GB/T 20830-2015基于PROFIBUS DP和PROFINET IO的功能安全通信行规-PROFIsafe

ICS25040

N10.

中华人民共和国国家标准

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

代替:

GB/Z20830—2007

基于PROFIBUSDP和PROFINETIO

的功能安全通信行规———PROFIsafe

PROFIsafe—Profileforsafetytechnologyon

PROFIBUSDPandPROFINETIO

(IEC61784-3-3:2010,Industrialcommunication

networks—Profiles—Part3-3:Functionalsafetyfieldbuses—

AdditionalspecificationsforCPF3,IDT)

2015-12-10发布2016-07-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

目次

前言

…………………………Ⅴ

引言

…………………………Ⅵ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语定义符号缩略语和约定

3、、、…………3

术语和定义

3.1…………………………3

通用术语和定义

3.1.1………………3

附加术语和定义

3.1.2………………7

符号和缩略语

3.2………………………10

通用符号和缩略语

3.2.1……………10

附加符号和缩略语

3.2.2……………11

约定

3.3…………………12

概览

4FSCP3/1(PROFIsafe)…………12

概述

5………………………14

为本行规提供规范的外部文档

5.1……………………14

安全功能要求

5.2………………………14

安全措施

5.3……………15

安全通信层结构

5.4……………………15

安全通信原理

5.4.1FSCP3/1……………………15

通信结构

5.4.2CPF3………………16

与和的关系

5.5FAL(DLL、PhL)……………………19

设备模型

5.5.1………………………19

应用关系和通信关系

5.5.2…………19

数据类型

5.5.3………………………19

安全通信层服务

6…………………………20

主机服务

6.1F-…………………………20

设备服务

6.2F-…………………………23

诊断

6.3…………………24

安全报警生成

6.3.1…………………24

包含服务器的设备安全层诊断

6.3.2iPar-F-……………………24

安全通信层协议

7…………………………25

安全格式

7.1PDU……………………25

安全结构

7.1.1PDU………………25

安全数据

7.1.2IO…………………26

状态字节和控制字节

7.1.3…………26

虚拟监视号

7.1.4()…………………28

Ⅰ

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

虚拟机制

7.1.5()MNR(F_CRC_Seed=0)………29

虚拟机制

7.1.6()MNR(F_CRC_Seed=1)………29

签名

7.1.7CRC2(F_CRC_Seed=0)………………31

签名

7.1.8CRC2(F_CRC_Seed=1)………………32

非安全数据

7.1.9IO………………33

行为

7.2FSCP3/1……………………33

概述

7.2.1……………33

主机状态图

7.2.2F-…………………34

设备状态图

7.2.3F-…………………38

序列图

7.2.4…………………………43

监视号复位的时序图

7.2.5…………49

安全时间的监视

7.2.6………………49

故障事件下的反应

7.3…………………52

意外的重发

7.3.1……………………52

丢失

7.3.2……………52

插入

7.3.3……………52

错序

7.3.4……………53

安全数据的讹误

7.3.5………………53

不接受的延迟

7.3.6…………………53

伪装

7.3.7……………53

编址

7.3.8……………53

交换机内的存储器失效

7.3.9………………………53

环回

7.3.10…………………………54

网络边界和路由器

7.3.11…………54

启动和运行中参数变化

7.4F-…………55

标准启动过程

7.4.1…………………55

参数赋值解锁

7.4.2i-(deblocking)…………………55

安全通信层管理

8…………………………56

参数

8.1F-………………56

概要

8.1.1……………56

代码名称

8.1.2F_Source/Destination_Address()…………………56

看门狗时间

8.1.3F_WD_Time(F-)………………57

第二看门狗时间

8.1.4F_WD_Time_2(F-)………57

安全层管理参数

8.1.5F_Prm_Flag1()……………57

安全层管理参数

8.1.6F_Prm_Flag2()……………59

覆盖参数的值

8.1.7F_iPar_CRC(i-iPar_CRC)…………………60

计算覆盖参数的签名

8.1.8F_Par_CRC(F-CRC)………………60

参数记录数据对象的结构

8.1.9F-…………………61

参数和

8.2i-iPar_CRC………………61

安全参数化

8.3…………………………62

目标

8.3.1……………62

和安全扩展

8.3.2GSDLGSDML…………………62

保护安全参数和数据

8.3.3GSD…………………65

Ⅱ

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

安全组态

8.4……………69

保护安全数据描述

8.4.1IO(CRC7)………………69

数据项数据类型部分示例

8.4.2(DataItem)………70

数据类型信息的使用

8.5………………74

通道驱动程序

8.5.1F-………………74

标准通道驱动程序的规则

8.5.2“F-”………………75

对通道驱动程序的建议

8.5.3F-……………………75

安全参数赋值机制

8.6…………………76

参数赋值

8.6.1F-……………………76

通用参数赋值

8.6.2i-………………77

参数化工具的系统集成要求

8.6.3i-………………78

服务器

8.6.4iPar-(iPar-Server)……………………80

系统要求

9…………………89

指示器和开关

9.1………………………89

安装指南

9.2……………89

安全功能响应时间

9.3…………………89

模型

9.3.1……………89

计算和优化

9.3.2……………………91

的看门狗时间调整

9.3.3FSCP3/1………………92

工程工具支持

9.3.4…………………94

