GB-9469.8-1988.pdf

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1、中华人民共和国国家标准 分散型过程控制系统用工业过程数据公路 单信道相位连续F S K物理 ( P H Y ) 层及其与媒体接口的规范 UDC 6 8 1 . 3 2 . 6 2 1 - 5 0 3 GB 9 4 6 9 . 8 -8 8 P r o c e s s d a t a h i g h w a y , t y p e C ( P R O WA Y C ) , f o r d i s t r i b u t e d p r o c e s s c o n t r o l s y s t e m s S p e c i f i c a t i o n o f t h e s i n g

2、 l e - c h a n n e l 帅a s e - c o n t i n u o u s - F K S p h y s i c a l ( P H Y ) l a y e r a n d i t s i n t e r f a ce t o t h e m e d i u m 本标准等效采用国际电工委员会 标准I E C ,9 5 5 分散型过程控制系统用工业过程数据公路 ， 1 主题内容与适用范围 本标准规定了 物理层的功能、电 气和机械特性.本规范定义可以连接到单信道同轴电缆总线局域 网中M姑所具右的具休物理层。 图1 说明了 本部分与G B 9 4 6 9 其它部分以 及与L

3、 A N规范之IB J F N 天系 本标准仅按需要的程度去规定这些物理层实体，以 便保证: a .具体实现的 相互可操作性符合本规范; b .对局域网本身 及其用户提供保护. 一 一分 管理10$ 一第 一 ) 第 2层 用户 !|一 第 2层 数据链路公路层 PLC P R O WA Y位路控制于层 -. . . ， . . . . . . . . . 卜 . ， .-J . . . . . 目 . . . -. . . . . . . . . . ， -. . ， . . . . ， ，.- MAC 媒体送取控制子层 第 1层 暇 合 层 PH Y 物理 层 一一 一 一 万 一 不 一

4、 一 一 一 一 一 一一 第3部分 第4部分 一 第5 部分 第 6部分 一一 第了 部分 第 8部分 一一 第8部分 第0层 媒 体 层 支线电邀 第 9部分 _ _ 干 线 分接头 图 1 与L A N模型和媒 体的 关系 汹家 机 械 工 业 委 员 会1 9 8 8 - 0 5 - 1 2 批 准 1 9 8 9 - 0 1 - 0 1 实施 1 1 7 GB 9 4 6 9 . 8 - 8 8 1 . 1 目的 本标准的目的是: a .为 单信道同轴电 缆总 线媒体连 接的、 符合本标准的 局域网站之间的 通信. 提供 必须的 物理手 段; b .定义可以在不同的硬件制造厂中独立实

5、现的物理接口.以及当连接到公共的单信道同轴电 缆 总线媒体时，可获得兼容性; c .提供高带宽和低误码率性能的通信信道.使得在MA C - P H Y服务接口 上的平均误码率小于 1 x 1 0 - a 汉 G B 9 4 6 9 .7 ) ， 在该接口 上 具有平均不可检测的 误码 率应小于1 x 1 0 - d .在宽范围环境内能提供方便的安装和服务; e ，提供高的网络可 用性， 1 .2 兼容 性考虑 本标准适用于7 5 f l 同轴电缆总线上操作的物理层实体. 该总线由干线和支线电缆组成.具有相 同 数据速率信号的所有单信道相位连续F S K站，应在本部分规定的 媒体接口 处兼容.只

6、要在该媒体 接口 处保持兼容性， 基于本标准的具体实现，可以 使用不同的方法. 1 . 3 单信道同轴电 缆总线媒体操作的概述 G B 9 4 6 9 . 9 说明的通信媒休由 干线电缆和支线电缆构成，在千线和支线电缆中能用非定向的无 源阻 抗匹配 器( 分接头 ) 作为分离 器份支 ) . 支线电 缆连接 各站. 本标准适用于分散型过程控制系统用工业过程数据公路. 2 术语 单信道F S K系统:对信息进行编码，在载波上进行频率调制，并加到同轴传输媒体上的 一种系 统.在媒体的任何点上， 每个时刻只有一个信息信号出现在信道上而不会被破坏. 曼切斯特码: 把分离的 数据和时钟 信号组合 成单一

