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　　国际上，当前IEC 61158现场总线标准中规定了常用的现场总线和实时以太网类型，并对各项协议的各项指标进行了明确的定义，但国内外都缺少通信质量检测相关标准内容。
 

　　国内，有IEC 61158上述国际标准的转化标准，也有通信网络的安装类规范，本标准的制定承接以上基础类标准，对开展通信质量检测方面进行标准化，进一步补充完善工业总线和以太网的应用标准体系。
 

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
 

　　本文件规定了工业现场通信质量检测的典型工业通信网络、通信质量关键指标、通信质量主要影响因素、通信典型故障和通信质量检测等。本文件适用于工业现场通信质量检测、故障诊断和故障排除。
 

　　工业通信网络概述：
 

　　工业现场使用的工业通信网络范围一般覆盖GB/T 38869规定的设备层和控制层网络，实现现场设备、控制设备、监控系统等之间的互联互通。当前，工业通信网络主要包括现场总线和实时以太网(或工业以太网)。现场总线是基于串行数据传输典型用于工业自动化和过程控制应用的通信系统，实时以太网是基于ISO/IEC/IEEE 8802-3且支持确定性实时通信的通信系统。附录A列出了IEC 61158和IEC 61784规定的工业通信网络类型和通信行规。
 

　　通信质量关键指标：
 

　　工业现场通信质量是指安装在工业现场环境中的工业通信网络，关于数据传输的时效性、准确性、完整性、可靠性等方面要求的满足程度。为保证工业现场通信质量，工业通信设备出厂前应在授权检测实验室进行并通过EMC、电气安全(如需要)、协议一致性和互操作性等测试，参见GB/T 38868要求。工业通信设备在工业现场中运行时，应满足通信质量关键指标要求。按照表1所示工业通信网络协议分层结构，工业现场通信质量关键指标应包括物理层质量指标、数据链路层质量指标和应用层质量指标。网络通信在满足用户对通信需求方面所具有效用的优劣程度，包括时效性、准确性、完整性、可靠性等。
 

　　通信质量检测：
 

　　1.检测方法
 

　　工业通信网络现场调试、运维、系统升级替换等阶段，宜确认工业现场通信质量。对现场通信异常或故障进行排查时，宜采用专用的仪器设备或工具，对物理层、数据链路层和应用层关键指标进行检测，并评估和解决可能存在的问题。
 

　　检测方法应采用无扰或弱扰式接入，除接入瞬间外不应对现场通信质量造成影响。在网络设计阶段，宜在网络中预留好诊断接口或使用带镜像端口的管理型交换机以便检测设备无扰接入。常用的检测设备包括：网络测试仪、网络分析仪、总线监视器、报文解析器等。
 

　　工业现场通信质量检测方法可包括下列内容：
 

　　a) 物理层检测：宜使用具备物理层信号参数测量功能的检测设备在总线型拓扑最远设备处、异常设备通信接口处等网络拓扑关键节点，对物理层信号波形幅值、信号对称性、过冲、运行电压、上升时间、下降时间等指标进行测量，并判别测量值是否在通信协议规范允许范围。
 

　　b) 数据链路层检测：宜使用具备总线分析功能的检测设备对丢包率、错误包率、端到端传输时延、传输时延抖动、时间同步精度、非基于时间同步精度等指标进行直接测量或间接计算，并判别在线设备列表、循环连接、循环时间是否与组态配置一致。
 

　　c) 应用层检测：宜使用具备总线分析功能的检测设备对应用层循环数据长度、非循环通信响应时间等指标进行检测，并判别测量值是否与组态配置一致。
 

　　工业现场通信质量检测过程应始终监测在线设备列表，并通过对数据链路层和应用层报文解析，分析网络上所有设备的通信状态，确认设备在长时间运行中是否存在退出循环通信或掉线的状态，并记录设备退出或掉线次数，分析此故障产生原因。
 

　　2.检测及诊断流程
 

　　工业现场通信质量检测及诊断流程，宜包括下列步骤：
 

　　a) 通信问题收集：收集并统计通信故障发生的时间、频度、结果等信息。
 

　　b) 关键指标测量：根据收集的故障信息，依次开展物理层质量指标(见 6.2)、数据链路层质量指标(见 6.3)、应用层质量指标(见 6.4)检测，并进行数据统计；
 

　　c) 异常和故障分析：根据关键指标测量结果，判断故障类型，分析故障产生原因或影响因素(见第 7 章)；
 

　　d) 故障排查：根据故障分析结果，开展设备故障、物理介质、安装操作、电磁干扰、组态配置、互操作不兼容等故障(第 8 章)排查；
 

　　e) 优化解决：根据通信故障分析和排查结果，形成工业现场通信优化解决方案。
 

　　更多详情请见附件。