GB/T 26803.2-2011 工业控制计算机系统 总线 第2部分：系统外部总线 串行接口通用技术条件

　　ICS 25. 040. 40 N 18

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 26803.2—2011

　　工业控制计算机系统 总线第 2 部分 : 系统外部总线

　　串行接口通用技术条件

　　Industrialcontrolcomputersystem—Bus—

　　Part2:System externalbus—Generalspecification forserialinterface

　　2011-07-29发布 2011-12-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 26803.2—2011

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 2

　　4 设计要求 2

　　4. 1 外观 2

　　4. 2 材料 2

　　4. 3 连接紧固性要求 2

　　4. 4 防护要求 2

　　4. 5 布局要求 2

　　4. 6 互换性 2

　　5 性能要求 2

　　5. 1 串行接口电气特性 2

　　5. 2 连接器尺寸要求 4

　　5. 3 连接器电气要求 4

　　5. 4 互连电缆特性 4

　　5. 5 安全设计要求 5

　　5. 6 电磁兼容抗扰度 5

　　5. 7 环境影响 7

　　5. 8 抗运输环境影响 7

　　5. 9 抗腐蚀性气体性能 7

　　5. 10 防爆要求 7

　　表 1 RS232RJ45形式的接口定义 3

　　表 2 RS422DB9插针接口形式接口定义 3

　　表 3 RS485DB9插针接口形式接口定义 4

　　表 4 元器件额定值 5

　　GB/T 26803.2—2011

　　前 言

　　GB/T 26803《工业控制计算机系统 总线》分为以下部分 :

　　— 第 1部分 :总论 ;

　　— 第 2部分 :系统外部总线 串行接口通用技术条件 ;

　　— 第 3部分 :系统外部总线 并行接口通用技术条件 。

　　本部分是 GB/T 26803的第 2部分 。

　　本部分由中国机械工业联合会提出 。

　　本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC124)归 口 。

　　本部分负责起草单位 :深圳市研祥通讯终端技术有限公司 。

　　本部分参加起草单位 :南京菲尼克斯电气有限公司 、北京研华兴业电子科技有限公司 、西南大学 、中国计算机学会工业控制计算机专业委员会 。

　　本部分主要起草人 : 陈志列 、墙登平 。

　　本部分参加起草人 :刘朝晖 、马飞 、刘永池 、刘学东 、张伟艳 、刘鑫 、吕静 、李涛 、张渝 、赵亦欣 、黄仁杰 、杨孟飞 。

　　Ⅰ

　　GB/T 26803.2—2011

　　工业控制计算机系统 总线

　　第 2 部分 : 系统外部总线

　　串行接口通用技术条件

　　1 范围

　　GB/T 26803的本部分规定了工业控制计算机系统之系统外部总线串行接 口 的设计要求 、技术要求等 。

　　本部分适用于工业控制计算机系统中使用串行接口进行二进制数据交换的电子计算机和各种外部设备之间的互连 ,亦可用于设备与设备之间的互连 。本部分列举了工业控制计算机系统中常用的 4 种串行接口实例 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过 GB/T 26803的本部分的引用而成为本部分的条款 。凡是注日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分 ,然而 ,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否 可 使 用 这 些 文 件 的 最 新 版 本 。 凡 是 不 注 日 期 的 引 用 文 件 , 其 最 新 版 本 适 用 于 本部分 。

　　GB 3836. 1—2010 爆炸性环境 第 1部分 :设备 通用要求(IEC 60079-0:2007,MOD)

　　GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2001,IDT)

　　GB 4793. 1—2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第 1部分 :通用要求(IEC 61010-1: 2001,IDT)

　　GB/T 6107—2000 使用串行二进制数据交换的数据终端 设 备 和 数 据 电 路 终 接 设 备 之 间 的 接 口(idtEIA/TIA-232-E)

　　GB/T 11014—1989 平衡电压数字接口电路的电气特性(eqvEIA-RS422A:1978)

　　GB/T 12057—1989 使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的通用37插针和 9插针接口(eqvEIA RS449:1977)

　　GB/T 15479—1995 工业自动化仪表绝缘电阻 、绝缘强度技术要求和试验方法

　　GB/T 17212—1998 工业过程测量和控制 术语和定义(idtIEC 60902:1987)

　　GB/T 17214. 1—1998 工业过程测量和控制装置工作条件 第 1 部分 :气候条件(idtIEC 60654-1: 1993)

　　GB/T 17214. 3—2000 工 业 过 程 测 量 和 控 制 装 置 的 工 作 条 件 第 3 部 分 : 机 械 影 响 (idt IEC 60654-3:1983)