7、的、自 同 步的数 据流， 并适于在串 行信道上传 输的一种编码方法。每个数据比 特单元中 始终存在着两个频率、每个宽度为D/ 2 ，如果该数据比 特 是I ，则插人低到高频率序列以表示数据值; 若此数据比 特为0 ，则擂人高到低频率序列以表示数据 值.这种方式在一个比特单元的中间 建立一个转换，它可由 用作时钟的信号中提取. 支线电缆:阻抗为7 5 S l 的挠性同轴电缆，用来把站连到干线电缆的接头上. F S K:频移键控，一种调制技术.通过把被发送信号移频到少数几个频率中的一个频率的方 法.将信息加到载波上. 相位连续F S K : F S K的 一种特 殊形式.它的 发 信频率间 的

8、转换是通过频率的 连续变化完 成的 ( 与 一个频率被另一个频率的断续替换相反，例如，断续替换可以用开关完成) ，因此。这也是一种频率 调制的形式. 站:连接到局域网的设备. 干线电缆:单信道同轴电缆总线系统的7 5 1 l 主同轴电缆. 3 相位连续F S K物理( P H Y ) 层概述 3 . 1 功能的一般描述 这里非形式地描述由单信道相位连续F S K物理层实体完成的功能， 所有的物理层实体都提供一 种方法.借此可以把一个物理层实体的MA C接口 处出现的符号传送给总线上所有的物理层实体，以 便传送给这些实体各自 的MA C接口 . 3 . 1 . 1 符号传送和接收功能 把在物理层

9、实休的MA C - P H Y接口 处递交给物理层实体的符号连续地加给编码器，编码器产生 三种状态的P H Y符号 编码作为 输出: 份) 、 伍 ) 、 ( 0 ) “ 1 1 8 GB 9 4 6 9 . 8 - 8 8 然后把编码器输出 加到一个双音调F S K调制 器上， 每个 发送器( H ) 表示较高频率音.每个( L ) 表 示较低频率音. 每个接收器也藕合到单信道同轴电缆总线媒体.为了 降低接收噪声.对接收信号进行带通滤波后 进行信号解调，然后， 从载波和接收信号频率中推断出 被发送的P H Y符号，再通过适当的 编码过程 的 逆过程，对得到的P H Y符号进行译码. 并在它的

10、MA C - P H Y接口 处给出 译码出的MA C符号. 除p a d - i d l e 外的所有MA C符号，在无差错时，译码过程是编码过程的逆过程.p a d - i d l e 集中 起来称为前导码。在每个MA C帧开始时发送.既为接收器提供一个练习信号.又在连续的两帧之间 提供非零的最小分割.因为每次发送都从p a d - i d l e 符号开始.预计一些开始符可能在发送器和接收 器之间 转移时丢失: 另外，在相位连续F S K系统中，对MA C符号p a d - i d l e 的 编码是一个交替的 “ 。 ” 和“ 1 . 序列，允许接收器把被发送的p a d - i d

11、l e 译码为交替的. 1 和“ 。 ， 序列，并把它报告给MA C 实体. 3 . 1 .2 禁止唠叨功能 为了防止局域网不受来自 站的大多数错误的 影响，每个站均包含禁止唠叨功能. 该功能在发送器 上起“ 监视器. 作用;如果该站在持续长时间( 大约0 . 1 习 后未关闭它的发送器。那末至少在其余的传输 时间内.发送器的输出必 须自 动地不 起作用. 3 . 1 .3 本地管 理功 能 这些功能是用来选择各种操作方式的.它们或者通过人工，或者通过物理层实体的站管理接口 ， 或者是通过以 上 两者雍激活. 这些功能包括: 。 允许或封锁每个发送器的输出 冗余媒体的配 置将有两个或多个发送器

12、输出) ; b .选择接收的信号源:任何单媒体( 如果冗余媒体存在的话) .或者选择任何一个可以使用的回 送点. 注意:如果选择回送点， 那么必须禁止所有的发送器输出. 3 . 2 功能规范使用的模型 参见G B 9 4 6 9 . 1 附录A的参考文献2 1 . 3 .3 必备功能 在所有的实现中 必须具备上述所有的功能和请求.但是适合于本标准7 a 和7 b 条的限制应由制 造厂家加以规定. 4 站管 理P H Y层接口 规范的 应用 见G B 9 4 6 9 . 1 0 第5 章. 5 单信道相位连续F S K物理层功能，电 气和机械规范 除非另有说明.对于任意数据模式的 传输. 所有指

