PROFINET设备的GSD文件及其苗述语言GSDML

中闽｛霰嚣俄表　

ＣＨＩＮＡ　ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ　

２０１３年第１０期　

第十二届工业自动化与标准化研讨会・专栏　

ＰＲＯ　ＦＩ　Ｎ　ＥＴ设备的ＧＳ　Ｄ文件及其　

描述语言ＧＳＤＭ　Ｌ　

ＧＳＤ　Ｆｉｌｅｓ　ｆｏｒ　ＰＲＯＦＩＮＥＴ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　

ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　Ｌａｎｇｕａｇｅ　

＿　一　一　

……　…＿＿＿……………………＿＿＿………＿＿＿………………………＿＿ｌ………………………………¨ｌ‘　

刘

，

Ｅ

Ｙ．表综合技术经济研究所，　

（；ｆ　Ｌ￣ｒ　ｆ

Ｙ．８

ｆ

＿

Ｋｅｙ　ｗ０ｒｄ　ｓ．

ＰＲ

Ｏ

ＦＩＮ

Ｅ

Ｔ

Ｇｓ。

ｘ

Ｍ

Ｌ

ｓ

ｃｎ

ｍ

ｅ

ａ

Ｇｓ。ＭＬ　

５　

。

。

。５

摘要：ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备集成到工业控制系统中，需　

提供描述设备模型特性的ＧＳＤ文件以使工　

程工具对其进行组态。ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备的　

ＧＳＤ文件用ＧＳＤＭＬ语言描述。ＧＳＤＭＬ采　

用分层的结构化方法，描述ＰＲＯＦＩＮＥＴ设　

１概述　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ　ＩＯ是由ＰＩ国际组织（ＰＲＯＦＩＢＵＳ　

＆ＰＲＯＦＩＮＥＴ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ０ｎａ１）提供的实时以太网　

技术。同ＰＲＯＦＩＢＵＳ－－样，ＰＲＯＦＩＮＥＴ　１０（以下简　

称ＰＲＯＦＩＮＥＴ）设备集成到工业控制系统中时，需　

备的标识、设备访问点、模块、子模块以及　

诊断信息。ＧＳＤ文件检查是ＰＲ０ＦＩＮＥＴ项　

目设计和互操作测试的前提务件。　

关键词：ＰＲＯＦＩＮＥＴ　ＧＳＤ　ＧＳＤＭＬ　

ＸＭＩ，Ｓｃｈｅｍａ　

提供描述设备模型特性的ＧＳＤ文件。工程软件根　

据所有设备的ＧＳＤ文件对整个系统进行组态下载　

成功后，ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备进入数据交换状态，与　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ控制器（ＰＬＣ）进行周期性输入输出数　

据交换（循环通信）。　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ＧＳＤ　ｆｉｌｅｓ　

ｆｏｒ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　ｔｈｅｉｒ　ＰＲＯＦＩＮＥＴ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｉｎｔｏ　

ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．ＧＳＤＭＬ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备的ＧＳＤ文件用ＧＳＤＭＬ语言描　

述。ＧＳＤＭＬ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　Ｍａｒｋｕｐ　

Ｌａｎｇｕａｇｅ，通用站描述标记语言）是符合ＩＳＯ　１５７４７　

《工业自动化系统与集成——开放系统应用集成框　

架》的基于ＸＭＬ的一种描述语言，可使用标准ＸＭＬ　

编辑器来编写ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备的ＧＳＤ文件。目前ＰＩ　

ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ｔｏ　ｄｅｓｃｒｉｂｅ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　

ｆｏｒ　ＰＲＯＦＩＮＥＴ　ｄｅｖｉｃｅｓ．ＧＳＤＭＬ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ　

ａ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｄｅｎｔｉｔｙ，ｄｅｖｉｃｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｐｏｉｎｔｓ，　

ｍｏｄｕｌｅｓ，ｓｕｂｍｏｄｕｌｅｓ　ａｎｄ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ．ＧＳＤ　ｃｈｅｃｋ　ｉｓ　