　　GB/T 17626. 2—2006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验(IEC 61000-4-2:2001, IDT)

　　GB/T 17626. 3—2006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验(IEC 61000-4- 3:2002,IDT)

　　GB/T 17626. 4—2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC 61000-4-4: 2004,IDT)

　　GB/T 17626. 5—2008 电 磁 兼 容 试 验 和 测 量 技 术 浪 涌(冲 击) 抗 扰 度 试 验(IEC 61000-4-5: 2005,IDT)

　　1

　　GB/T 26803.2—2011

　　GB/T 17626. 6—2008

　　电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度(IEC 61000-4-6:

　　2006,IDT)

　　GB/T 17626. 8—2006

　　电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验(IEC 61000-4-8:2001,

　　IDT)

　　GB/T 17799. 2—2003

　　电磁兼容 通用标准 工 业 环 境 中 的 抗 扰 度 试 验(IEC 61000-6-2: 1999,

　　IDT)

　　3 术语和定义

　　GB/T 6107—2000、GB/T 17212—1998确立的和本系列标准的其他部分确立的术语和定义适用于GB/T 26803的本部分 。

　　4 设计要求

　　4. 1 外观

　　串行接口表面应光洁 、完好 、无毛刺 、无剥落 、无划痕 、无断裂 、无锈蚀 、无机械损伤 ;表面如有说明功能的文字 、符号和标志 , 均 应 清 晰 、端 正 、牢 固 并 与 设 计 要 求 相 符 ; 连 接 器 金 属 表 面 的 镀 层 应 光 亮 、无气泡 。

　　4. 2 材料

　　选用的元器件 、金属材料 、塑料材料 、电镀材料 、印刷线路板等应符合国家有关标准 。结构件应具有足够的机械强度 ,非金属材料应具有良好的耐油 、耐老化要求 。 电触点表面镀金层厚度不小于 0. 2 μm ,基层镀镍厚度不小于 1. 2 μm;绝缘基座材料应该至少选用 UL94-V2级阻燃材料 ,并应满足电气特性及防霉菌要求 ;优先选择符合环保要求的材料 ,尽量考虑可回收利用等环境保护因素 。

　　4. 3 连接紧固性要求

　　为满足工业环境的应用 , 串行接口应采取必要的安装紧固件设计手段 , 防止接口连接的偶然脱落 ,如振动与冲击设计 。 紧固件安装固定后 ,不得有松动 、脱落和损伤等现象 ; 可动部件应可灵活安装和拆卸并连接可靠 。

　　4. 4 防护要求

　　串行接口应该有一定的防护 ,避免裸露接口的氧化 、腐蚀 ;应能防误插使用 ,确保接口实现电接触前得到准确的定位 。尽量考虑快速连接卡口的接口形式 , 以方便维护与使用 。

　　4. 5 布局要求

　　串行接口组装后 ,应高低有序 ,纵横排列整齐 ;接口周围应有一定的 自 由空间 ,不应与其他接口 、装置相干涉 ,并应符合人机工程学特点 ,每个端口应该都有标识 。

