GB-9469.9-1988.pdf
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1、中华 人 民共 和 国 国家 标 准 分散型过程控制系统用工业过程数据公路 UDC 6 8 1 . 3 2 : 6 2 1 -5 0 3 单信道同轴电缆总线媒体“ 层” 技术规范 GB 9 4 6 9 . 9 - 8 8 P r o c e s s d a t a h ig h w a y , t y p e C ( P R OWA Y C ) , f o r d i s t r i b u t e d p r o c e s s c o n t r o l s y s t e m s S i n g l e - c h a n n c l c o a x i a l - c a b l e
2、- b u s me d i u m “ l a y e r “ s p e c i f i c a t i o n 本标准等效采用国际电 工委员会标准T E C 9 5 5 分散型过程控制系统用工业过程数据公路 . 1 主题内容与适用范围 本标准规定了工业过程数据公路标准的 媒体“ 层 ( 单信道同轴电缆总线) 的功能、电 气和机械特 性. 本规范给出 单信道同 轴电 缆总线局域网 媒体 层. 的实施准 则.本部分与G B 9 4 6 9 其它各 部分以 及与L A N规范的关系示于图1 . 本标准仅按需要的程度去规定媒体“ 层” 的技术规范,以便保证: 在连接到遵循本规范的媒体时,物理层实
3、体的相互可操作性符合本标准; 对局域网自身及其用户提供保护. 凡阮 第 2 层 料料料料料料 1+|十 用 户 十 一 一 一一一一 朴一一 第 2层 PL C P R O WA Y 是路控制子层 一一 一 第3 一一 一 第 4 十 一一一一M A C 一一- 一 一-f- 3 数据链路公路层 操体送取控制子层 一一 一 第 5 一一 一 第 6 第 1 层 悯 合层 十一一一 1-一一一 干 线 一 一 一 一 ! 十 一- 一 P H Y 物理层 一 半 M 1 0 部 分 - 种 干 一一 一一 一 第 7 一一 一 第8 一一 一 第 8 部分 支线电级 第6层 碟 体层 第9部分
4、1!|十 - 1|林 T AP 分接头 一一一 一斗 电组 斗t+斗 十卜|朴十 图 1 与L A N模型的 关系 国 家机械工业委员会1 9 8 8 - 0 5 - 1 2 批准 1 2 4 1 9 8 9 - 0 1 - 0 1 实施 GB 9 4 6 9 . 4 -8 8 - -一一 1 . 1 目的 本标准的目的是: a .为符合本标准的局域网的站间通信提供必须的物理媒体; b ,提供高的网络可用性; c . 在宽的工作环境中,为安装和服务提供方便条件. 1 . 2 兼容性 符合本标准的媒体层实体的所有实现都应在支线电缆至站的接口 处兼容.只要在实际支线电缆至 站的接口 处保持兼容.基
5、于本标准的具体实现可用不同的方式去完成.制造厂家应标明本标准第6 条 规定的具体数值. 本标准适用于分散型过程控制系统用工业过程数据公路, 2 术语 单信道F S K系统:是一个对信息进行编码.在载波上进行频率调制.并送人同轴传输媒体的系 统.在某一时刻.在媒体的任一点都只能有一种信号出现在该信道上而不致破坏. 支线电缆:用以连接某一个站的 N接插件:特性阻抗7 5 f 1 的N 、属于单信道同轴电缆总线媒体的一种柔性同轴电缆. 系列同轴电缆接插件. F S K;频移键控,频移键控是一种调制技术,它把被传送信号的频率移至一组频率中的某一频 率, 从而实现将信息加在载波上进行传送. 阻抗匹配功率
