摘要：PROFINET設(shè)備集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中，需提供描述設(shè)備模型特性的GSD文件以使工程工具對(duì)其進(jìn)行組態(tài)。PROFINET設(shè)備的GSD文件用GSDML語(yǔ)言描述。GSDML采用分層的結(jié)構(gòu)化方法，描述PROFINET設(shè)備的標(biāo)識(shí)、設(shè)備訪問(wèn)點(diǎn)、模塊、子模塊以及診斷信息。GSD文件檢查是PROFINET項(xiàng)目設(shè)計(jì)和互操作測(cè)試的前提條件。

關(guān)鍵詞：PROFINET GSD GSDMLXMI，Schema

1概述

PROFINET IO是由PI國(guó)際組織(PROFIBUS&PROFINET International)提供的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)。同PROFIBUS--樣，PROFINET IO(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PROFINET)設(shè)備集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中時(shí)，需提供描述設(shè)備模型特性的GSD文件。工程軟件根據(jù)所有設(shè)備的GSD文件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)下載成功后，PROFINET設(shè)備進(jìn)入數(shù)據(jù)交換狀態(tài)，與PROFINET控制器(PLC)進(jìn)行周期性輸入輸出數(shù)據(jù)交換(循環(huán)通信)。

PROFINET設(shè)備的GSD文件用GSDML語(yǔ)言描述。GSDML(General Station Description MarkupLanguage，通用站描述標(biāo)記語(yǔ)言)是符合ISO 15747《工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成——開(kāi)放系統(tǒng)應(yīng)用集成框架》的基于XML的一種描述語(yǔ)言，可使用標(biāo)準(zhǔn)XML編輯器來(lái)編寫(xiě)PROFINET設(shè)備的GSD文件。目前PI發(fā)布的GSDML規(guī)范的最新版本為V2．31，可用來(lái)描述PROFINET V2．3設(shè)備特性。GSDML格式不描述設(shè)備的技術(shù)功能或圖形用戶接口，這些可通過(guò)使用TCI、FDT或EDD實(shí)現(xiàn)。

2 PROFINET設(shè)備GSD文件結(jié)構(gòu)

2．1頂層(Top level)結(jié)構(gòu)

每個(gè)PROFINET設(shè)備GSD文件的最開(kāi)始部分都包含如下內(nèi)容。

2．2 GSD文件主要組成結(jié)構(gòu)

PROFINET設(shè)備GSD文件一般包括以下內(nèi)容：

(1)總線接口(DAP=Device Access Point)；

(2)所有可能的模塊和子模塊(Module／Submodule)，以及模塊參數(shù)；

(3)模塊和子模塊可用的槽和子槽(slots／Subslots)；

(4)診斷信息(Diagnosis)。

G S D ML采用分層的結(jié)構(gòu)化方法描述PROFINET設(shè)備特性，圖l給出用uML類(lèi)圖表示的GSD文件基本結(jié)構(gòu)。GSDML中各屬性不再稱(chēng)為鍵值(K eY)而叫作元素(element)，元素的使用屬性分為強(qiáng)制的(M)、可選的(O)和條件的(C)。圖l中，元素間用帶“◇”的實(shí)線表示聚合關(guān)系，“◇”指向的元素(上層)包含另一端元素(下層)，實(shí)線下的數(shù)字表示包含的個(gè)數(shù)關(guān)系，“1”表示下層元素是強(qiáng)制存在的，“0．．1”表示下層元素是可選的，“1．．*，’表示至少有一個(gè)下層元素。如果元素不存在，則表示不支持相應(yīng)功能或能力。

2．3 設(shè)備標(biāo)識(shí)(D e v i c eIdentity)

設(shè)備標(biāo)識(shí)有兩個(gè)重要元素：VendOrID(Unsignedl6)和DevicelD(Unsignedl6)。PROFINET設(shè)備制造商可向PI國(guó)際組織申請(qǐng)VendorlD可用于所有該制造商生產(chǎn)的所有設(shè)備。與PROFIBUS的IDENT PROFINET設(shè)備的DeviceID由制造商自己分配，惟一標(biāo)識(shí)該制造商所有設(shè)備中的某種設(shè)備類(lèi)型。

2．4設(shè)備功能(Device Function)

設(shè)備功能有一個(gè)重要元素：F a m il Y(Enumeration)。PROFINET設(shè)備需分配一個(gè)功能類(lèi)，GSDML規(guī)范定義了以下枚舉值。{General，DriveS，Switching Device，I／O，Valves，Controllers，HMI，Encoders，NC／RC，Gateway，PLCs，Ident Systems，PA Profiles，Network Components，Sensors}

2．5設(shè)備訪問(wèn)點(diǎn)(DAP)

DAP是將PROFINET設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接的特殊模塊，代表網(wǎng)絡(luò)接口。同PROFIBUS的GsD文件不同，GSD文件中可包含多個(gè)DAP描述(DeviceAccessPointList)，因此一個(gè)GSD文件可由具有相同模塊的設(shè)備族共用。DAP在GSD文件中最重要，因?yàn)樗墙M態(tài)一個(gè)PROFINET設(shè)備的起點(diǎn)。DAP的以下元素較為重要：

(1)PNIO Version：PROFINET設(shè)備實(shí)現(xiàn)所基于的PROFINET版本。當(dāng)前最新版本為V 2．3。設(shè)備必須符合DAP聲明的特定PN IO版本的要求。