发布的ＧＳＤＭＬ规范的最新版本为Ｖ２．３１，可用来描　

述ＰＲＯＦＩＮＥＴ　Ｖ２．３设备特性。ＧＳＤＭＬ格式不描述　

ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｄｏｉｎｇ　ｔｈｅ　ＰＲＯＦＩＮＥＴ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ　

ａｎｄ　ｔｈｕｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔｉｎｇ，　

设备的技术功能或图形用户接口，这些可通过使用　

ＴＣＩ、ＦＤＴ或ＥＤＤ实现。　

ｗｗｗ．ｃ１３ｌｍ．Ｃｎ　

２７　

第十二届工业自动化与标准化研讨会・专栏　ＣＨＩＮＡＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ中阅候嚣儇表　

２０１３年第１０期　

２　ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备ＧＳＤ文件结构　

２．１顶层（Ｔｏｐ　ｌｅｖｅ１）结构　

每个ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备ＧＳＤ文件的最开始部分都　

包含如下内容。　

Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）　

设备标识有两个重要元素：Ｖ　ｅ　ｎ　ｄ　Ｏ　ｒ　Ｉ　Ｄ　

（Ｕｎ　ｓｉｇｎｅｄ１６）和ＤｅｖｉｃｅｌＤ（Ｕｎｓｉｇｎｅｄ１６）。　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备制造商可向ＰＩ国际组织申请　

ＶｅｎｄｏｒＩＤ可用于所有该制造商生产的所有设备。与　

ＰＲＯＦＩＢＵＳ的ＩＤＥＮＴ＿ＮＵＭＢＥＲ不同，ＰＲＯＦＩＮＥＴ　

Ｐｚｏｆ￥１ｅ　ｆｏｚ　Ｐ叠ＯＦ１ｍ曙Ｄｅ　ｉ０ｅａ‘，ｐｔｏｎ１ｅｌ舳∞ｅ＞　

ｅ．Ｖ．ＩＰＮＯ）＜／ＰｒｏｆｉｌｅＳｏｕｒｃｅ＞　

＜ＩＳＯ１５７４５Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＞　

设备的ＤｅｖｉｃｅｌＤ￣ｌＪ造商自己分配，惟一标识该制　

造商所有设备中的某种设备类型。　

（ＩＳＯＩ５７４５Ｐａｚｔ＞４＜／ＩＳＯ１５７４５Ｐａｚｔ＞　

＜ＩＳＯ１５７４５Ｅｄｌｔｉｏｎ＞ｌ＜／ＩＳＯ１５７４５Ｅｄｉｔｌｏｎ＞　

‘Ｐｒａ￡ｉ１ｅＴｅｃｈ且口１ｏｇ　

‘，ｔ￣０１５＇７４５Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＞　

ⅡＨ　，ＰｒｏｆｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＞　

２．４设备功能（Ｄｅｖｉｃｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）　

＜／Ｐ￣ｏｆｉｌｅＨｅａｄｅｔ＞　

设备功能有一个重要元素：Ｆ　ａ　ｍ　ｉ　ｌ　Ｙ　

（Ｅｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ）。ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备需分配一个功能　

２．２　ＧＳＤ文件主要组成结构　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备ＧｓＤ文件一般包括以下内容：　

（１）总线接口（ＤＡＰ＝Ｄｅｖｉｃｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔ）；　

（２）所有可能的模块和子模块（Ｍｏｄｕｌｅ／　

Ｓｕｂｍｏｄｕｌｅ），以及模块参数；　

类，ＧＳＤＭＬ规范定义了以下枚举值。　

｛Ｇｅｎｅｒａｌ，Ｄｒｉｖｅｓ，Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ，Ｉ／　

０，Ｖａｌｖｅｓ，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ＨＭＩ，Ｅｎｃｏｄｅｒｓ，ＮＣ／　

ＲＣ，Ｇａｔｅｗａｙ，ＰＬＣｓ，Ｉｄｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＰＡ　Ｐｒｏｆｉｌｅｓ，　

