[西门子] PROFINET设备的GSD文件及其描述语言GSDM L

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查看69 | 回复0 | 2024-4-16 07:46:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
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摘要:PROFINET设备集成到工业控制系统中,需提供描述设备模型特性的GSD文件以使工程工具对其进行组态。PROFINET设备的GSD文件用GSDML语言描述。GSDML采用分层的结构化方法,描述PROFINET设备的标识、设备访问点、模块、子模块以及诊断信息。GSD文件检查是PROFINET项目设计和互操作测试的前提条件。
关键词:PROFINET GSD GSDMLXMI,Schema
1概述
PROFINET IO是由PI国际组织(PROFIBUS&PROFINET International)提供的实时以太网技术。同PROFIBUS--样,PROFINET IO(以下简称PROFINET)设备集成到工业控制系统中时,需提供描述设备模型特性的GSD文件。工程软件根据所有设备的GSD文件对整个系统进行组态下载成功后,PROFINET设备进入数据交换状态,与PROFINET控制器(PLC)进行周期性输入输出数据交换(循环通信)。
PROFINET设备的GSD文件用GSDML语言描述。GSDML(General Station Description MarkupLanguage,通用站描述标记语言)是符合ISO 15747《工业自动化系统与集成——开放系统应用集成框架》的基于XML的一种描述语言,可使用标准XML编辑器来编写PROFINET设备的GSD文件。目前PI发布的GSDML规范的最新版本为V2.31,可用来描述PROFINET V2.3设备特性。GSDML格式不描述设备的技术功能或图形用户接口,这些可通过使用TCI、FDT或EDD实现。
2 PROFINET设备GSD文件结构
2.1顶层(Top level)结构
每个PROFINET设备GSD文件的最开始部分都包含如下内容。

2.2 GSD文件主要组成结构
PROFINET设备GSD文件一般包括以下内容:
(1)总线接口(DAP=Device Access Point);
(2)所有可能的模块和子模块(Module/Submodule),以及模块参数;
(3)模块和子模块可用的槽和子槽(slots/Subslots);
(4)诊断信息(Diagnosis)。
G S D ML采用分层的结构化方法描述PROFINET设备特性,图l给出用uML类图表示的GSD文件基本结构。GSDML中各属性不再称为键值(K eY)而叫作元素(element),元素的使用属性分为强制的(M)、可选的(O)和条件的(C)。图l中,元素间用带“◇”的实线表示聚合关系,“◇”指向的元素(上层)包含另一端元素(下层),实线下的数字表示包含的个数关系,“1”表示下层元素是强制存在的,“0..1”表示下层元素是可选的,“1..*,’表示至少有一个下层元素。如果元素不存在,则表示不支持相应功能或能力。