6、分离器:用以在一根很粗的千线电缆和另一很粗的干线电缆之间实现电气和机械祸 合的 一种组件,以 便为单信道同轴电缆干线提供一个分支拓扑.功率分离器将它从各个端口 接收的 信 号能量汇总,并能将由 任一干线电缆收到的信号能量对称地分配给其它干线电缆.它仅含有无源电气 元件( R , L , C ) . 阻抗匹配分离器:功率分离器的一种类型,常用于将支线电缆对称地祸合在一起. 站:连至局域网的设备. 阻抗匹配分接头:用以在干线电缆和支线电缆之间实现电 气和机械祸合的一种组件.分接头非常 不 对称地分配从每根干线电缆接收的 信号能量. 将其中 大部分信号能量传送给其它的干线电缆,只将 百分比 很小的能
7、量传送给支线电 缆. 分接头把从各条支线电缆上接收的信号能量汇总.将其中 的一小 部分能量均匀地分配给各干线电缆. 而其余的大部分信号能量仍送回支线电缆, 分接头仅含有无源电 气元件 R , L , C ) . 干线电缆: 单信道同轴电缆总线系统的( 大直径的) 半刚 性主电缆. 3 同 轴电缆总线媒体 层 概述 3 . 1 功能的一般描述 本条非形式地描述单信道同轴电缆总线媒体“ 层 所完成的各种功能.所有这些功能提供一种手 段.以便将出现在站至支线电缆接口 处的信号汇总.并传送到与任一支线电缆相联的所有各站. 从而 连接到这些媒休的所有各站都能进行通信. 3 . 1 . 1 单信道同轴电缆
8、总线媒体概述 站是通过较细的支线电缆和阻抗匹配分接头连接到单信道同轴电缆总线系统的粗干线电缆上的. 这些分接头是无源装置,它们对于信号传播是无方向的( 即全方向的 ) . 分接头的这种无方向性特征允 许站的信号沿着干线电缆向两个方向 传播.分接头也使得干线电缆或支线电缆的任何阻抗不匹配而造 成的反射影响减至最小. 单信道同轴电缆总线系统的拓扑是一种无根多分支树型结构,工作站象树叶连接到树枝上.干线 电 缆本身通过功率分离器实现分支. 而功率分离器为干线电 缆上的载波信号提供无方向祸合, 这种情 1 2 5 GB 9 4 6 9 . 9 - 8 8 况类似于刚才叙述过的分接头.功率分离器象分接头
9、一样。只采用无源电气元件( R , L , C ) . 支线电缆的 分支由支线电缆分离器提供,这种分离器也只采用无源电气元件. 3 . 2 功能规范使用的模型( 参见G B 9 4 6 9 . 1 附录A的参考文献2 4 ) 3 . 3 基本的和可选的特性 在所有媒体实现中 , 所有特 性都 是必须具备和需要的, 并要求这些实现遵循本标准.因而制造厂 家应标明适用于本标准第6 章规定的具体数值. 4 单信道同 轴电 缆总线媒体 层 的功能、电气和机械规范 单信道同轴电缆总线媒体 层 是一个实体,它的( 与本标准有关的) 唯一功能是在单信道同轴电缆 总线媒体连接的局域网的 各个站间传送信号.因
10、此, 本标准只规定那些与站间的信号传送或与人们及 设备安全密切相关的 媒体“ 层. 特性. 如果媒体层能为单信道同 轴电缆总线型局域网中的各个站提供指定的信号传送服务和特性, 并能 满足有关的安全和环境准则, 那末媒体层的实现就应认为符合本标准. 下面各条所指明的所有测量都是在站连接到媒体的那一点上( 即支线电缆) 进行的.如不另作声 明. 所有指定的电压和功率均分别以 有效值( r s m ) 和d B ( l m V , 7 5 1 2 ) d B m V 来表示. 并且都是基于随 机数据模式进行传输的. 4 . 1 与站的藕合 单信道同轴电缆总线媒体应该通过一端带有N系列7 5 1 2
