ICS25.040N10中華人民共和國國家標準GB/T20540.4—2006測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線類型3.PROFIBUS規范第4部分：數據鏈路層協議規范Digitaldatacommunicationformeasurementandcontrol-FieldbusforuseinindustrialcontrolsystemsType3：PROFiBUSspecification-一Part4:Datalinklayerprotocolspecification(IEC61158-4Type3:2003.MOD)2006-10-16發布2007-05-01實施中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局發布中國國家標準化管理委員會

中華人民共和國國家標準測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線類型3:PROFIBUS規范第4部分：數據鏈路層協議規范GB/T20540.4-2006中國標準出版社出版發行北京西城區復興門外三里河北街16號郵政編碼：100045電話：01051299090.685220062007年3月第一版書號：155066·1-28734版權專有侵權必究舉報電話：（010）68522006

GB/T20540.4-2006三前言引言1范圍1.1溉述1.2技術規定1.3規程……………….1.4適用性1.5一致性規范性引用文件3術語和定義·…3.1參考模型的術語和定義3.2服務協議術語和定義3.3公用術語和定義3.4本部分的術語和定義44符號和縮略語·……·…·…·.4.1公用符號和縮略語4.2本部分的符號和縮略語5多種DL協議類型公用的DL協議基本原理賴檢驗序列…5.1126DL協議概述(同步傳輸)6.1所采用的PhL服務了DL協議概述……16概述…………7.17.2媒體訪問控制和傳輸協議概述·傳輸模式和DL實體7.3所采用的PhL服務7.47.5操作原理…循環和系統響應時間…7.68DLPDU通用結構和編碼以及有關規程原理8.1DLPDU間隔大小…………35長度八位位組(LE.LEr）控制八位位組(FC)388.5DLPDU內容差錯檢查·……428.6DATAUNIT差錯控制規程…8.7439DLPDU專用的結構、編碼和規程原理9.1無數據字段的固定長度的DLPDU·44

GB/T20540.4-2006有數據字段的固定長度的DLPDU9.2有可變數據字段長度的DLPDU·9.39.4令牌DLPDU·……489.5ASPDLPDU·9.6SYNCHDLPDU189.7時間事件(TE)DLPDU9.8時鐘值(CV）DLPDU40傳輸規程·.....9.940其他的DLE規程原理·1010.1DL實體的初始化……52DL實體的媒體訪問控制的狀態10.250附錄A（資料性附錄)同步：典型的FCS實現示例附錄B（規范性附錄)DL協議狀態機G2附錄C（資料性附錄）典型的令牌規程和報文傳送周期170176圖1數據鏈路層與其他各層以及數據鏈路服務的用戶之間的關系圖2DLSAP,DLSAP地址和組DL地址之間的關系·圖378用于異步傳送的PhL數據服務圖4空閑時間Tm圖5圖6空閑時間Tm(SDN.CS)圖7空閑時間Tm(MSRD)圖8時隙時間T。u圖9時時隙時間Tsr2圖10時隙時間「au時隙時間Ta圖11圖12令牌傳送周期圖13報文傳送周期33圖14UART字符·圖15八位位組結構36長度八位位組編碼圖16地址八位位組編碼圖1737圖18DLPDU中的DAE/SAE八位位組圖19地址擴展八位位組………………用于發送/請求DLPDU的FC八位位組的編碼…圖20圖21用于確認或響應DLPDU的FC八位位組的編碼30圖22FCS八位位組的編碼……42數據字段·圖23標識用戶數據圖24圖25無數據字段固定長度的DLPDU44圖26無數據字段固定長度的DLPDU45

