传递消息,客户端能动态发现的对象模 19
GB/T39483.2一2020 型由服务器定义
服务器能提供对当前数据和历史数据的访问以及对报警和事件的访问,以向客户端 通知重要变化
4.3.2OPCUA通用数据类型 4.3.2.1 通用类型定义 4.3.2.1.1范围和应用 为实现不同机器之间的通信,制造商需要提供各自机器独特的信息模型
本条就注射成型机的通用 信息定义了一份附带规范,旨在-一次性定义可被用于着干机器和应用场景的对象类型(objietIyp) 对 于特定的应用目的由特定附带规范作出规定,例如,注射成型机(IMM)与制造执行系统(MES)的连接
注:并非所有机器都将支持所有对象类型,例如温度区域类型(TemperatureZoneType),模具类型(MouldType). 4.3.2.1.2定义要约 GB/T3863.5对表中定义的通用ocUA惯例进行了定义
此外,表4中定义的缩写适用于本 条对象类型的定义
本部分中的OPCUA通用数据类型参见附录B 表4建模规则缩写 描述说明 缩写 建模规则可选 M 建模规则强制 建模规则可选占位符 OP MP 建模规则强制占位符 R 访问权限可读 w 访问权限可写 Rw 访问权限可读和可写 注;“M"“Rw"为强制参数,可由客户端读取和写人 4.3.2.1.3名字空间(Namespaces) 4.3.2.1.3.1oc40083信息模型的名字空间和标识符 本条确定了标准中定义的全部数字节点ID(Nodelds)的数字标识符
该标识符见CSV文件规定， 句法如下 之符号名称(SymbolName)>,<标识符(dentifer)>、一节点类(NodeClass)> 其中,符号名称为出现在规范中的类型节点的浏览名或实例节点的浏览路径,而识别符为节点D 的数值
实例节点的浏览路径将此节点的浏览名附在另一个浏览名后面来包含实例或类型
下划线字符被 用来分开路径中的每个浏览名
例如，机器信息类型_对象类型(MachinenformationType ObjeetType)节点具有控制器名称属性
机器信息类(MachineInformationType)声明中控制器名称的 20
GB;/T39483.2一2020 实例声明名称为;机器信息类型_控制器类型MachinelnformationType_ControlerType). 本条定义的全部的节点ID名字空间Uri为 https://share.weiyun.com/50jIADf 随本部分版本发行的此条CSV可见此处 https;//share.,weiyun.com/513357E 与本部分版本兼容的此条最新csv可见此处 //share.weiyun.com/5H5GZHm https: 同时也提供本条中定义的完整信息模型的计算机可处理版本
它遵照GB/T33863.6中规定的 XML信息模型规划语法
随本部分发行的此条信息模型规划可见此处 :/、 sl m/5bcwRwo https: hare,weiyun,com 与本部分版本兼容的此条最新信息模型规范可见此处 https://share.,weiyun.com/5KwXB5n Metadata 4.3.2.1.3.2oPC40083名字空间元数据(Namespace 表5定义了本部分此条的名字空间元数据
此对象(Objeet)用于提供名字空间的版本信息以及静 态节点(Nodes)的指示
静态节点在所有服务器中所有属性都相同包括数值属性
此信息被用作名字空间元数据类型(Namt nespaceMetadataType)的对象
该对象是名字空间对象 [服务器对象(ServerObject)的组成部分]的一个组件
名字空间元数据类型其对象类型及其属性见 GB/T33863.5定义 版本信息也作为统一架构节点集(UANod.sen)xM文件中模式表条目(ModlTableEatr)的 部分被提供
统一架构节点集XML方案见GB/T33863.6定义 表5oc40083名字空间元数据对象 值 属性 浏览名 oPc40083_NamespaeMetadata 值 参考 浏览名 数据类型 /hare.weyum.cm/solADr HasProperty NamespaceUri String https:/ HasProperty NamespaceVersion String 1.00 HasProperty NamespacePublicationDate DataTime 2019-07-09 HasProperty IsNamespaceSubset Boolean1 False HasProperty StaticNodeldTypes ldType[自 Numeric HasProperty StaticNumerieNodedRange Nul NumericRange String HasProperty StatieStringNodeldPattern Null 4.3.2.1.3.3oCUA名字空间的处理 oPCUA利用名字空间在不同命名机构之间创建唯一的标识符,如节点D和浏览名属性
UA地 址空间中的节点采用节点ID明显标识
不同于节点ID,浏览名无法明显标识一个节点
不同节点可 21
GB/T39483.2一2020 能具有相同的浏览名
它们可用于在两个节点之间创建浏览路径或定义标准属性
针对节点ID和浏览名,服务器通常会选择使用相同的名字空间
尽管如此,如果它们想要提供 个标准属性,其浏览名应具有标准正文的名字空间,即使节点ID的名字空间体现的意思不同,例如:工 本条中未作规定的全部节点的节点D不应使用标准的名字间 程单位(EngineeringUnits)属性
表6提供OPCUA服务器中使用的强制名字空间列表
表6服务器中使用的名字空间 名字空间 描述 使用 OPCUA规范中规定的节点ID和浏览名的名字空间， http://opcfoundation.org/UA N 此名字空间的名字空间索引应为0 本地服务器中确定的节点名字空间