11、阳插头的特性阻抗为7 5 1 1 的柔性支线 电缆连接到站. 阳插头应与安装在站上的7 5 1 2 N系列阴插座相匹配.N系列阴插座的中心导休应通过变压器祸 合到站.通过卸去接地片使N系列阴插座的 外壳和站电气绝缘. 4 .2 特性阻抗和阻抗匹配 单 信道同 轴电 缆总线 媒体的特 性阻抗应为7 5 士 3 o . 在N系列接插件端接7 5 1 2 的电阻负载时,在媒休的N系列接插件的每一连接点处所测得的最 大电 压驻波比V S WR应为1 . 5 : 1 或者更小. V S WR应在3 - - 7 MH z 的频谱范围内 进行测量. 4 .3 信号电平 当接收某个单独站发出的、传送电平符合G
12、 B 9 4 6 9 . 8 第 5 . 3 . 4 条规定的信号时,单信道同轴电缆 总线媒体应将信号传送给与媒体相连的每一个站,且信号幅值介于十 4 一 十 5 0 d B m V之间. 峨 4 失真 在3 MH z - 7 MH z 频谱范围内,最大的组延迟失真应为2 5 n s . 4 . 5 噪声低限和信噪比S I N 在频带3 一8 MH z 内,建议噪声低限为一 1 5 a s p m V , 7 5 1 2 ) d B m V 或更低.在所有情况下,最 小的接收信号值应比 实际噪声低限值至少要大2 0 d B m V . 4 . 6 电缆屏蔽 所有干 线电缆和支线电缆 屏蔽层上的
13、 有效屏蔽系数至少 应为9 0 %. 4 . 7 站接口的兼容性 一个具体化的单信道同轴电缆总线“ 媒体 .只要满足本标准 第4 . 1 条至第4 . 7 条的要求,就被认 为支持一个特定的单信道同轴电缆总线局部区域网.以上要求应在每个站到媒休的连接点处测量,与 选择哪一个站连接点来发出测试信号无关. 4 . 8 冗余考虑 正如G B 9 4 6 9 .8 第5 . 1 1 条隐含地说明 一样, 本标准鼓 励采用冗余单信道同轴电缆 媒体. 几使用 冗余媒体的场合.本标准第4 . 1 条至第4 . 7 条所列的各项要求应能分别地和独立地用于每个单个非冗 余的媒休接口. 1 2 6 GB 9 4
14、6 9 . 9 - - 8 8 4 . , 可靠性 接插件、 分接头以及其它将站连接到同 轴电 缆媒体上的 无源部件或媒体部分应设计成使得整个网 络失效的概率减至最小. 5 安装要求 本章给出 一些与安全考虑有关的建议和准则,这里列出的内容是不完全的.同时也没有指出 所有 可能的安全考虑。极力主张设计者参照本地、国家和国际上有关的安全准则. 并保证与相应标准保持 一致. 参见G B 9 4 6 9 . 1 附录A的参考文献3 2 . 局域网电缆系统在使用时至少会有四种直接危及电气安全的因素,连接设备的设计者应注意到这 些危险因素,它们是: a .局域网的部件和电源或照明电路直接接触; b .局
15、域网电缆和部件上的静电荷积累; c .在局域网电缆系统中 祸合进了高能瞬变; d .在各种互连的网络部件的安全地之间存在电位差. 这些危及电气安全的因素,对所有类似的电 缆系统都是可能发生的.为了使局域网正常运行.应 尽可能减少上述危险.除了在一个运行的系统中 要正确地处理这些故障 外。还必须采取特殊手段,以 保证在设备接人或拆离现有的局域网 媒休时,能确保所期望的电气安全. 5 . 1 安装实施 参见G B 9 4 6 9 . 1 附录A的参考文献1 5 .在需要进行安装的 每种场合;还必须遵循本地的法规和 准则。 5 . 2 接地 5 .2 . 1 在单信道同轴电缆总线媒体的每一支线中,干