GB/T20540.4—2006圖27有數據字段長度固定的DLPDUAA5圖28有數據字段的固定長度的DLPDU有可變數據字段長度的DLPDU46圖29圖30有可變數據字段長度的DLPDU47圖31令牌DLPDU·…圖32令牌DLPDU圖33無數據固定長度的發送/請求DL.PDU40圖34令牌DLPDU和有數據的固定長度的發送/請求DLPDU圖35有可變數據字段長度的發送/請求DLPDU50圖36無數據的固定長度的發送/請求DLPDU51圖37令牌DLPDU和有數據固定長度的發送/請求DLPDU51圖38有可變數據字段長度的發送/請求DLPDU525圖39DL狀態圖……圖40時時鐘同步的概貌·……………58圖41時間主站狀態機圖42時間接收器狀態機·…………圖43時鐘同步序列…….60圖A.1FCS生成（用于同步)的示例61在接收時FCS綜合檢查的示例(用于同步）圖A.2圖B.1協議機的結構圖B.2SRU狀態機的結構令牌持有時間(Trn)的推導圖C.11沒有使用令牌持有時間（Tru）……圖C.2圖C.3使用令牌持有時間（Tm)傳送報文(在每個主站的Tmm之間平等)在不同的工作負載情況下令牌持有時間(T-a)的使用圖C.4-：：173表1FCS長度、多項式和常數…………表2現場總線數據鏈路協議特性表3傳輸功能碼…表4應方中的FCB,FCV保作參數表5狀態機的分配表B.1表B.2數據資源表B.3由DL用戶發給FLC的原語60由FLC發給DL用戶的原語表B.470表B.5由DL用戶發給DLM的原語·表B.6由DLM發給DL用戶的原語·表B.7在DL用戶與FLC之間交換的原語所使用的參數表B.8DL用戶與DLM之間交換的原語所使用的參數表B.9FLC/DLM狀態表表B.10FLC/DLM功能表…………

GB/T20540.4一2006表B.11由DLM發給MAC的原語.104表B.12由MAC發給DLM的原語…104表B.13在DLM與MAC之間交換的原語所使用的參數104表B.14本地MAC變量105表B.15MAC狀態表………106表B.16MAC功能表·141表B.17由DLM發給SRC的原語148表B.18由SRC發給DLM的原語148表B.19由MAC發給SRC的原語149表B.20由SRC發給MAC的原語…149表B.21MAC與SRC之間交換的原語所使用的參數149表B.22FC結構……150表B.23SRC的本地變量150表B.24SRC狀態表150表B.25RC功能169

GB/T20540.4一2006前工業控制系統用現場總線GB/T20540-2006《測量和控制數字數據通信類型3:PROFIBUS規范》的內容分為如下6個部分：GB/T20540.1概述和導則：GGB/T20540.2物理層規范和服務定義;GB/T20540.3數據鏈路層服務定義；GB/T20540.4數據鏈路層協議規范；GB/T20540.5應用層服務定義；-GB/T20540.6應用層協議規范。本部分為GB/T20540—2006的第4部分本部分修改采用IEC61158-4Type3:2003《測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線類型3:PROFIBUS規范第4部分：數據鏈路層協議規范》,在技術內容上與原國際標準沒有差異為方便我國用戶使用,在文本結構編排上進行了適當調整,并按GB/T1.1的要求進行編輯。本部分基于JB/T10308.3—2005制定。本部分的附錄B為規范性附錄，附錄A、附錄C為資料性附錄。本部分由中國機械工業聯合會提出。本部分由全國工業過程測量和控制標準化技術委員會第四分技術委員會歸口。本部分起草單位：中國機電一體化技術應用協會、機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所、西南大學、中海石油研究中心、上海自動化儀表股份有限公司、清華大學、重慶川儀總廠、北京交通大學、天華化工機械及自動化研究設計院，中石化裝備總公司中國儀器儀表協會西門子(中國)有限公司本部分主要起草人：李百煌、歐陽勁松、王春喜、梅格、王玉敏、劉楓、徐偉華、孫昕、謝素芬、惠敦炎劉云男、陽憲惠、董景辰、姜金鎖、馮秉耘、陳明海、田英明。本部分為首次發布