（３）模块和子模块可用的槽和子槽（ｓｌｏｔｓ／　

Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｓｅｎｓｏｒｓ｝　

Ｓｕｂｓｌｏｔｓ）；　

２．５设备访问点（ＤＡＰ）　

ＤＡＰ是将ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备与网络连接的特　

殊模块，代表网络接口。同ＰＲＯＦＩＢＵＳ的ＧｓＤ　

（４）诊断信息（Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）。　

Ｇ　ｓ　ＤＭ　Ｌ采用分层的结构化方法描述　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备特性，图１给出用ＵＭＬ类图表示　

的ＧＳＤ文件基本结构。ＧＳＤＭＬ中各属性不再称　

为键值（Ｋ　ｅ　Ｙ）而叫作元素　

（ｅｌｅｍｅｎｔ），元素的使用属性　

分为强制的（Ｍ）、可选的（０）　

和条件的（ｃ）。图１中，元素间　

用带“◇”的实线表示聚合关　

系，“◇”指向的元素（上层）　

包含另一端元素（下层），实线　

文件不同，Ｇ　ｓ　Ｄ文件中可包含多个ＤＡ　Ｐ描述　

（ＤｅｖｉｃｅＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔＬｉｓｔ），因此一个ＧＳＤ文件可由　

下的数字表示包含的个数关　

系，“１”表示下层元素是强制　

存在的，“０．．１”表示下层元素　

是可选的，“１．．　’表示至少有　

一

个下层元素。如果元素不存　

在，则表示不支持相应功能或　

能力。　

２．３　设备标识（Ｄ　ｅ　ｖ　ｉ　Ｃ　ｅ　

图１　ＧＳＤ文件主要组成结构ＵＭＬ类图　

２８　

中阅便舞｛夏表ＣＨＩＮＡＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ　

２０１３年第１０期　

第十二届工业自动化与标准化研讨会・专栏　

具有相同模块的设备族共用。ＤＡＰ在ＧＳＤ文件中最　

重要，因为它是组态一个ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备的起点。　

ＤＡＰ的以下元素较为重要：　

（１）ＰＮＩＯ　Ｖｅｒｓｉｏｎ：ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备实现所基　

模块项描述模块的特性。　

（１）Ｍｏｄｕｌｅ　ＩＤ：模块标识符；　

（２）Ａｌｌｏｗｅｄ　Ｉｎ　Ｓｌｏｔｓ：定义模块可被放置的槽　

号，取值０ｘ０００Ｏ～０ｘ７ＦＦＦ；　

于的ＰＲＯＦＩＮＥＴ版本。当前最新版本为Ｖ　２．３。设备　

必须符合ＤＡＰ声明的特定ＰＮ　ＩＯ版本的要求。　

（２）Ｍｉｎ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ：规定设备发送循　

（３）Ｕｓｅｄ　Ｉｎ　Ｓｌｏｔｓ：规定模块被放置的默认槽　

号，模块可被工程工具删除；　

（４）Ｆｉｘｅｄ　Ｉｎ　Ｓｌｏｔｓ：规定模块被放置的默认槽　

环ＩＯ数据的最小时间间隔，时基３１．２５ｕ　Ｓ。例如　

ＭｉｎＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅｒｖａｌ＝３２意味着设备可以每ｌｍｓ发送／　

接收数据。　

（３）Ａｄｄｒｅｓｓ　Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ：支持的地址分配方　

法，如：ＤＣＰ、ＤＨＣＰ、ＬＯＣＡＬ。　

（４）ＩＯ　Ｃｏｎｆｉｇ　Ｄａｔａ：规定最大输入输出数据　

长度。　

ＤＡＰ包含关于接口和端口的若干子模块：　

（５）ＳｕｔｓｌｏｔＮｕｍｂｅｒ＝０ｘ８０００代表总线接口，规　

定以下重要属性。　

－

Ｓｕｐｐｏｒｔｓ　Ｒｅａｌｔｉｍｅ　Ｃｌａｓｓｅｓ：支持的ＲＴ类，如　