13、定的电 压和功率电 平分别指有效值( r m s ) 和分 贝 ( d B ) 有效值 r m s ) . 5 . 1 数据的发信速率 对于相位连续F S K系统来说，标准的数据发信速率是 1 Mb i t / s :发信速率的容差对发送站是 士0 乃1 %. 5 . 2 符号编码 物理层实体把MA C实体送到它的MA C - P H Y接口 处的MA C符号发送出去. 可能的MA C符号是( 见G B 9 4 6 9 .7 第2 .2 . 1 条) : z e r o , o n e n o n - d a t e , p a d - i d l e 和s i l e n c e . 发送符

14、号是(H) , (L) “ ( 0 ) . 这些发送符号以1 / 2 b i t 时间周期送人一个调制器，然后被发送出去. 1 1 9 GB 9 4 6 9 . 8 - 8 8 每个输人的MA C符号编码是; s i l e n c e 每个s i l e n c e 符号应被编码为( 0 - 0 ) 序列; p a d - i d l e - 每对p ad一 id le 符号应被编码为p a d - id le 符号 应被编码: J ( L ) ( H ) ( H ) ( L ) 序列 符号应被编码为( H ) ( L ) 序列; a.阮 c . z e r o 每个 d . o n e -

15、每个 2已r 0 o n e 符号应被编码为压) 田冷 列; e . n o n - d a t a - 一 一MA C子层实体成对发送n o n - d a t a 符号. 每个这样成对连续的n o n - d a t a 符号应被编码为( L ) ( L ) ( I i ) ( H ) 序列.因此帧启始定界符序列应被 编码为: n o n - d a t a n o n - d a t a z e r o n o n - d a t a n o n - d a t a ( L L ) ( H H) ( HL ) ( L L ) ( H H ) z e r o ( HL) z e r o (

16、 H七) z e r o ( HL ) 帧结束定界符序列应被编码为: n o n - d a t a n o n - d a t a o n e n o n - d a t a n o n - d a t a ( L L ) ( H H ) ( L H ) ( L L ) ( H H ) o n e ( LH) :怜号定时 。 一MA C裕号 I L11fl IgT M A C “ 3K UM A C R $* f 1 称.份M八 C 符号 时 M人 C符号 f4 1R 1R $ 胜握峭码实侧 曲导月=P A D I D L E 卜 一MA C 符号 f : % $ 1E 1 目睦定 异件曲旅

17、定界怜 图 2 物理信号编码曼彻斯特数据编码 5 . 3 已调制的线路信号( 在站的线路输出 处) 把本标准第5 .2 条中的编码步骤得到的结果送到F S K调制器，产生的结果是每个( H ) 将用调制器 两个发信频率中的较高频率表示，每个( L ) 将用调制器两个发信频率中的较低频率表示，而每个( 0 ) 将 被表示成既无载波，又无调制信号. 载波调制后的结果应按本标准第 5 . 5 条规定藕合到单信道同轴电 缆总线媒体. 5 .3 . 1 线路信号应对应于载波频率为 5 .0 0 MH z 的 F S K信号.其频率在 3 .7 5 MH z 士8 0 k H z 和 6 . 2 5 MH

18、 z 土 8 0 k H z 两个发信频率之间 平滑地变化. 5 .3 . 2 按本标准第5 . 2 条传输编码步骤所得到的每个传送符号应被发送，发送持续时间 等于MA C实 体在MA C接口 处送出的MA C符号到达间隔时间 i n t e r - a r r i v a l t i m e ) 的一半.该周期的最大抖动应 小于MA C符号到达间隔时间的1 %. 5 . 3 . 3 当在两个发信频率之间变换时，F S K调制器应以连续和单调的方式在 1 0 0 n s 内变化它的频 1 2 0 GB 9 4 6 9 . 8 -8 8 率， 而最大振幅畸变为1 0 %. 5 . 3 . 4 加

19、到 7 5 f l 电阻负载上的已调制载波频率的发送信号的输出电平应在十 6 4 和十 “d B ( I m V : 7 5 f l ) ( d B m V ) 之间. 5 . 3 . 5 剩余或漏泄的发送器关闭输出信号( 即.当 发送 P H Y码似) 时) 应不大于一 2 2 d B ( I m V . 7 5 f 1 ) ( d B mV ) . 5 .4 禁止唠叨 为了 禁止调制到达局域网媒体，每个物理层实体应有自 中 断能力. 物理层内 部的硬件应监视发送 器的输出打开条件，并应提供0 . 1 : 土 2 5 %的标准窗口，在该时间内，可以进行正常的数据链路传 输.如果传输超过这段时