GB/T20540.4一2006本部分是為方便實現自動化系統各組成部分互連所形成的系列標準之一。它與在某種程度上基于開放系統互連基本參考模型的“三層"現場總線參考模型所定義的標準系列中的其他標準有關。兩種參考模型均將互連標準化區域細分為一系列層規范.每層有可管理的大小范圍。數據鏈路協議利用物理層提供的服務來提供數據鏈路服務。圖1解釋了用于現場總線的數據鏈路服務、現場總線數據鏈路協議、現場總線物理層服務和系統管理等標準之間的關系。住：本部分中所使用的系統管理是用于管理層協議的一種本地機制。應用層數據鏈路服務數招鏈路數據鏈路層管理服務物理層進休圖1數據鏈路層與其他各層以及數據鏈路服務的用戶之間的關系本部分的主要目的是提供一組依據對等數據鏈路實體(DLE)在通信時刻要執行的步驛表達的通信規則。這些通信規則旨在為服務于以下各種目的的開發提供可靠的基礎：“a）作為實現者和設計者的指南；b）在設備測試和采購中使用；作為系統準入開放系統環境約定的一部分；d）作為對理解OSI中嚴格時間要求的通信的明確表達本部分特別考慮了傳感器、執行機構和其他自動化設備的通信和相互協調工作。本部分與在〇SI或現場總線參考模型內的其他標準一起使用,但隨意組合共同工作的系統可能是不兼容的。2本部分引用的命名法條款(包括附錄)以及任何從屬的子條款可全部引用,如"條款N"或“附錄N",此處N是此條款的編號或此附錄的字母。子條款以及此子條款的任何從屬子條款可全部引用.如"N.M"或"N.M.P"等(依據此子條款的級別類推).此處N是此子條款的編號或附錄的字母，而M、P等表示上一子條款的后續級別.并包括其所涉及的子條款當一個條款或子條款包含一個或多個從屬的子條款時.該條款或子條款標題與其第一個從屬子條款之間的正文可全部被引用，如"N.0”或"N.M.O"或"N.M.P.0”等，此處的N，M和P如前所述。不同的是,以".0"結束的引用表示一個條款或子條款標題與其第一個從屬子條款之間的正文和圖。

GB/T20540.4—2006測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線類型3：PROFIBUS規范第4部分：數據鏈路層協議規范1范圍概述現場總線數據鏈路層在自動化環境中提供各設備之間基本的嚴格時間要求的報文通信本部分的目的是定義現場總線數據鏈路協議。本部分中所定義的協議與GB/T20540.3中相應的服務緊密相關.并位于其應用的場合內。此協議類型是用于GB/T20540DL服務的DL協議。。最大的系統規模對鏈路的數量沒有限制，每個鏈路可以有127個節點，每個節點可以有66個DLSAP地址：1.2技術規定本部分規定：“）用于從一個數據鏈路用戶實體到另一個對等的用戶實體實時地傳輸數據和控制信息的協議規程,并在這些數據鏈路實體之間形成分布式數據鏈路服務的提供者；b通過此協議傳輸數據和控制信息所使用的現場總線數據鏈路(DL)協議數據單元的結構,以及其作為物理接口數據單元的表達法，注：貫通整個本部分,在表中使用灰色盒子來指出所規定的字段不屬于特定DLPDU的概念部分1.2.1附加特性本協議為一個預選的數據鏈路實體的"主”（"master")子集中的每一個數據鏈路實體順序地提供以循環異步方式通信的機會。其他數據鏈路實體只有在被這些主數據鏈路實體允許和指定時,才進行通信。對于一個特定主站而言,它與其他數據鏈路實體的通信可能是具有優先訪問權的循環或非循環的或是上述二者組合的通信。本協議提供一種以平等方式共享有效通信資源的手段。本協議有用于時間同步和等時同步操作的保證措施。1.3規程依據以下條款來定義規程：對等DL實體(DLE)之間的交互作用通過現場總線數據鏈路協議數據單元的交換來實現：在