　　4. 6 互换性

　　电气特性相同的串行接 口 ,使用相同连接器时应保证其外形 、连接 、装配上完全互换 。

　　5 性能要求

　　5. 1 串行接口电气特性

　　5. 1. 1 概述

　　接口的电气特性规定了信号定义 、逻辑电平 、电路驱动 、噪声容限 、负载能力等 。互连的设备通过满足某种电气特性的总线进行信息传递 。

　　5. 1. 2 RS232 电气特性

　　5. 1. 2. 1 RS232的电气特性

　　RS232的电气特性应符合 GB/T 6107—2000第 2 章的要求 。

　　2

　　GB/T 26803.2—2011

　　5. 1. 2. 2 RS232DB9形式的连接器信号定义

　　RS232DB9形式的连接器信号定义应符合 GB/T 12057—1989的规定 。

　　5. 1. 2. 3 RS232RJ45形式的接口定义

　　RS232RJ45形式的接口定义见表 1规定 。

　　表 1 RS232RJ45形式的接口定义

　　引脚标识数

　　信号名称

　　信号简称

　　1

　　请求发送

　　RTS

　　2

　　准备好数据终端

　　DTR

　　3

　　发送数据

　　TXD

　　4

　　信号地

　　GND

　　5

　　信号地

　　GND

　　6

　　接收数据

　　RXD

　　7

　　数据设备准备好

　　DSR

　　8

　　清零发送

　　CTS

　　5. 1. 3 RS422 电气特性

　　5. 1. 3. 1 RS422 电气特性

　　RS485电气特性应符合 GB/T 11014—1989的要求 。

　　5. 1. 3. 2 RS422DB9插针接口形式的接口定义

　　RS422DB9插针接口形式的接口定义见表 2 的规定 。

　　表 2 RS422DB9插针接口形式接口定义

　　引脚标识数

　　信号名称

　　信号简称

　　1

　　发送数据 -

　　TXD-

　　2

　　发送数据 +

　　TXD+

　　3

　　接收数据 +

　　RXD+

　　4

　　接收数据 -

　　RXD-

　　5

　　信号地

　　GND

　　6

　　不连接

　　NC

　　7

　　不连接

　　NC

　　8

　　不连接

　　NC

　　9

　　不连接

　　NC

　　5. 1. 4 RS485电气特性

　　5. 1. 4. 1 RS485电气特性

　　RS485电气特性应符合 EIA-485的要求 。

　　5. 1. 4. 2 DB9插针接口形式的接口定义

　　RS485DB9插针接口形式的接口定义见表 3规定 。

　　3

　　GB/T 26803.2—2011

　　表 3 RS485DB9插针接口形式接口定义

　　引脚标识数

　　信号名称

　　信号简称

　　1

　　数据 -

　　Data-

　　2

　　数据 +

　　Data+

　　3

　　不连接

　　NC

　　4

　　不连接

　　NC

　　5

　　信号地

　　GND

　　6

　　不连接

　　NC

　　7

　　不连接

　　NC

　　8

　　不连接

　　NC

　　9

　　不连接

　　NC

　　5. 1. 5 USB 电气特性

　　USB 电气特性和接口形式及定义应参考《UniversalSerialBus Specification Revision2. 0》的要求 。

　　5. 2 连接器尺寸要求

　　串行接口的连接器尺寸应符合相关标准的规定 , 连接器应能满足通用的串行总线设备互连要求 。特殊结构 、尺寸的连接器由厂商与用户协商确定 ,并在产品标准中明确 。

　　5. 3 连接器电气要求

　　5. 3. 1 概述

　　连接器是串行总线设备间连接的媒介 ,在串行接口之间进行电气连接和信号传递 ,在电气方面要求其接触良好 ,工作可靠 。

　　5. 3. 2 RS232、RS422、RS485连接器电气要求

　　RS232、RS422、RS485连接器电气要求如下 :

　　a) 接触电阻不大于 10 MΩ;

　　b) 绝缘电阻不小于 1 000 MΩ;

　　c) 抗电强度要求 1 000 V(A. C. ) 。

　　5. 3. 3 USB连接器电气要求

　　USB连接器电气要求如下 :

　　a) 接触电阻不大于 30 MΩ;

　　b) 绝缘电阻不小于 1 000 MΩ;

　　c) 抗电强度 500V(A. C. ) ;

　　d) 接触电容小于 2 pF。

　　5. 3. 4 连接器的其他特殊要求 ,根据应用需要 , 由制造商和用户共同商定 。

　　5. 4 互连电缆特性

　　5. 4. 1 互连电缆通用要求

　　串行接口信号所使用的电缆类型和长度 ,必须能够保持特定应用所需要的信号质量 。此外 ,平衡电缆必须使发送和接收端均能保持可以接受的串扰电平 。

　　5. 4. 2 RS232互连电缆特性

　　RS232互连电缆特性参见 GB/T 6107—2000附录 A。

　　5. 4. 3 RS422、RS485互连电缆特性

　　RS422、RS485互连电缆特性参见 GB/T 11014—1989附录 A1的要求 。

　　5. 4. 4 USB互连电缆特性

　　USB互连电缆特性参见《UniversalSerialBusSpecification Revision2. 0》,Chapter6. 6:Cable Me-

　　4

　　GB/T 26803.2—2011

　　chanicalConfiguration and MaterialRequirements。

　　5. 5 安全设计要求

　　5. 5. 1 串行接口设计

　　串行接口设计应满足 GB 4793. 1—2007的相关要求 。 当应用行业有强制性安全标准时 ,应遵照其标准执行 。

　　5. 5. 2 产品采用的材料和元器件要求

　　产品采用的材料和元器件应符合有关元器件的国家 、行业标准或 IEC标准中与安全有关的要求 。元器件应按额定值正确使用 ,额定值不应大于表 4要求 。

　　表 4 元器件额定值

　　接 口 种 类

　　电 压

　　电 流

　　RS323,RS422,RS485

　　60 V(A. C. )

　　3 A

　　USB

　　30 V(A. C. )

　　1 A

　　5. 5. 3 与外部电路的连接应当不会出现的情况与外部电路的连接应当不会出现下列情况 :

