T/CNFPIA 1002-2021
木制品表面涂饰设备信息集成接口规范
Interface specification of information integration for surface finishing equipment of wood products
- 适用范围
- 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：IEC 61499-1：2012，3.53] 3.2 信息集成接口 information integration interface 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/T 32197—2015，3.1，有修改] 3.3 信息模型 information model T/CNFPIA 1002—2021 2 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/T 18759.6—2016，3.1.2] 3.4 分布式控制网络 distributed control network 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/T 36417.3—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/T 20299.4—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/CNFPIA 1002—2021 3 a） 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/T 18759.6—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/T 18759.6—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/CNFPIA 1002—2021 4 5.2 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/T 15969.5—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/CNFPIA 1002—2021 5 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/T 15969.5—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 1 BOOL 布尔 2 USINT 8位无符号整数 3 SINT 8位整数 4 UINT 16位无符号整数 5 INT 16位整数 6 UDINT 32位无符号整数 7 DINT 32位整数 8 REAL 32位浮点数 9 BYTE 单字节字符 10 WORD 双字节字符 11 DWORD 4字节字符 13 ARRAY 数组 14 STRUC 结构 T/CNFPIA 1002—2021 6 7.2 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/CNFPIA 1002—2021 7 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A 2 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Modbus TCP/IP总线协议为示例。