这可包括服务器 M 本地服务器URI 设备中使用的类型和实例
此名字空间的名字空间索 引应为1 OPCUA中确定的节点ID和浏览名的名字空间
此名 M http://opeoundation.org/UA/D 字空间索引为服务器相关 本条中规定的节点ID和浏览名的名字空间
此名字空 http://opcfoundation.org/UA M 间索引为服务器相关 PlasticsRubber/GreneralTypes/ 应用规格说明 应用规格说明规定的节点ID和浏览名的名字空间 个服务器可向供应商提供具体类型,例如衍生自机器 供应商相关类型和实例 状态类型MachineStatusType)的类型,或供应商特定名 字空间中的供应商特定设备实例 4.3.2.2 -般要求 4.3.2.2.1节点ID(Ndelds) 本条中定义的类型节点ID是必需的,并固定在提供的XML文件中
这仅适用于类型本身,而不 适用于子元素
所生成实例的节点D并非固定,而是由单个oPcUA服务器分配
但是,服务器应保 留所生成节点的节点ID,即在重新启动时不会生成新的节点ID
注:无法强制来自同一制造商的所有机器的服务器对各个实例机器使用相同的节点ID,因此客户端不能进行此类 操作
此外,机器的软件更新可产生新的节点ID. 4.3.2.2.2模拟量类型(AnalogltemIype 在本条中使用模拟量类型时,属性工程单位(Eaeinerimelnmit)是强制的
应符合cB/T3386a.8 中的相关要求
4.3.2.2.3事件通知者(EventNotifier 支持事件时,特定接口的根节点如IMM_MEs_Interface)应在事件通知者属性中设置事件订阅 SubseribeToEvents)标志
支持事件历史时,特定接口的根节点(如IMM_MEs_Interface)应在事件通知者属性中设置历史读 取(HistoryRead)标志
22
GB/T39483.2一2020 表8(续 引用 节点类 浏览名 数据类型 类型定义 建模规则 HasComponent Objeet User_
GB;/T39483.2一2020 表11温度区域类型定义 属性 值 浏览名 TemperatureZonesType sAbstract 否 引用 节点类 浏览名 数据类型 类型定义 建模规则 基本对象类型(BaseObjeetType)的子类型 HasProperty Variable 0;NodeVersion String PropertyType M，R HasComponent Object TemperatureZones_
GB/T39483.2一2020 4.3.2.4.2设备类型DevieeIype)中包含的属性 4.3.2.4.2.1制造商(Manufacturer) 制造商属性提供注射成型机制造商名称(例如;“HaiTian”)
4.3.2.4.2.2设备手册(DevieMaual 设备手册属性允许明确设备用户手册的地址
它可是文件系统中的路径名,也可是URL(网址》. 43.2.4.2.3型号(ModeD) 型号属性表示注射成型机类型名称(例如“MA6000II”“KM1000-2500”). 4.3.2.4.2.4软件版本(SoftwareRevision) 软件版本属性表示控制器中使用的软件版本(例如;“nb2001vl1030”)
4.3.2.4.2.5序列号(SeriaINumber) 序列号属性表示注射成型机序列号(制造商规定的唯一ID)(例如“1240114”). 4.3.2.4.2.6设备修订(DevieRevisiom) 设备修订属性提供了设备的整体修订阶段
4.3.2.4.2.7硬件修订(ardwareRevision) 硬件修订属性提供了设备硬件的修订阶段
4.3.2.4.2.8修订计数器(ReyisionCounte er 修订计数器属性是一个增量计数器,表示设备完成内部静态数据变更次数
4.3.2.4.2.9设备类别(DevieeClass) 设备类别属性表示某一设备的应用范围或用途
此属性设为“注射成型机” 4.3.2.4.3附加属性 4.3.2.4.3.1控制器名称(ControllerNamme) 控制器名称属性代表注射成型机控制器名称(例如“MC5”). ookEvents 4.3.2.4.3.2支持的日志事件(SupportelL0 .0gb0 日志事件枚举列表中给出了机器支持的日志事件的信息(见4.3.2.5)
表13中定义了日志事件枚举
26
橡胶塑料注射成型机数据交换接口GB/T39483.2-2020
概述
橡胶塑料注射成型机是工业生产中常用的一种设备，它能够将熔化后的橡胶或塑料注入模具中，使其在模具中快速凝固成型。为了实现自动化生产，橡胶塑料注射成型机需要与其他设备进行数据交换。
数据交换接口
数据交换接口是指两个设备之间进行数据传输的协议和接口。橡胶塑料注射成型机的数据交换接口采用了GB/T39483.2-2020标准。
GB/T39483.2-2020标准
GB/T39483.2-2020标准规定了橡胶塑料注射成型机的数据交换接口的通信协议、数据格式、命令定义等内容。该标准的实施使得橡胶塑料注射成型机之间可以进行数据交换，从而实现了生产流程的自动化。
通信协议
GB/T39483.2-2020标准规定了数据交换接口采用的通信协议为MODBUS协议。该协议是一种工业领域常用的通信协议，具有通信速度快、可靠性高等特点。
数据格式
数据交换接口的数据格式采用二进制格式，每个数据包由若干字节组成。其中，第一个字节表示命令类型，后面的字节表示命令参数。数据格式的设计使得数据交换更加紧凑、高效。
命令定义
GB/T39483.2-2020标准中定义了多个命令，包括读取寄存器、写入寄存器、读取输入状态、读取输出状态等。这些命令能够满足橡胶塑料注射成型机之间的数据交换需求。
结论
橡胶塑料注射成型机的数据交换接口是实现自动化生产的重要手段。GB/T39483.2-2020标准的制定和实施，为橡胶塑料注射成型机之间的数据交换提供了标准化的解决方案。