　　— 在正常条件和单一故障条件下 ,使外部电路可触及零部件变成为危险带电 ;

　　— 或者在正常条件和单一故障条件下 ,使产品本身的可触及零部件变成为危险带电 。

　　5. 5. 4 电气间隙和爬电距离要符合相关安全标准规定

　　电气间隙的尺寸应使得进入产品的瞬态过电压和产品内部产生的峰值电压不能使其击穿 。爬电距离的尺寸应使得绝缘在给 定 的 工 作 电 压 和 污 染 等 级 下 不 会 产 生 飞 弧 或 击 穿(起 痕) ; 最 小 值 不 应 低 于1 mm(针/针) ;1. 2 mm(针/地) 。

　　5. 5. 5 串行接口的外壳设计

　　串行接口的外壳设计应符合整个工业控制计算机系统的安全要求 。外壳的防护性能根据应用要求由 GB 4208—2008中选择防护等级 ,并按其规定进行设计 。

　　5. 5. 6 绝缘电阻

　　接口与外壳之间施加直流电压进行绝缘电阻试验 。施加的直流试验电压值和应达到的绝缘电阻值由 GB/T 15479—1995 中表 2规定 。

　　5. 5. 7 其他安全要求

　　用户提出的其他安全要求由制造商和用户商定 。

　　5. 6 电磁兼容抗扰度

　　5. 6. 1 电磁兼容抗扰度项目选择

　　串行接口应具有良好的电磁兼容性 ,满足供工业控制计算机整体系统的电磁兼容要求 。 电磁兼容抗扰度试验包括下列条款所列项 目 ,试验项目的选择见 GB/T 17799. 2—2003。

　　5. 6. 2 射频电磁场辐射抗扰度

　　在 80 MHz~ 1 000 MHz射频范围内 ,根据系统使用的电磁场环境 ,从 GB/T 17626. 3—2006的表1 中选择等级进行试验 , 串行接口应正常工作 。

　　保护(设备)抵抗数字无线电话射频辐射干扰的试验等级 ,从 GB/T 17626. 3—2006的表 2 中选择 。电磁场辐射环境分为 :

　　a) 1 级 :低电平电磁辐射环境 ;

　　b) 2 级 : 中等的电磁辐射环境 ;

　　c) 3 级 :严重电磁辐射环境 ;

　　d) X级 :是一个开放的等级 ,可在产品规范中规定 。

　　5. 6. 3 工频磁场抗扰度

　　工频磁场是由导体中 的 工 频 电 流 产 生 的 , 或 极 少 量 的 由 附 近 的 其 他 装 置(如 变 压 器 的 漏 磁 通) 所

　　5

　　GB/T 26803.2—2011

　　产生 。

　　根据系统应用环境在 GB/T 17626. 8—2006中选择试验等级 ,确定磁场强度进行试验 ,根据系统和应用要求 , 串行接口应正常工作 。

　　应用环境分为 :

　　a) 1 级 :有电子束的敏感装置能使用的环境 ;

　　b) 2 级 :保护良好的环境 ;

　　c) 3 级 :保护的环境 ;

　　d) 4级 :典型的工业环境 ;

　　e) 5 级 :严酷的工业环境 ;

　　f) X级 :是一个开放的等级 ,可在产品规范中规定 。

　　5. 6. 4 静电放电抗扰度

　　根据系统安装 环 境 条 件 (如 相 对 湿 度 等) 和 产 品 材 料 , 在 GB/T 17626. 2—2006 的 表 1(并 参 照GB/T 17626. 2—2006表 A. 1)中选择试验等级进行 。

　　接触放电或空气放电(不 能 使 用 接 触 放 电 场 合 时 选 用 空 气 放 电 试 验 方 式) 试 验 , 串 行 接 口 应 正 常工作 。

　　5. 6. 5 电快速瞬变脉冲群抗扰度

　　电快速瞬变脉冲群抗扰度是工业控制计算机系统对诸如来自切换瞬态过程(切换感性负载 、继电器触点弹跳等)的各种类型瞬变骚扰的抗扰度 。

　　根据系统应用场所环境 ,在 GB/T 17626. 4—2008的表 1 中选择试验等级 ,确定开路试验电压和脉冲重复频率进行试验 , 串行接口应正常工作 。

　　应用场所环境分为 :

　　a) 1 级 :具有保护良好的环境 ;

　　b) 2 级 :受保护的环境 ;

　　c) 3 级 :典型的工业环境 ;

　　d) 4级 :严酷的工业环境 ;

　　e) X级 :是一个开放的等级 ,可在产品规范中规定 。

　　5. 6. 6 浪涌(冲击)抗扰度

　　浪涌(冲击)抗扰度是工业控制计算机系统对由开关和雷电瞬变过程电压引起的单极性浪涌(冲击)的抗扰度 。

　　根据系统安装类别 ,在 GB/T 17626. 5—2008的表 1(并参照 GB/T 17626. 5—2008表 A. 1)中选择试验等级 ,确定开路试验电压进行试验 , 串行接口应正常工作 。