(2)Min Device Interval：規(guī)定設(shè)備發(fā)送循環(huán)IO數(shù)據(jù)的最小時(shí)間間隔，時(shí)基31．25 la S。例如MinDeviceInterval=32意味著設(shè)備可以每lms發(fā)送／接收數(shù)據(jù)。

(3)Address Assignment：支持的地址分配方法，如：DCP、DHCP、LOCAL。

(4)IO Config Data：規(guī)定最大輸入輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。DAP包含關(guān)于接口和端口的若干子模塊：

(5)SutslotNumber=0x8000代表總線接口，規(guī)定以下重要屬性。

一Supports Realtime Classes：支持的RT類(lèi)，如RT—Class—l、RT—Class一3

一Supported Protocols：支持的協(xié)議，女ISNMP、LLDP

—DCP—Hello Supported：是否支持快速啟動(dòng)(FSU)

一Supported Sendclock Factors：支持的發(fā)送時(shí)鐘因子，取值1-128，時(shí)基31．25 11 S

—Supported Reduction Ratios：支持的壓縮比，取值1-512，時(shí)基31．25 u S

—Supported Role：是否支持媒體冗余協(xié)議(MRP)，女IClient、Manager

(6)SutslotNumber=0x8001-?代表以太網(wǎng)端口，規(guī)定以下重要屬性。-M AU Ty P e：M AU類(lèi)型，如1 6指示100BASETXFD，24指示1000BASELXFD—Writeable—IM—Records：定義可寫(xiě)的I&M，取值1-4。I&M0不可寫(xiě)

2．6模塊(Module)

模塊項(xiàng)描述模塊的特性。

(1)Module ID：模塊標(biāo)識(shí)符；

(2)Allowed In Slots：定義模塊可被放置的槽號(hào)，取值OxOOOO—OxTFFF；

(3)Used In Slots：規(guī)定模塊被放置的默認(rèn)槽號(hào)，模塊可被工程工具刪除；

(4)Fixed In Slots：規(guī)定模塊被放置的默認(rèn)槽號(hào)，模塊不可被工程工具刪除。

2．7子模塊(Submodule)

子模塊項(xiàng)描述子模塊的特性。

(1)Submodule ID：模塊標(biāo)識(shí)符：

(2)Allowed In Subslots：定義子模塊可被放置的子槽號(hào)，取值0x0000-0xTFFF；

(3)Used In Subslots：規(guī)定子模塊被放置的默認(rèn)子槽號(hào)，子模塊可被工程工具刪除；

(4)Fixed In Subslots：規(guī)定子模塊被放置的默認(rèn)子槽號(hào)，子模塊不可被工程工具刪除。

2．8診斷(Diagnosis)

PROFINET通過(guò)報(bào)警(Alarm Item)來(lái)支持三類(lèi)通道診斷。

(1)System Defined Channel Diagnosis：系統(tǒng)定義診斷；

(2)Profile Channel Diagnosis：行規(guī)特定診斷；

(3)Manufacturer Specific Diagnosis：制造商特定診斷。

3 PROFI NET設(shè)備GSD文件命名

PROFINET設(shè)備GSD文件命名由以下部分按順序構(gòu)成，1N6項(xiàng)之間用“．”連接：

(1)GSDML：

(2)GSDML Schema的版本ID：Vx．y：

(3)制造商名稱(chēng)；

(4)設(shè)備族名稱(chēng)；

(5)GSD發(fā)布日期，格式y(tǒng)yyymmdd；

(6)GSD發(fā)布時(shí)間(可選)，個(gè)數(shù)hhmmss，hh為00-24；

(7)后綴“．xml”。例如：“G S D M L—V 2．3 1-V e n d O r—Device一20130315．xml”。GSD文件一旦發(fā)布后如不更改名稱(chēng)不允許改變，若發(fā)布新版本GSD文件，則發(fā)布日期必須改變。

4 PRFOINET XML Viewer工具

PI國(guó)際組織提供一種PRFOINET XML Viewer工具軟件(上Awww．profinet．comT載)，集成了一些PROFINET設(shè)備的GSD文件示例。在這些示例基礎(chǔ)上按制造商產(chǎn)品的設(shè)備特性進(jìn)行修改，是生成新GSD文件的最有效方法。PRFOINET XML Viewer是可視化并檢查PROFINET GSD文件的工具，支持以下特性：

(1)以表格形式(Browser-View)和文檔形式(XML-View)清晰顯示GSD文件內(nèi)容；

(2)包含XML Schema定義(xsd文件，描述GSDML文檔的結(jié)構(gòu))；

(3)基于指定的XML Schema文件進(jìn)行語(yǔ)法檢查，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的GSD checker_Z具可對(duì)GSD文件進(jìn)行詳細(xì)檢查；

(4)用戶以此基礎(chǔ)自定義開(kāi)發(fā)XML編輯器。

5認(rèn)證測(cè)試要求

應(yīng)根據(jù)設(shè)備功能和文件的實(shí)際規(guī)范來(lái)檢查設(shè)備描述文件(GSD)。該檢查是PROFINET控制器項(xiàng)目設(shè)計(jì)和互操作測(cè)試的前提條件。認(rèn)證測(cè)試保證所有V2．31版本的GSD文件符合規(guī)定的XML Schema。