JB／T 13075-2017 标准规范下载简介

JB／T 13075-2017 工业机械电气设备及系统用的EtherMAC系统结构与通讯规范.pdf简介：

JB/T 13075-2017《工业机械电气设备及系统用的EtherMAC系统结构与通讯规范》是中国机械工业联合会发布的行业标准，它主要针对工业机械电气设备及系统中应用的以太网媒体访问控制（Ethernet Media Access Control，简称EtherMAC）技术进行了详细的规定。

EtherMAC是基于IEEE 802.3标准的MAC层协议，主要用于实现工业设备之间的数据通信，尤其在工业自动化、物联网（IoT）等领域的应用。在工业机械中，这种标准允许设备通过以太网进行高速、可靠和灵活的数据交换，包括控制指令、状态信息、监控数据等，提高了设备间的通信效率和系统的集成度。

该规范详细规定了EtherMAC系统的设计、实现、测试和验证方法，包括网络接口、报文格式、错误处理、数据传输速率、安全性等方面的要求。它旨在确保工业机械电气设备的以太网通信能够满足工业环境的严苛要求，如抗电磁干扰、耐高低温、抗震动等。

总的来说，JB/T 13075-2017是一个指导工业机械电气设备如何有效利用以太网进行通讯的重要标准，对于提升工业设备的智能化和网络化水平具有重要意义。

JB／T 13075-2017 工业机械电气设备及系统用的EtherMAC系统结构与通讯规范.pdf部分内容预览：

为实现数据顿在通信链路上的无差错传输，差错控制是通信链路层必须具备的基本功能，差错控制 包括差错检验和纠错两个方面的内容。工业系统往往要求系统具有较高的可靠性，EtherMAC通过以 容错机制进行差错控制。

差错检测能力是通信系统发现通信过程中差错的能力，系统应该具备相当的差错检测能力使得差 能被控制在一个尽可能小的范围之内。

《固定式燃料电池发电系统 第3部分：安装 GB/T 27748.3-2011》(已作废）JB/T130752017

EtherMAC针对上传和下发过程的区别制定了相应的差错检测机制。对主节点下发的控制数据采用 GB/T15629.3一2014规定的32位CRC校验，而对从节点上传的状态数据，因为节点数据是逐次追加在 数据顿末尾，所以为准确定位错误数据每个节点的数据采用8位CRC校验，如图13所示。

图13上传数据顿的校验信息

顿序列号：为检测数据包丢失的情况，EtherMAC顿头中用1个字节来表示顿序列号，用来表示主 节点下发或者从节点上传的数据顿个数。正常情况下，无论下发还是上传的顿序列号均为连续递增序列， 并且下发和上传的顿序列号差值为固定的。顿序列计数值溢出后继续从0开始，若有数据包丢失则会有 顿序列号的跳跃。 工作字计数器：工作字包含本节点应用厂 作结果，见表1。

表1EtherMAC从节点工作字寄存器

纠错机制包括： a）正确接收：主节点对接收到的数据顿校验正确无误，表示已经正确地接收了该顿，此时，从节 点0可以启动新一轮的通信； b）错误重发：周期通信过程中，若从节点检测到主节点下发的数据顿CRC校验错误，则末节点立 刻发起上传，并置位相应的属性控制字，向主节点发送数据重发请求； c）序列号校验：EtherMAC数据顿中有表示帧序列号的字节，每次进行数据交互后都会自动加1， 节点如果检测到序号不连续说明有丢失的数据，主节点和从节点据此执行相应的重发或故障处 理操作； d）主节点超时：若某一周期主节点并未下发控制数据，则从节点上传时置位相应的顿属性控制字， 通知主节点有数据丢失。

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a）枚举故障：主节点不能识别从节点数量，无法进行配置，所有通信过程无法进行，总线进入故 障态； b）通信线路故障：对于链状网络，通信过程中任何节点和连接的故障都会引起系统故障

8.7.1 通信状态管理

EtherMAC通过数据控制顿控制字和数据顿长度中数据段中的第13、14位控制数据顿类型，如图 14所示。

收举数据包：控制命令0

图14EtherMAC顿控制学及顿长度

主节点通过枚举包为每个从节点分配唯一的节点号：距离发送枚举包的网口最近的为0节点，随着 从节点的连接次序，节点号逐渐递增，如图15所示

8.7.1.3配置数据包：控制命令 0x03

图15EtherMAC从节点号

8.7.1.4周期通信数据包：控制命令0x02

主要完成主节点与从节点之间具有实时性要求的过程数据的交换。周期通信中，可以通过基于握手 的方式实现主、从节点之间非实时数据的交互。 8.7.1.5通信停止：控制命令0x00 结束通信，所有从节点进入空闲状态。

8.7.2主节点与从节点数据的交互

EtherMAC主节点和从节点之间按照协 定的以太网顿格式完成数据的交换。协议栈按图17所 示格式解析出应用数据交给应用层处理，应用层的开发示例参见附录D。

■EtherMAC节点控制数

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图A.1IEEE1394接口

图A.3M12接口端子

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最小的内存存储单位，取值包括“0”和“1”两种。 约定：在本标准中以“b”为位元单位的缩写，即1b表示1个位元（1bit)

每8个bit构成1个byte，称为1个字节。 约定：在本标准中以“B”为字节单位的缩写，即1B表示1个字节（1hyte）

不带有符号的整型数可以使用8bits、16bits、32bits等多种方式进行存储。 整数取值范围： 8bits:0~255; 16bits:0~65535; 32bits:0~4294967295。 约定：以8bits、16bits、32bits存储的无符号整型数在本标准中以u××表示： 8bits整型数：u8； 16bits整型数：ul6； 32 bits 整型数：u32。