16、线电缆段的屏蔽层以及所有连接的分接头的外 壳 应串 联在 一 起 . 沿 着 该 干 线电 缆 , 这 样 连 接 的 导 电 通 路 应 有 几 个 有 效的 接 地 处, 并且 在电 缆 进 人 或 离开楼房建筑的各个点郁有效接地.推荐的做法是侮个分接头外壳都有效接地.并且在两个分接头外 壳间的长电缆上,每百米电缆屏蔽至少有效接地 一次. 但是。在两个接地点之间存在很大地电 位差的 场合,必须采取其它措施.有效接地意味着通过足够低的阻抗固定地接至大地,同时要具有足够大的 载流量,以防电压的 积累,从而避免给连接的 设备或人带来异常的 危险. 5 . 2 . 2 所有支线同轴电缆段的 屏蔽层
17、都应与它们所连接的分接头 外壳有效接地. 5 . 2 . 3 有理由 相信,在同轴电缆外露的屏蔽层、接插件或分接头的地电位与该部件附近的地电位之 间 超过几伏电压的地方,必须加装绝缘外壳、保护罩或绝缘盖,以 便保证设备用户( 不是安装人员) 不 致因为身体偶然接触时.而在外屏蔽层或接插件外壳与大地之间形成电流通路. 5 .3 支线电缆和分接头的端接 除少数支线电缆可在维修过程中 暂时开路外,所有分接头和支线电缆都应端接7 5 1 2 负载. 5 . 4 规章要求 用于局域网设备和媒体的规章耍求包括在G B 9 4 6 9 . 1 附 录A的 参考文献1 4 至1 9 和3 2 中 , 但 可不
18、受这些具休条文的限制, 特别是由 于同轴电缆总线媒体和所连设备的辐射要用到的F C C要求,本标准所规定的媒体 层 实体的任何具体实现都必须加以考虑. 5 . 5 安装和维护指南 凡是应用单信道同轴电缆总线媒体的地方,都应遵循在C A T V工业领域内制订的安装及维护指 南,这些指南用于同轴电 缆系统设施间 或设施内的安装.此外,还应提出以 下警告: 警告:任何时刻都不 允许干线同轴电缆屏蔽层的任何部分浮空而不有效接地.如果将一段浮空电 缆加到现有的电缆系统中,安装者要格外注意,不要由 于身体的接触而使浮空电缆段和接地电缆段屏 1 2 7 GB 9 4 6 9 . 9 - 8 8 蔽层间形成通
19、路. 5 . 注意事项 单信道同轴电缆总线网络的安装指导应该使用能使安装者对上述第5 章提及的警告和指南更加熟 悉的语言. 环境规范 6 . 1 电磁和电气环境 外界干扰源包括电磁场、静电 放电、接地点间的瞬变电 压等.这几种千扰源将引起同轴电 缆和站 的接地点( 如果有的话) 间的电压积累. 在工业环境中运行时,媒体层实体的 具体实现应符合其规范. 6 . 1 . 1 电磁场 工业环境存在着下列两种外界平面波电磁场: a .在1 0 k H z 至3 0 MH z 范围内,2 V/ m的电磁场; b .从3 0 MH z 至1 G H z 范围内,S V / m的电磁场. 6 . 1 . 2
20、 地电位差 工业环境中存在的几种典型的地电位差是: a . 当 传输媒体整个处于保护区时。在频率低于4 0 0 H z 的情况下.地电位差的典型值小于1 0 V ( 峰 一 峰值) ; b .当 传输媒休外露于工厂环境时.在频率低于4 0 0 H z 的情况下,地电位差的典型值小于5 0 V ( 峰一 峰值) ; c .当传输媒休外露于恶劣的工厂环境( 例如电站) 时,在频率低于1 0 MH z 的情况下,地电位差 的 典型值可升至1 0 0 0 V ( 峰一 峰值) . 6 . 2 温度和湿度 要求符合本标准的任何具体实现在规定环境条件的合理范围内都能正常工作,这些条件与温度、 湿度以及如冲
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