數控裝備互聯互通及互操作第1部分：通用技術要求國家標準化管理委員會GB/T39561.1—2020 I 3術語、定義和縮略語 3.2縮略語 24互聯互通及互操作系統的架構 25基本要求 3 35.2通信接口要求 45.3數據格式要求 45.4系統性能要求 45.5信息安全要求 4附錄A(資料性附錄)數控裝備互聯互通及互操作的典型系統示例 5參考文獻 7IGB/T39561.1—2020——第1部分：通用技術要求；——第5部分：工業機器人對象字典；——第7部分：工業機器人測試與評價。本部分為GB/T39561的第1部分。本部分由中國機械工業聯合會提出。本部分由全國工業機械電氣系統標準化技術委員會(SAC/TC231)歸口。1GB/T39561.1—2020數控裝備互聯互通及互操作GB/T39561的本部分規定了數控裝備與數控裝備之間、數控裝備與生產線集成系統之間以及數本部分適用于數控裝備的控制及數據采集。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T36324—2018信息安全技術工業控制系統信息安全分級規范3.1.1采用內置數字控制裝置的制造裝備，可完成一類或幾類零件制造加工的數控機床及輔助設備的注：數控裝備包括具有數控功能的金屬切削機床(數控機床)、各種冷加工數控設備以及機械制造用途的工業機器人等。3.1.2將一種通信協議通過軟件的方式轉換為另外一種通信3.1.3兩個設備之間至少有一條在物理上兼容的連接線路，設備之間通信協議能夠兼容并且能互相理解3.1.4數控裝備間通過相互交換信息，并將這些信息利用到自身的功能中，與其他數控裝備進行正確的注：改寫GB/T33899—2017,定義3.4。3.1.5對設備資源和能力進行數字化描述的數據結構和函數集合。2GB/T39561.1—20203.1.6模型映射modelmapping將設備描述模型轉換為一種或多種通信協議的方法和過程。3.2縮略語下列縮略語適用于本文件。API:應用程序接口(ApplicationProgrammingInterface)COM:串行通信端口(ClusterCommunicationPort)DDE:動態數據交換機制(DynamicDataExchange)DNC:分布式數控(DistributedNumericalControl)ERP:企業資源計劃(EnterpriseResourcePlanning)IP:因特網協議(InternetProtocol)MDC:制造數據采集(ManufacturingDataCollection)MES:制造執行系統(ManufacturingExecutionSystem)NC:數值控制(NumericalControl)OPCUA:開放平臺通信統一架構(OpenPlatformCommunicationUnifiedArchitecture)PLM:產品生命周期管理(ProductLifecycleManagement)SCADA:數據采集與監控(SupervisoryControlAndDataAcquisition)TCP:傳輸控制協議(TransmissionControlProtocol)4互聯互通及互操作系統的架構在離散制造系統中，互聯互通的主體包括數控裝備、將數控裝備集成為生產線的集成控制系統、對數控裝備進行數據采集和監控的MDC、SCADA等軟件系統、對數控機床進行數控程序管理的DNC系統以及車間層的制造過程管理軟件系統MES等各種業務管理軟件系統等。數控裝備與其他軟硬件系統構成的互聯互通系統在智能制造系中的位置見圖1。數控裝備的互聯互通采用客戶端/服務器結構，其中被訪問的數控裝備作為服務器，訪問的數控裝備或DNC、MDC和SCADA等作為客戶端，按照互聯互通規定的數據字典及其對應的訪問方式獲得數控裝備的信息，通常至少支持查詢和發布/訂閱等模式。MES等車間層管理軟件可以直接與數控裝備通信實現數據采集，也可通過MDC、SCADA等軟件系統實現與數控裝備的互聯互通。3GB/T39561.1—2020MFSSCADA裝備控制層設備物理層何服系統傳感器遠程輸入輸出變頻器h上聯互通互操作網絡應用范圍單片機/嵌入式車問管控層ERP系統MLCDNC圖1互聯互通互操作網絡在智能制造系統中的位置數控裝備互聯互通及互操作的數據的映射包括數控設備的模型描述及建模規則、模型映射的方法信息等應用，見圖2。