ＲＴ

Ｃｌａｓｓ

ｌ、ＲＴ

Ｃｌａｓｓ

３　

＿——一

一

Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ：支持的协议，￣ＤＳＮＭＰ，　

ＬＬＤＰ　

—

ＤＣＰ－Ｈｅｌｌｏ　Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ：是否支持快速启动　

（ＦＳＵ）　

－

Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｓｅｎｄｃｌｏｃｋ　Ｆａｃｔｏｒｓ：支持的发送时　

钟因子，取值１－１２８，时基３１．２５　ＸＩ　Ｓ　

—

Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｒａｔｉｏｓ：支持的压缩比，　

取值１－５１２，时基３１．２５ｕ　Ｓ　

—

Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｒｏｌｅ：是否支持媒体冗余协议　

（ＭＲＰ），￣ｌＣｌｉｅｎｔ、Ｍａｎａｇｅｒ　

（６）ＳｕｔｓｌｏｔＮｕｍｂｅｒ＝０ｘ８００１－…代表以太网端　

口，规定以下重要属性。　

一

Ｍ　Ａ　Ｕ　Ｔｙ　Ｐ　ｅ：Ｍ　Ａ　Ｕ类型，如１　６指示　

ＩＯＯＢＡＳＥＴＸＦＤ，２４指示ｌＯＯ０ＢＡＳＥＬｘＦＤ　

—

Ｗｒｉｔｅａｂｌｅ

ＩＭ

——

Ｒｅｃｏｒｄｓ：定义可写的Ｉ＆Ｍ，取　

值１－４。Ｉ＆Ｍ０不可写　

２．６模块（Ｍｏｄｕｌｅ）　

ｗｗｗ．ｃｎｉｍ．ｃｎ　

号，模块不可被工程工具删除。　

２．７子模块（Ｓｕｂｍｏｄｕｌｅ）　

子模块项描述子模块的特性。　

（１）Ｓｕｂｍｏｄｕｌｅ　ＩＤ：模块标识符；　

（２）Ａｌｌｏｗｅｄ　Ｉｎ　Ｓｕｂｓｌｏｔｓ：定义子模块可被放　

置的子槽号，取值０ｘ００ｏ０～Ｏｘ７ＦＦＦ；　

（３）Ｕｓｅｄ　Ｉｎ　Ｓｕｂｓｌｏｔｓ：规定子模块被放置的默　

认子槽号，子模块可被工程工具删除；　

（４）Ｆｉｘｅｄ　Ｉｎ　Ｓｕｂｓｌｏｔｓ：规定子模块被放置的　

默认子槽号，子模块不可被工程工具删除。　

２．８诊断（Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ通过报警（Ａｌａｒｍ　Ｉｔｅｍ）来支持三　

类通道诊断。　

（１）Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｆｉｎｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ：系统　

定义诊断；　

（２）Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ：行规特定诊　

断；　

（３）Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ　Ｓｐｅｃｉｉｆｃ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ：制造商　

特定诊断。　

３　ＰＲＯＦＩ　Ｎ　ＥＴ设备ＧＳＤ文件命名　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备ＧＳＤ文件命名由以下部分按顺　

序构成，１－６项之间用“一”连接：　

（１）ＧＳＤＭＬ：　

（２）ＧＳＤＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ的版本ＩＤ：Ｖｘ．Ｙ；　

（３）制造商名称；　　’

（４）设备族名称；　

（５）ＧＳＤ发布日期，格式ｙｙｙｙｍｍｄｄ；　

（下转第３６页）　

２９　

第十二届工业自动化与标准化研讨会・专栏　ＣＨＩＮＡＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ中阅像露镢丧　