20、间.那末禁止唠叨功能动作则禁止此后到达媒体的输出.在收到站管理 P H Y - R E S E T .r e q u e s t ( 见G B 9 4 6 9 . 1 0 第5 章) 原语时， 应复位 禁止唠叨功能. 其它的 复位方法 也是允 许的. 5 . 5 与媒体藕合 物理层功能适于在由7 5 f 2 双向同轴干线电缆， 无定向 阻抗匹配分接头和7 5 a支线电缆组成的媒 体上进行操恨.站与 媒体的机械藕合应是支线电 缆. 并使用G B 9 4 6 9 .9 规定的站上的7 5 f 2 N系 列接 插件插座. 当接插件终接一个7 5 1 1 电阻负载时，在接收器N接擂件处的最大电压驻波比

21、( V S WR ) 应为1 . 5 : 1 或更小. V S WR应在整个3 -7 MH z 频谱范围内 测得. 发送器和接收器都应用交流变压器祸合于支线电缆媒体之一的中 心导体.线圈间的击穿电压至少 应为5 0 0 V交流有效值.同轴电缆媒体的 屏蔽层可以有选择地接到机壳地，连接阻抗应小于。 1 S 2 . 5 . 6 接收器灵敏度和选择性 当接收信号在4 d B m V到十 5 0 d B m V范围内，并且信号噪声比S N R为2 0 d B m V或更大时，物 理 层实 休 应能 够提 供1 x 1 0 -9 或更小的 不 可检 测的 误码率， 而可 检 测的 误码率为I x 1 0

22、 8 或 更低。 噪 声应在整个3 到7 MH z 频谱范围内测得，如本标准第5 . 5 条所述. 另外， 每个接收器必须能正确地识别所在站本身的 传输. 5 . 7 符号定时 每个物理层实休应恢复包含在接收信号发信频率变换中的P H Y符号定时信息， 并利用此恢复的 定时信息来决定传送给MA C接口的MA C符号的精确速率.所报告的MA C符号定时相对于接收到 的 发信P H Y符号定时的偏差应小于8 % ( 当 从媒体上收 到s i le n c e 时， 应按 本标准 第5 . 1 条决 定的标称 速 率向MA C接口 报告，其误差应在士 2 5 %范围内) . 5 . 符号译码 当 每

23、个收到的P H Y符号 解调和判定后， 应按本标准第5 .2 条里所描述的 逆过程对P H Y符号进 行译码。译出的MA C符号在MA C 接口 处报告( 如本标准 第3 . 1 . 1 条中 所注， 允许接收 器将p a d - id le 发送表示译码为“ 1 和“ 。 ， 序列) . 每当 接收到无法正确译码的P H Y符号序列时. 应将其译为适当 数目 的b a d - s ig n a l MA C 符号， 并向MA C - P H Y接口 报告.在这种情况下，接收实体应尽快与译码过程重新同步， 5 . 9 接收信号源选择 要求具有接收信号源的能力，选择信号源由站管理实体控制.既可是

24、物理层实休内的回送点，也 可是( 多个) 媒体( 中一个) .当所选择的源不是媒体( 之一) 时，在选择有效期间，P H Y实体应自 动禁止 向所有连接的总线媒体传输. 5 . 1 0 发送器的允许/ 禁止 由 站管理实休所控制的允许/ 禁止单信道总线媒体上调制器发送的能力是必须具备的. 5 . 1 1 冗余媒体的考虑 鼓励采用符合本标准、带有冗余媒体、能运行的具体设备，只要该设备能在非冗余媒休单电缆环 1 21 GB 9 4 6 9 . 9 - 9 9 境中能够正常运行.在使用冗余媒体的地方，本标准第5 .4 . 5 . 5 和第5 . 1 0 条的规定应分别和独立地 适用于每个单媒体接口

25、.特别是每种媒体应有各自 的N接插件和唠叨禁止监视功能( 虽然也允许公共 的禁止) ，当接收的信号源是冗余媒体之一时.选择冗余媒体中的任一媒休的能力应提供给接收器信 号 选择功能.它还应能独 立地允许或禁止所有其它冗余发送器中的每一个发送器。 5 . 1 2 可报性 物理层实体应这样设计，使得它每小时连续诚间断) 工作引 起的，与连接到媒体上其它站通信的 故 障 概 率低 于1 x 1 0 汽 连接站到同轴电缆媒体的接插件及其它无源元件应设计得使整个网络的故障概率为最小. 环境规范 6 . 1 安全性要求 本条提出有关安全性的建议和准则.这里的列出既不全面，也不可能涉及到所有可能的安全方 而.

