T/CNFPIA 1002-2021 木制品表面涂饰设备信息集成接口规范

内容简介

本文件规定了木制品表面涂饰设备信息集成相关术语和定义、网络结构及基本要求、信息集成控制中心与分布式控制主机的基本要求、网络设备物理接口及通信协议要求、集成数据信息
本文件适用于木制品表面涂饰设备的信息集成接口
3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1信息information通过对数据进行约定而被赋予数据的含义。[来源：IEC61499-1：2012，3.53]3.2信息集成接口informationintegrationinterface按一组规范进行工作，经过信息集成接口可使一个设备与另一个设备进行数据交换。[来源：GB/T32197—2015，3.1，有修改]3.3信息模型informationmodelT/CNFPIA1002—20212网络接口中数据信息的表示方法，包括信息模型和组织方式。[来源：GB/T18759.6—2016，3.1.2]3.4分布式控制网络distributedcontrolnetwork连接分布在企业/工厂不同地点（如车间、工段、单元等）的设备，用于完成控制、监测和管理的信息交互，满足可信性、安全性要求的控制网络。[来源：GB/T36417.3—2018，3.4，有修改]3.5可互换性interchangeability不同制造商生产的两个或者两个以上设备，在一个或多个分布式应用中使用相同的通信协议和接口一起工作的能力，每个设备的数据和功能性定义之后，如果任意一个设备被替换，包括被替换设备的所有分布式应用仍会如同替换前一样继续运行，包括同样的分布式应用的动态响应。[来源：GB/T20299.4—2006，3.21]4网络结构及基本要求4.1网络结构4.1.1网络结构示意图网络结构示意图如图1所示。图1网络结构示意图4.1.2信息集成网络应采用分级控制结构，保证网络的可靠性和安全性，提高网络资源的利用率。4.1.3典型的网络结构为二级网络结构：主干控制网络与设备分布式控制网络。4.1.4常用的设备网络连接分为下列两种类型：T/CNFPIA1002—20213a）木制品表面涂饰设备通过表面涂饰数字化车间内的主干控制网络直接连接到信息集成控制中心；b）分布式控制节点设备通过分布式控制主机连接到信息集成控制中心。4.2基本要求4.2.1信息集成网络应采用分级式网络结构，降低系统故障风险，增强网络可靠性。4.2.2信息集成网络应具有可靠性和开放性，应符合GB/T18759.6—2016中4.3的要求。4.2.3信息集成网络应支持安全通信，应符合GB/T18759.6—2016中附录C的要求。4.2.4主干控制网络通过工业以太网连接木制品表面涂饰设备，传输速率不应小于100Mbp/s。4.2.5主干控制网络应具有至少64个节点的直接连接能力。4.2.6设备分布式网络的传输速率不应小于1.5Mbp/s。4.2.7设备分布式网络应具有至少连接64个控制节点的能力。4.2.8设备分布式网络主控制器应具有可提供到主干控制网络的接口。5信息集成控制中心与分布式控制主机的基本要求5.1连接方式5.1.1信息集成连接方式示意图如图2所示。图2信息集成连接方式示意图5.1.2木制品表面涂饰设备常见的信息连接方式分为以下两种：a）信息集成控制中心通过工业以太网将直接向涂饰设备发送控制指令、参数配置、配方数据等，涂饰设备向信息集成控制中心发送生产信息；b）设备分布式控制主机作为信息集成控制中心与分布式控制节点设备的通信代理。T/CNFPIA1002—202145.2信息集成控制中心基本要求5.2.1信息集成控制中心应支持基于以太网的通信协议，满足网络速率和连接节点数的能力。5.2.2信息集成控制中心应具有实时采集木制品表面涂饰设备与生产运行相关信息的功能，如能耗信息、设备状态、生产数据、报警信息等，并且可以发送控制指令、参数配置、配方数据、工艺数据等。5.2.3信息集成控制中心应具有数据存储和备份功能，如实时数据、历史数据、配方数据的存储、备份及数据恢复机制，以保障数据的安全、可靠。5.2.4信息集成控制中心应具有用户管理的功能，采用权限分级管理机制，为不同级别用户分配不同权限，实现操作权限管理的功能。5.2.5信息集成控制中心应具有远程设备诊断和维护的功能，即通过控制网络监测、记录和查询设备的运行状态。5.2.6信息集成控制中心应具有访问其他信息集成控制中心或者企业其他信息化系统数据库的功能，来满足可互操作性的要求。5.3设备分布式控制主机的基本要求5.3.1设备分布式控制主机应具有实时采集木制品表面涂饰设备运行状态与数据的功能，并且可以将控制指令实时、可靠地下发到分布式控制节点设备中。5.3.2设备分布式控制主机应具有设备诊断和维护的功能。5.3.3设备分布式控制主机应具有扩展能力，保证系统资源有足够的容量来接纳涂装设备。6网络设备物理接口及通信协议要求6.1主机通信基本要求6.1.1木制品表面涂饰设备主机（如PLC）的通信功能应满足GB/T15969.5—2002的规定。6.1.2木制品表面涂饰设备主机应满足可互换性的要求。6.1.3木制品表面涂饰设备主机的增减或更换不得影响网络上其他设备的正常工作。