不带有符号的整型数可以使用8bits、16bits、32bits等多种方式进行存储。 整数取值范围： 8bits:0~255; 16bits:0~65535; 32bits:0~4294967295。 约定：以8bits、16bits、32bits存储的无符号整型数在本标准中以u×X表示 8bits整型数：u8； 16bits整型数：u16； 32 bits 整型数：u32。

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浮点数标准遵从IEEE754标准的实数表示方法。 约定：本标准中，以float或Float表示浮点数。

空数据类型长度为零。 约定：以NULL表示。

通信中，用信息的源和目的地的编码表示。

日历日期部分结构体包括：日期day，月month，年份ycar。 取值范围： 日期day:1~31; 月month：1~12; 年year:0 000~9999

组Aray由一个同类元素的有序集合组成。本协议对数组元素的数据类型没有约束，但每个元券 自同一个类型。数组一且被定义，数组中元素的数量不能改变。

，本标准不限制字段的数据类型，一个结 构可以包含基本数据元素、更多其他结构元素或者用户定义的数据元素。

列表是指由一组对象索引值组成的变 变量本身的访问可以是对列 表变量的成员（即地址索引值）进行的访问，也可以是对列表的实例化数据进行的访问。

对象是指具有一组确定属性的可操作的集合体。

EtherMAC采用小端对齐的方式：即低字节的数据在前，高字节的数据在后。

C.1工业以太网通信线缆

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附录C （规范性附录） 基于以太网的物理层附加要求

erMAC网络中，基于以太网的网段使用的通信线缆包括同轴电缆、双绞线和光缆，其选用对应 气和电子工程师协会（IEEE）制订的相关标准，见表C.1

表C.1工业以太网通信线缆选用

在复杂工业环境下应用，需在ISO/IEC11801基础上，增加网络结构设计和连接部件方面的额外保 护措施，而与通信相关的参数则可以保留不变。

杂工业环境下应用，需在ISO/IEC11801基础上，增加网络结构设计和连接部件方面的额外保 而与通信相关的参数则可以保留不变

C.2工业以太网通信线缆与连接件防护要求

工业环境的的状况，工业以太网对环境的适应性要求比传统的商业以太网更强，包括设备、通 连接件等在内的防爆性、抗腐蚀性、机械强度、电磁兼容性等。

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C.2.2工业通用要求

工业环境通用要求见表C.2。

表C.2工业环境通用要求

C.2.3环境保护级别

环境保护级别见表C.3

表C.3环境保护级别

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时录提供了EtherMAC总线协议的3个应用层开发示例，其中示例1和示例2均为主节点的开发 ，示例3为基上FPGA的从节点开发提供参者

D.2主站应用层开发示例1：基于通用开发工具的开发示例

主站应用层可选用VisualStudio.NET环境开发设计，VisualStudio.NET编程坏境具有较好的可 面编辑功能，支持C、C++、C#等多种语言，本示例采用了C#与C++混合编程，开发流程如图D

图D.1基于通用软件的开发流程示意图

各控制系统结构层次如图D.2所示。C#WinForm界面 搭建。但由于C#语言编写的代码是托管代码，执行效率低，所以选择实时性更高的C++来完成

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数据的计算处理与任务调度。两个进程间的数据交互则由共享内存接口interchange.dll来实现。其中， EherMAC.dll负责完成设备打开、非周期通信中的枚举和配置、周期通信中控制数据的组包下发与解析 反馈包中的测量数据等任务，是主站与从节点通信的桥梁。

D.3主站应用层开发示例2：基于第三方开发环境CoDeSvS的开发示例

图D.2基于通用开发软件的EtherMAC软件层次结构图

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GB／T 38561-2020 信息安全技术 网络安全管理支撑系统技术要求图D.3基于CoDeSys的控制系统结构

目标机程序在通过连接EtherMAC.dll下发数据后处于等待周期性返回数据的状态，返回数据到达 时，目标机程序通过EtherMAC.dll解析处理获取的返回数据，并计算下周期要下发的控制数据，之后 下发数据并继续等待数据返回，各板卡接收目标机下发的数据并解析，然后下发到控制对象（电动机驱 动、变频器、各类传感器等）并接收返回数据，返回数据经板卡解析处理后返回到目标机，继而周期性 循环实现周期通信。

从节点采用基于FPGA的方案，其中链路层由软核实现，链路层软核通过片内总线与其他模块进 行通信。EtherMAC单轴模块的开发实例如图D.4所示。

图D.4EtherMAC单轴模块

在FPGA内部，EtherMAC数据经物理层到达IP核，应用层软件程序通过片内总线读取控制伺服 轴的命令，伺服轴模块将其转换成脉冲、方向信号经电动机接口控制伺服电动机运行；伺服轴模块接收 电动机编码器反馈信号，通过片内总线写入RAM区域，由EtherMACIP核负责上传给主节点。借助于 [O模块，其可实现限位、回零等功能，其他模块作为保留以进行功能扩展。

JB∕T 7155-2016 土方机械 车轮 技术条件JB/T130752017

附录E （规范性附录） 工业以太网设计和安装指导

设计网络时应考虑以下带宽因素： ）米来数年内网络通信量增大，应同时满足网络平均负荷和峰值负荷，以免出现暂时过载 ）反应时间应满足自动控制要求。