其他標準數據模型其他標準數據模型數控裝備OPC-UA模型模型映射方法典型數控裝備的對象字典(標準模型用例)數控機床對象字典工業機器人對象字典其他機械自動化裝備設備描述模型建模原始數據物理設備(包括傳感器)MTConnect模型共他機械白動化裝備數控機床圖2數控裝備的數據模型映射5基本要求5.1概述實現數控裝備的互聯互通及互操作，其中數控裝備的控制系統應具備網絡接口，其他裝備或軟件系統可通過該接口實現對數控裝備信息的獲取和控制。數控裝備的互聯互通互操作接口應滿足數控裝備控制系統、生產線控制系統等通過服務器軟件接口提供本裝備(系統)對外的信息訪問和功能控制接口，其應用場景和實現方式參見附錄A。4GB/T39561.1—20205.2通信接口要求數控裝備互聯互通及互操作接口的物理層介質可以支持電纜、光纖等有線方式，也可采用無線局域網等無線通信方式，宜優先采用有線通信方式。數控裝備互聯互通及互操作接口的鏈路層應保證其數據幀傳輸延遲應低于收發雙方對延遲的最長允許時間要求，并具有適當的冗余。要實現數控裝備互聯互通及互操作，通信系統宜采用具有通信實時性保障能力的數據鏈路層通信協議，如采用IEC61784-2:2019等的實時以太網協議。數控裝備應具備獨立的IP地址，其互聯互通接口網絡層和傳輸層應支持TCP/IP協議，可通過局域/廣域網絡進行遠程訪問。5.3數據格式要求互聯互通及互操作的數控裝備數據應遵循確定的建模方法，并提供信息的語義，可實現軟件的自動識別和集成，推薦采用元數據描述文件的方式提供。5.4系統性能要求互聯互通及互操作的數控裝備在通信交互時，通信所產生的負荷不應導致控制系統自身顯著變慢，5.5信息安全要求數控裝備互聯互通的信息安全應遵循GB/T36324—2018的要求，根據應用場景和企業實際需求，設定所需的安全等級。5GB/T39561.1—2020(資料性附錄)數控裝備互聯互通及互操作的典型系統示例A.1應用場景數控裝備互聯互通及互操作的典型應用場景一般包括以下三種，見圖A.1:a)數控裝備與其他多臺數控裝備組合成一套更復雜的組合數控裝備或者生產線時的數控裝備之間的互聯互通；b)數控裝備與生產線控制系統之間的互聯互通；c)數控裝備與數據采集系統/生產管理系統之間的互聯互通。數據采集系統/生產管理系統數據采集系統/生產管理系統客戶端服務器接口客戶端服務器接口客戶端數控裝置生產線控制系統服務器接口客戶端數控裝置圖A.1數控裝備互聯互通及互操作的應用場景符合互聯互通要求的數控裝備及生產線控制系統，可通過服務器接口提供本裝備(系統)對外的信息訪問和功能控制接口，以及反映這些信息接口語義的元信息。其他裝備/系統通過客戶端軟件訪問服務器提供的接口，讀取裝備(系統)數據及進行功能控制等。為了理解服務器提供的信息的語義以及軟件的自動識別和集成，裝備(系統)同時通過服務器接口對外提供數據的語義信息。互聯互通的核心是為信息建模和數據傳輸兩大內容制定統一的標準，使得一個客戶端軟件可不加修改地訪問符合標準的任意裝備/系統的服務器端接口。設備描述模型是從信息的角度對數控裝備進行的描述，其將設備本身提供的數據、功能等信息組織成標準的層次化結構，并允許其他系統/軟件通過通信協議進行訪問。A.2實現方法數控裝備的互聯互通實現方法可有多種，其中典型包括NC內置實現方式和外置適配器方式。NC內置式的一種實現方式見圖A.2。6進程間通信數控系統/機器人控制系統軟件(進程)設備描述模型的軟件實現(進程)OPCUA協議映射插件控制裝置MTconnect協議映射插件本**協議映射擁件圖A.2內置實現方式作為信息模型軟件實現的進程，通過(一般是NC/機器人控制系統確定的)進程間通信機制(操作系統SOCKET、DDE、COM、TCP/IP等)與NC/工業機器人控制系統通信，讀取信息或者發出控制。軟件提供統一的插件接口，采用MTconnect及按GB/T33863.1—2017、GB/T33863.5—2017的OPCUA等以實現協議作為軟件插件模塊，將信息模型透明地轉換為實現協議。對于數控裝備廠商尚未予支持的其他數控裝備，可以采用外置式的實現方案。一種外置適配器的實現方法見圖A.3。數控系統、機器人控制系統軟件(進程)數控系統、機器人控制系統軟件(進程)機床/機器人控制裝置輔助佞感器通信：TCP/IP、現場總線等傳感器數據采集組件[進程內組件/進程問通信進程間通信設備描述模型的軟件實現(進程)插件OPCUA協議映射插件適配器Mleomect協議映射插件***協議映射插件廠商特定AP1組件圖A.3外置適配器實現方式通過開發適配的軟件或者軟硬件一體的適配器裝置，采用廠商特定的API組件通過數控裝置提供的專用通信接口和通信協議，實現與數控裝置的通信。廠商特定API組件可以實現為設備描述模型實現軟件的進程內組件，也可采用進程間通信機制。還可增加