6.2网络物理接口6.2.1信息集成控制中心信息集成控制中心连接到主干控制网络的物理接口应采用RJ45标准，传输速率不小于100Mbps。6.2.2设备分布式控制主机连接主干控制网络的通信接口应与信息集成控制中心通信接口一致，连接分布式控制网络的通信接口应与各现场节点设备的接口一致。6.2.3木制品表面涂饰设备木制品表面涂饰设备连接到主干控制网络的物理接口应为RJ45标准的规定，连接到设备分布式监控中心的物理接口应为RJ45或RS485标准的规定。6.3通信协议6.3.1主干控制网络T/CNFPIA1002—20215主干控制网络应采用基于以太网连接的、适应于工业控制要求、可操作性强、适应性广的工业以太网协议或者工业通信协议。6.3.2设备分布式控制网络根据木制品表面涂饰设备连接到不同的监控中心可采用：a）基于以太网连接的、适应于工业控制要求、可操作性强、适应性广的工业以太网协议或者工业通信协议；b）开放性强、适应范围广的工业现场总线。7集成数据信息7.1一般要求7.1.1木制品表面涂饰设备主控制器应具有供上位机（信息集成控制中心）访问的通信数据的存储区域。7.1.2木制品表面涂饰设备中上位机访问的通信数据应按照顺序存储在一个连续的数据空间内，数据存储地址应为从设备存储区起始地址开始的偏移量，偏移量数值由数据的类型（见表1）和编号决定，上位机可单个或者成批地存取，提高通信效率。7.1.3木制品表面涂饰设备通信数据的数据类型应符合GB/T15969.5—2002中A.3.2的表A1要求，本文件推荐的数据类型见表1。7.1.4设备的数据结构包括不限于序号、变量名称、数据类型、单位、数值范围、读写类型、存储地址以及必要的解释说明。表1数据类型序号数据类型关键字描述类别和大小1BOOL布尔2USINT8位无符号整数3SINT8位整数4UINT16位无符号整数5INT16位整数6UDINT32位无符号整数7DINT32位整数8REAL32位浮点数9BYTE单字节字符10WORD双字节字符11DWORD4字节字符13ARRAY数组14STRUC结构T/CNFPIA1002—202167.2数据信息7.2.1数据内容及数据结构通信数据内容应包括设备数据、生产数据、工艺配方数据以及制造能力数据等。7.2.2设备数据7.2.2.1设备数据应包括运行设备的状态信息、控制指令信息、设备标识等涉及设备管理的数据。7.2.2.2运行状态信息应包括设备整体运行过程中的状态信息以及各分布式节点设备的状态信息，运行状态信息数据用于设备的整体评测，运行状态信息数据结构见表2。表2运行状态信息数据结构序号名称数据类型状态说明数值(16进制)描述1设备状态WORD正常1001设备工作状良好2警告1002设备至少有一处状态为警告，设备不停机3故障1003设备至少有一处出现故障，设备停机4工作状态WORD运行2001设备处于运行状态5停机2002设备处于停止状态6启动2003设备已经启动7紧急停车2004设备处于紧急停止状态，为非正常停机状态8控制状态WORD本地3001本地控制有效9远程3002远程控制有效10报警信息WORD报警信息代码根据设备功能单独设定11能耗信息WORD能耗数值单机设备耗电信息7.2.2.3控制指令信息应包括控制设备单机运行的启动、停止、待机等常用基本控制指令，整条生产线的控制指令应与各设备单机连锁，整线设备的启动、停止顺序应基于工艺需求和操作安全进行。控制指令信息数据结构见表3。T/CNFPIA1002—20217表3控制指令信息数据结构序号名称数据类型状态说明数值(二进制)描述1启动指令BOOL启动设备0：执行1：不执行设备启动，按照工艺配方设定工作2停止指令BOOL停止设备0：执行1：不执行设备正常停止，不再进行任何动作3待机指令BOOL使设备待机0：执行1：不执行设备处于开机状态，但是不进行任何实质性动作4复位指令BOOL设备复位到初始状态0：执行1：不执行设备执行状态回到初始状态7.2.2.4设备标识包括木制品表面涂饰设备机型、辅助信息、厂内编号、制造商等信息，每个设备的标识信息在工厂内具有唯一性，设备标识数据结构见表4。表4设备标识数据结构序号名称数据类型名称说明描述1设备机型DWORD用2个16进制字节描述设备机型根据木制品表面涂饰工艺确定，标识详细示例见附录A2辅助信息WORD用1个16进制字节描述设备机型辅助信息用于识别同类设备中的不同型号3厂内编号WORD用1个16进制字节描述设备厂内编号设备在工厂内的识别代码4制造商WORD用1个16进制字节描述制造商信息设备生产制造厂商识别代码7.2.3生产数据生产数据是通过设备中各种类型传感器、感应开关、执行器的实时数据，包括产量、效率、速度、压力、温度、光照强度、时间等参数。7.2.4工艺配方数据工艺配方数据包括木制品类型、木制品表面涂饰工艺等涉及生产工艺配方的指标数据和编号，以及操作工艺配方的确认写入、读取等指令。7.2.5制造能力数据制造能力数据包括体现设备的加工性能参数，最大与最小加工规格数据、生产节拍等数据，用于信息化系统中订单的排产与调度。7.2.6数据结构示例附录B给出了木制品表面涂饰生产线典型设备的数据结构示例，表中的数据地址偏移量以ModbusTCP/IP总线协议为示例。