2.3 设备标识(D e v i c eIdentity)
设备标识有两个重要元素:VendOrID(Unsignedl6)和DevicelD(Unsignedl6)。PROFINET设备制造商可向PI国际组织申请VendorlD可用于所有该制造商生产的所有设备。与PROFIBUS的IDENT PROFINET设备的DeviceID由制造商自己分配,惟一标识该制造商所有设备中的某种设备类型。
2.4设备功能(Device Function)
设备功能有一个重要元素:F a m il Y(Enumeration)。PROFINET设备需分配一个功能类,GSDML规范定义了以下枚举值。{General,DriveS,Switching Device,I/O,Valves,Controllers,HMI,Encoders,NC/RC,Gateway,PLCs,Ident Systems,PA Profiles,Network Components,Sensors}
2.5设备访问点(DAP)
DAP是将PROFINET设备与网络连接的特殊模块,代表网络接口。同PROFIBUS的GsD文件不同,GSD文件中可包含多个DAP描述(DeviceAccessPointList),因此一个GSD文件可由具有相同模块的设备族共用。DAP在GSD文件中最重要,因为它是组态一个PROFINET设备的起点。DAP的以下元素较为重要:
(1)PNIO Version:PROFINET设备实现所基于的PROFINET版本。当前最新版本为V 2.3。设备必须符合DAP声明的特定PN IO版本的要求。
(2)Min Device Interval:规定设备发送循环IO数据的最小时间间隔,时基31.25 la S。例如MinDeviceInterval=32意味着设备可以每lms发送/接收数据。
(3)Address Assignment:支持的地址分配方法,如:DCP、DHCP、LOCAL。
(4)IO Config Data:规定最大输入输出数据长度。DAP包含关于接口和端口的若干子模块:
(5)SutslotNumber=0x8000代表总线接口,规定以下重要属性。
一Supports Realtime Classes:支持的RT类,如RT—Class—l、RT—Class一3
一Supported Protocols:支持的协议,女ISNMP、LLDP
—DCP—Hello Supported:是否支持快速启动(FSU)
一Supported Sendclock Factors:支持的发送时钟因子,取值1-128,时基31.25 11 S
—Supported Reduction Ratios:支持的压缩比,取值1-512,时基31.25 u S
—Supported Role:是否支持媒体冗余协议(MRP),女IClient、Manager
(6)SutslotNumber=0x8001-⋯代表以太网端口,规定以下重要属性。-M AU Ty P e:M AU类型,如1 6指示100BASETXFD,24指示1000BASELXFD—Writeable—IM—Records:定义可写的I&M,取值1-4。I&M0不可写
2.6模块(Module)
模块项描述模块的特性。
(1)Module ID:模块标识符;
(2)Allowed In Slots:定义模块可被放置的槽号,取值OxOOOO—OxTFFF;
(3)Used In Slots:规定模块被放置的默认槽号,模块可被工程工具删除;
(4)Fixed In Slots:规定模块被放置的默认槽号,模块不可被工程工具删除。
2.7子模块(Submodule)
子模块项描述子模块的特性。
(1)Submodule ID:模块标识符:
(2)Allowed In Subslots:定义子模块可被放置的子槽号,取值0x0000-0xTFFF;
(3)Used In Subslots:规定子模块被放置的默认子槽号,子模块可被工程工具删除;
(4)Fixed In Subslots:规定子模块被放置的默认子槽号,子模块不可被工程工具删除。
2.8诊断(Diagnosis)
PROFINET通过报警(Alarm Item)来支持三类通道诊断。
(1)System Defined Channel Diagnosis:系统定义诊断;
(2)Profile Channel Diagnosis:行规特定诊断;
(3)Manufacturer Specific Diagnosis:制造商特定诊断。
3 PROFI NET设备GSD文件命名
PROFINET设备GSD文件命名由以下部分按顺序构成,1N6项之间用“.”连接:
(1)GSDML:
(2)GSDML Schema的版本ID:Vx.y:
(3)制造商名称;
(4)设备族名称;
(5)GSD发布日期,格式yyyymmdd;
(6)GSD发布时间(可选),个数hhmmss,hh为00-24;
(7)后缀“.xml”。例如:“G S D M L—V 2.3 1-V e n d O r—Device一20130315.xml”。GSD文件一旦发布后如不更改名称不允许改变,若发布新版本GSD文件,则发布日期必须改变。
4 PRFOINET XML Viewer工具
PI国际组织提供一种PRFOINET XML Viewer工具软件(上Awww.profinet.comT载),集成了一些PROFINET设备的GSD文件示例。在这些示例基础上按制造商产品的设备特性进行修改,是生成新GSD文件的最有效方法。PRFOINET XML Viewer是可视化并检查PROFINET GSD文件的工具,支持以下特性:
(1)以表格形式(Browser-View)和文档形式(XML-View)清晰显示GSD文件内容;
(2)包含XML Schema定义(xsd文件,描述GSDML文档的结构);
(3)基于指定的XML Schema文件进行语法检查,通过专门的GSD checker_Z具可对GSD文件进行详细检查;
(4)用户以此基础自定义开发XML编辑器。
5认证测试要求
应根据设备功能和文件的实际规范来检查设备描述文件(GSD)。该检查是PROFINET控制器项目设计和互操作测试的前提条件。认证测试保证所有V2.31版本的GSD文件符合规定的XML Schema。
作者简介:刘丹,博士,高级工程师,主要研究方向是工业通信网络技术,参加过国家“863”项目支持的我国自主研发的工业以太网EPA和工业无线通信WIA的技术研发与标准制定。现担任中国机电一体化技术应用协会理事和中国PROFIBI yS&PROFINET协会秘书长。

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