２０１３年第１ＯＮ　

安全方面将要制定，发布的标准有哪　

些？安全的不同行业对ＳＩＩ　等级的要求　

是什么？例如核电、化工等控制系统的　

ＳＩＬ等级要求是几级？　

目前有两类标准，一类是等同转化ＩＥＣ　

６２４４３的国家标准和行业标准，共４个；另一　

类是自主制定的国家标准，有２个即将发布：　

评估规范和验收规范，另外将要开始制定　

的有２个系列标准：ＤＣＳ安全要求ｆＨＰＬＣ安　

全要求。核电、化工各采用几级目前还没有　

要求，各行业强制性分布指标需要各行业　

根据应用需求确定。　

５月２３日，国际自动化协会的专家做了题为：“ＩＳＡ信息安全标准及　

ＩＳＡＳｅｃｕｒｅ认证”演讲。针对此演讲，参会代表提出问题，由国际自动化协会　

专家作出如下答疑。　

：　

请介．￣ｇＦｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ的含义，－￣Ｓｅｃｕｒｉｔｙ有什么区别？　

Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ（功能信息安全）评估控制系统的能力或可用的　

“功能”，以提供系统信息安全保障。它是控制系统在受到信息安　

国际自动化协会ＡＮＳＩ主管　

Ｍｒ．Ａｎｄｒｅ　Ｒｉｓｔａｉｎｏ　

：　

全攻击或事件的恢复力之外的能力，如通信鲁棒性，对其我们使用　

通信鲁棒性测试（ＣＲＴ）工具在ＩＳＡＳｅｃｕｒｅ认证过程中进行测试。它　

包括如下系统功能：访问控制、使用控制、数据完整性、数据保密　

性、数据流限制、事件的实时响应、网络资源可用性。　

（上接第２９页）

（６）ＧＳＤ发布时间（可选），个数ｈｈｍｍｓｓ，ｈｈ　

为００－２４；　

安德烈・里斯泰诺先生　

（ＸＭＬ．Ｖｉｅｗ）清晰显示ＧＳＤ文件内容；　

（２）包含ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ定义（ｘｓｄ文件，描述　

ＧＳＤＭＬ３７（档的结构）；　

（３）基于指定的ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ￣件进行语法检　

查，通过专门的ＧＳＤ　ｃｈｅｃｋｅｒ￣具可对ＧＳＤ文件进行　

详细检查；　

（７）后缀“．ｘｍｌ”。　

例如：“Ｇ　Ｓ　Ｄ　Ｍ　Ｌ－Ｖ　２．３　ｌ—Ｖ　ｅ　ｎ　ｄ　Ｏ卜　

Ｄｅｖｉｃｅ．２０１３０３１５．ｘｍｌ”。　

ＧＳＤ文件一旦发布后如不更改名称不允许改　

变，若发布新版本ＧＳＤ文件，则发布日期必须改变。　

（４）用户以此基础自定义开发ＸＭＬ编辑器。　

５认证测试要求　

应根据设备功能和文件的实际规范来检查设备　

描述文件（ＧＳＤ）。该检查是ＰＲＯＦＩＮＥＴ控制器项目　

４　ＰＲＦＯＩＮＥＴ　ＸＭＬ　Ｖｉｅｗｅｒ工具　

ＰＩ国际组织提供一种ＰＲＦＯＩＮＥＴ　ＸＭＬ　Ｖｉｅｗｅｒ　

工具软件（￣）ｋＷＷＷ．ｐｒｏｆｉｎｅｔ．ＣＯⅡ１下载），集成了一些　

ＰＲＯＦＩＮＥＴ设备的ＧＳＤ文件示例。在这些示例基础　

设计和互操作测试的前提条件。认证测试保证所有　

Ｖ２．３１版本的ＧＳＤ文件符合规定的ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ。　

通信网络技术，参加过国家“８６３”项目支持的我国自主研　

发的工业以太网ＥＰＡ和工业无线通信ＷＩＡ的技术研发与标　

上按制造商产品的设备特性进行修改，是生成新　

作者简介：刘丹，博士，高级工程师，主要研究方向是工业　

ＧＳＤ文件的最有效方法。ＰＲＦＯＩＮＥＴ　ＸＭＬ　Ｖｉｅｗｅｒ　

是可视化并检查ＰＲＯＦＩＮＥＴ　ＧＳＤ文件的工具，支持　

以下特性：　

准制定。现担任中国机电一体化技术应用协会理事和中国　

ＰＲＯＦＩＢＵＳ＆ＰＲＯＦＩＮＥＴ协会秘书长。　

（１）以表格形式（Ｂｒｏｗｓｅｒ—Ｖｉｅｗ）和文档形式