重试报文的重发

9.3.5()……………94

要求的持续时间

9.4……………………95

系统特征值计算的约束

9.5……………96

概率考虑

9.5.1………………………96

安全相关的假设

9.5.2………………98

非安全相关的约束可用性

9.5.3()…………………98

维护

9.6…………………99

模块调试替换

9.6.1F-/……………99

标识和维护功能

9.6.2………………99

安全手册

9.7……………99

无线传输通道

9.8……………………101

黑色通道方法

9.8.1………………101

可用性

9.8.2………………………101

信息安全措施

9.8.3………………101

固定和移动应用

9.8.4……………104

一致性类

9.9…………………………104

评估

10……………………106

安全策略

10.1…………………………106

义务

10.2………………106

附录资料性附录的功能安全通信行规的附加信息

A()CPF3……108

附录资料性附录的功能安全行规的评估信息

B()CPF3…………115

附录资料性附录与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件

NA()……116

参考文献

……………………117

Ⅲ

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

前言

本标准按照给出的规则起草

GB/T1.1—2009。

本标准代替基于和的功能安全通信行规

GB/Z20830—2007《PROFIBUSDPPROFINETIO———

与相比除编辑性修改外主要技术变化如下

PROFIsafe》。GB/Z20830—2007,:

在引言中增加了与其他标准机械的关系及与其他标准过程

———“IEC61784-3()”“IEC61784-3()

的关系的图示见引言中的图和图

”(12);

增加了对的概览内容见

———PROFIsafe(4);

将版中的第章和第章合并成第章见年版的和

———2007565(5,200756);

第章的内容替换年版第章的内容见年版的

———620077(6,20077);

第章的内容替换年版第章的内容见年版的

———720078(7,20078);

第章的内容替换年版第章的内容见年版的

———820079(8,20079);

删除了年版第章的内容

———200710;

将年版第章和第章合并成第章见年版的和

———200711129(9,20071112);

增加了对评估的描述见

———“”(10);

增加了对的功能安全通信行规的附加信息和的功能安全行规的评估信息的

———“CPF3”“CPF3”

描述见附录和附录

(AB)。

本标准使用翻译法等同采用工业通信网络行规第部分功能安全现

IEC61784-3-3:2010《3-3:

场总线用于的附加规范

CPF3》。

与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件见附录

NA。

本标准由中国机械工业联合会提出

。

本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会归口

(SAC/TC124)。

本标准起草单位机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京机械工业自动化研究所西南大学

:、、、

中科院沈阳自动化研究所上海自动化仪表股份有限公司天华化工机械及自动化研究设计院中国石

、、、

化集团上海工程有限公司西门子中国有限公司

、()。

本标准主要起草人高镜媚谢素芬丁露刘丹惠敦炎李百煌高欣杨光李佳刘枫包伟华

:、、、、、、、、、、、

魏剑嵬王春喜史学玲姜金锁李冀颖倪佳

、、、、、。

本标准所代替标准历次版本发布情况

:

———GB/Z20830—2007。

Ⅴ

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

引言

现场总线标准与其配套标准和共同定义了一组通信协议以

IEC61158IEC61784-1IEC61784-2

实现自动化应用的分布式控制现场总线技术目前已被普遍接受并证明可行因此很多现场总线技

。。,

术不断提升覆盖了尚未标准化的领域如实时功能安全相关和信息安全相关的应用

,,、。

本标准依据系列标准说明了功能安全通信相关原理规范了基于

IEC61508,,IEC61784-1、

和系列标准的通信行规和协议层的若干安全通信层行规和对应协议但不包

IEC61784-2IEC61158(),

括电气安全和本质安全方面内容

。

图给出了本标准与机械环境中相关安全和现场总线标准之间的关系

1。

注中高复杂性和低复杂性规定了类别和的关系

:GB285266.7.6.4()6.7.8.1.6()PL()SIL。

图1IEC61784-3与其他标准机械的关系

()

图给出了本标准与过程环境中相关安全和现场总线标准之间的关系

2。

Ⅵ

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

a用于规定的电磁环境否则见

,IEC61326-3-1。

图2IEC61784-3与其他标准过程的关系

()

根据系列标准所实现的安全通信层作为安全相关系统的组成部分为安全相关系统中

IEC61508,

现场总线上两个或多个参与者之间传输报文信息提供了必要的可信度或为现场总线错误或失效事

(),

件中的安全行为提供了足够可信度

。

本标准规定的安全通信层使现场总线可以用于要求功能安全达到安全完整性等级的应用

,(SIL),

该等级由其相应的功能安全通信行规来规定

SIL。

一个系统最终的声明取决于该系统内所选择的功能安全通信行规的实现在标准设备中

SIL———

实现的功能安全通信行规不足以证明该设备是安全设备

。

本标准描述了

:

实现系列标准对安全相关数据通信要求的基本原则包括可能的传输故障补救措

———IEC61508,、

施和对影响数据完整性的考虑

;

对和中多个通信行规族的功能安全行规的分别描述

———IEC61784-1IEC61784-2;

对系列标准中通信服务和协议部分的安全层扩展

———IEC61158。

Ⅶ

GB/T20830—2015/IEC61784-3-32010

:

基于PROFIBUSDP和PROFINETIO

的功能安全通信行规———PROFIsafe

1范围

本标准规定了基于和以及

IEC61784-1、IEC61784-2(CP3/1、CP3/2、CP3/4、CP3/5CP3/6)

类型与类型的的安全通信层服务和协议并标识出在中定义的

IEC61158310CPF3(),IEC61784-3

功能安全通信原理与本标准中的安全通信层是相关的

。

注不包括电气安全和本质安全方面内容电气安全与危险如电击有关本质安全与关系到潜在爆炸性环境的

:。()。

危险有关

。

本标准定义了在使用现场总线技术的分布式网络内的参与者之间传输安全相关报文的机制该机

,

制符合系列标准对于功能安全的要求这些机制可用于各种工业应用如过程控制制造自

IEC61508