　　安装类别分为 :

　　a) 0类 :保护良好的电气环境 ,常常在一间专用房间内 ;

　　b) 1类 :有部分保护的电气环境 ;

　　c) 2类 : 电缆隔离良好 ,甚至短走线也隔离良好的电气环境 ;

　　d) 3类 : 电源电缆和信号电缆平行敷设的电气环境 ;

　　e) 4类 :互连线按户外电缆沿电源电缆敷设并且这些电缆被作为电子和电气线路的电气环境 ;

　　f) 5类 :在非人口稠密区电子设备与通信电缆和架空电力线路连接的电气环境 ;

　　g) X类 :在产品技术要求中规定的特殊环境 。

　　5. 6. 7 射频感应的传导骚扰抗扰度

　　射频感应的传导骚扰抗扰度是工业控制计算机系统对来自 9 kHz~ 80 MHz频率范围内射频发射机电磁场骚扰的传导抗扰度 。射频感应是通过电缆(如电源线 、信号线 、地连接线等)与射频场相耦合而引起的 。

　　6

　　GB/T 26803.2—2011

　　根据系统应用场所环境 ,在 GB/T 17626. 6—2008表 1 中选择试验等级 ,进行试验 , 串行接口应正常工作 。

　　应用场所环境分为 :

　　a) 1 级 :低电平电磁辐射环境 ;

　　b) 2 级 : 中等的电磁辐射环境 ;

　　c) 3 级 :严重电磁辐射环境 ;

　　d) X级 :是一个开放的等级 ,可在产品规范中规定 。

　　5. 7 环境影响

　　5. 7. 1 环境温度影响

　　根据工业控制计算机系统 安 装 环 境 , 在 GB/T 17214. 1—1998 中 选 择 温 度 , 当 温 度 在 其 范 围 变 化时 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 7. 2 相对湿度影响

　　在试验温度为 40 ℃ ±2 ℃ ,相对湿度在 93%±3%之间 ,保持 48 h 后进行测试 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 7. 3 振动影响

　　根据应用场 所 , 按 照 GB/T 17214. 3—2000 中 选 择 振 动 频 率 、振 动 严 酷 度 和 振 动 时 间 等 级 , 经 过三个互相垂直的方向(其中一个为铅垂方向)进行振动试验 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 8 抗运输环境影响

　　5. 8. 1 抗运输高温影响

　　产品在运输包装条件下 ,高温为 40 ℃ ±3 ℃或 55 ℃ ±3 ℃的运输环境下进行温度试验后 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 8. 2 抗运输低温影响

　　产品在运输包装条件下 ,低温为 5 ℃ ±3℃ 、-25 ℃ ±3℃或 -40℃ ±3℃的运输环境下进行温度试验后 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 8. 3 抗运输湿热影响

　　产品在运输包装条件下 ,高温为 50 ℃ ±3 ℃和相对湿度为 93%±3%的运输环境下进行交变湿热试验后 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 8. 4 抗运输碰撞影响

　　产品在运输包装条件下 ,选择加速度 : 100 m/s2 ±10 m/s2 ;相应脉冲持续时间 : 11 ms±2 ms;脉冲重复频率 :60 次/min~ 100次/min;采用近似半正弦波的脉冲波形 ,进行 1 000次 ±10次的试验 。试验后 , 串行接口应正常工作 。

　　5. 9 抗腐蚀性气体性能

　　应用于具有腐蚀性气体环境的工业控制计算机系统的串行接口应具有在腐蚀性气体环境条件下工作 、贮存 、运输的能力 。其连接器和线缆应具有防腐蚀性能 ,应根据防腐蚀要求进行处理 。

　　5. 10 防爆要求

　　安装运行于爆炸性气体环境的工业控制计算机系统串行接口应满足 GB 3836. 1—2010的规定 。

　　工业控制计算机系统的相关防爆产品应由国家授权的防爆产品监督检验机构检验并颁发防爆合格证 。