26、极力主张设计和安装者参照有关地方、国家和国际的安全规则，保证与相应的标准相一致. G B 9 4 6 9 . 1 附录A的参考文献3 2 中 提供了许多有关法规在耍求方面的附 加准则. G B 9 4 6 9 . 9 中描述的局域网电缆系统，在他们使用期间易遭受至少四个方面的直接电气安全的 危险，连接设备的设计者应该认识到它们的这些危险是: a .局域网络的元件与电源或照明线路之间的直接接触; b .局域网络电缆和元件上积累的静电; c .高能瞬变藕合到局域网电缆系统; d .各类网络元件所连接的安全地之间的电位差. 为了 使局域网络正常地操作.对所有类似的电缆系统都存在的这些电 气安全的 危

27、险性应该适当地 缓 和 而 且 在 一 个 运 转的 系 统 中 ， 除 了 采 取 处 理 这 些 故 障 的 预 防 措 施 外 ， 还 必 须 采 取 特 殊 手 段， 以 保 证当 从现存的 局域网媒休上添加或撤除设备时，这些预定的 安全特点不会失效. G B 9 4 6 9 . 1 附录A的参考文献 1 5 中定义了 完整的安装规程. 6 . 2 电磁和电气环境 来自 周围环境的千扰源包括电 磁场、静电 放电，地线连接之间的瞬变电压等等.这几种干扰源都 促使同轴电缆之间，或者如果有的话，站的地线连接之间的电压积累.当工作在工业环境中时.物理 层实体应满足它的规范， 6 . 2 . 1

28、 电磁环境 工业环境存在着下列两种外界平面波电 磁场: a .在 1 0 k H z 到3 0 MH z 范围内，2 V/ m的电磁场; b .在3 0 MH z 到1 G H z 范围内，5 V / m的电 磁场. 6 . 2 . 2 地电 位差 工业环境中存在的几种典型的地电位差是: a .当传输媒休整个处于保护区时。在频率低于4 0 0 H z 的情况下，地电位差的 典型值小于1 0 V ( 峰， 一 峰值) ; b .当传输媒体外露于工厂环境时，在频率低于4 0 0 H z 的情况下，地电位差的典型值小于5 0 V ( 峰一峰值) ; c .当 传输媒休外露于恶劣的工厂( 如发电 厂)

29、 环 境时，在 频率低于1 0 M H : 的 情况下，地电位 差 的 典型值可升至1 0 0 0 V峰一峰值) ; 6 . 3 温度和湿度 要 求 符 合 本 标 准 的 任 何 瘫 设 备 ， 在 规 定 的 环 境 条 件 的 合 理 范 围 内 都 能 正 常 工 作 ， 这 些 条 件 与 温 度、湿度以及如冲击和振动之类的 物理条件有关.这些参数的具休要求和数值的考虑已 超出了 本标准 1 2 2 GB 9 4 6 9 . 8 - 8 8 的 范围.要求制造厂家在与系统部件和设备有关的文件中 ( 可能的话。在元件上) 标明 其工作环境规 范.以便选择、安装和维护这些部件. 6 .

30、4 规章要求 G B 9 4 6 9 . 1 附录A的 参考文献1 4 至1 9 和3 2 中 所列的规章 要求适用于 局域网的设备和 媒体 ，但 并不局限于此. 7 标示 建议遵循本标准的物理层实体的每个具体设备( 和辅助文件) 都应对用户以明 显方式至少标明下列 以Mb it 八 为单位的 数据速率( 即1 Mb i t / s ) ; 该设备在站之间一次双向传输交换中所引起的最坏情况的往返延迟.在G B 9 4 6 9 . 6 第3 . 1 . 6 条内规定; 在G B 9 4 6 9 . 1 0 第5 章中 定义出 操作方式和 选择能 力; 当站有多个N系列接插件时( 如冗余媒体情况)

31、 ， 要在靠近那个接插件的地方作标记，清楚地 c.d. 标明每个接插件的作用. 1 2 3 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/