《智能仪表集成互操作信息模型》

ICS25.040

CCSN10

团体标准

T/CAMSxxxxx—xxxx

智能仪表集成互操作信息模型

Informationmodelforintegrationandinteroperabilityofsmartmeters

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx实施

中国机械工业标准化技术协会发布

T/CAMSxxxxx—xxxx

目次

前言............................................................................1

1范围................................................................................2

2规范性引用文件......................................................................2

3术语和定义..........................................................................2

4缩略语..............................................................................2

5架构................................................................................2

系统架构........................................................................2

信息互通........................................................................3

6信息模型结构及描述..................................................................3

数据字典条目结构................................................................4

数据字典结构和描述..............................................................5

7数据字典............................................................................6

概述............................................................................6

静态属性集......................................................................6

7.2.1本体类属性集合..............................................................6

7.2.2传感变送类属性集合..........................................................7

过程属性集......................................................................8

7.3.1传感变送类属性集合..........................................................8

7.3.2执行类属性集合..............................................................9

配置属性集......................................................................9

7.4.1本体类属性集合..............................................................9

7.4.2传感变送类属性集合.........................................................10

7.4.3执行类属性集合.............................................................11

8测试与评价.........................................................................13

测试系统结构...................................................................13

测试内容.......................................................................13

8.2.1网络连通性测试.............................................................13

8.2.2数据字典一致性测试.........................................................13

8.2.3数据字典符合性测试.........................................................14

测试流程.......................................................................14

测试结果评价...................................................................14

测试文档.......................................................................14

附录A（规范性）测试文档.......................................................15

A.1智能仪表互联互通测试表.........................................................15

I

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智能仪表集成互操作信息模型

1范围

文件规定了智能仪表互联互通与互操作的架构、基本要求、信息模型、数据字典和测试与评价。

本文件适用于指导流程行业智能仪表互联互通与互操作系统的设计和集成。智能仪表制造商在开发、

设计、生产时应考虑本部分的规定，仪表生产企业在进行智能工厂建设时可参考本部分。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T40209-2021《制造装备集成信息模型通用建模规则》

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

DCS：分布式控制系统（DistributedControlSystem）

ERP：企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning）

FCS:现场总线控制系统（FieldbusControlSystem）

HMI：人机接口（HumanMachineInterface）

IPC:工控机（IndustrialPersonalComputer）

MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem）

MOM：制造运行管理系统（ManufacturingOperationManagement）

PLC：可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）

PLM:产品生命周期管理（ProductLifecycleManagement）

SCADA:数据采集与监视控制系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition）

WMS:仓储管理系统（WarehouseManagementSystem）

5架构

系统架构

根据GB/T20720规定的制造企业功能层次模型，制造企业可划分为五个层次，包括企业信息层、制

造运行管理层、过程控制层、现场设备层和生产过程层构成。

第0层，生产过程层，指实际的物理生产过程，包括工艺过程及装备。

第1层，现场设备层，实现对物理生产过程的感知和操控功能，包括温度、压力、物位、流量等传

感器检测和执行器等智能仪表。

第2层，过程控制层，实现对物理生产过程的监测和控制功能，包括可编程控制设备（PLC、IPC等）、

集成控制系统（DCS、FCS等）及安全仪表系统等，以及可视化监控设备（SCADA、HMI等）。

2

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第3层，运行管理层，实现生产最终产品的工作流活动，包括生产过程的计划、调度、协调与优化

等，即制造运行管理系统（MOM）或制造执行系统（MES）等。

第4层，企业信息层，实现制造组织管理所需的各种业务相关活动，包括企业资源计划（ERP）和仓

储物流管理（WMS）等。

基于上述功能层次模型，智能仪表互联互通与互操作系统架构如图1所示，实现从底层的现场设备

层贯穿至企业信息层的数据与信息交换。

图1智能仪表互联互通与互操作系统架构

信息互通

基于图1所示的系统架构，现场设备层智能仪表的信息互通与互操作包括以下方面:

a）现场设备层-过程控制层：参与互联互通与互操作的智能仪表均应具有符合本文规定的信息模型，

并通过连接现场智能仪表的自动化网络，一方面为过程控制层的DCS、PLC或其他控制器实时提供过程属

性集相关数据（用于控制目的的周期性数据），另一方面，为过程控制层的设备管理系统，提供过程属

性集、配置属性集和静态属性集相关数据（即可用于设备管理目的的所有信息）。

b）现场设备层-运行管理层：基于智能仪表的信息模型，运行管理层的设备管理系统可通过网关设

备直接访问现场智能仪表，实现智能仪表的监视、配置等设备管理功能，并为制造执行系统（MES系统）

等运营管理系统提供所需的过程数据和设备信息。

c）现场设备层-企业信息层：基于智能仪表信息模型，企业信息层的资产管理系统可通过防火墙及

网关设备，直接访问现场智能仪表，实现整个工厂的设备资产管理，并为生产计划调度管理与远程运维

等提供所需的过程数据和设备信息。

6信息模型结构及描述

智能仪表通用信息模型结构如图2所示，包括智能仪表静态属性集、过程属性集、配置属性集。

静态属性集（StaticAttributeSet）：包含的属性自确定之后不变化或者变化不频繁。本文规定

的静态属性，主要包括设备厂商在产品设计与生产阶段形成的且需提供给用户的数据和信息，通常在产

品交付用户后及正常服役期间，不可修改或只读的数据和信息，如厂商ID、设备类型ID、设备序列号、

硬件版本、软件版本等信息。但在某些特殊情况下，如因故障维修更换部件或产品软件升级等，可能导

致硬件版本、软件版本或设备描述版本等部分静态属性的变化。本文规定的静态属性集又分为本体类、

3

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测量类和执行类三个子集，如传感变送类智能仪表信息模型至少应包含本体类和检测类的静态属性子集，

执行控制类智能仪表信息模型至少应包含本体类和执行类的静态属性子集。

过程属性集（ProcessAttributeSet）：包含的属性只有在装备运行起来之后才显现的特性。本文

规定的过程属性，主要包括智能仪表在工程调试或正常服役期间，执行其检测、控制或执行等功能时与

过程变量相关的动态数据，通常指周期性输入或输出的数据。本文规定的过程属性集又分为过程主变量

和过程辅助变量两个子集，智能仪表信息模型至少应包含过程主变量过程属性子集。

配置属性集（ConfigurationAttributeSet）：包含的属性是为了完成某一特定任务而需要进行配

置的属性。本文规定的配置属性，主要包含智能仪表在工程调试或正常服役期间，需要根据工程应用要

求配置的各类参数，通常指非周期性输入或输出的数据。本文规定的配置属性集又分为本体类、测量类

和执行类三个子集，如传感变送类智能仪表信息模型至少应包含本体类和测量类的配置属性子集，执行

控制类智能仪表信息模型至少应包含本体类和执行类的配置属性子集。

智能仪表信息模型

静态属性集过程属性集配置属性集

本体类制造商ID传感变送类主变量输出用过程测量值本体类IP地址

输出用过程测量值的百

设备类型ID分量语言

实际工作模式

物理地址安装日期

输出用过程测量值

设备代码的状态设备位号

辅助变量传感器校准压力值

硬件版本功能用途

传感器温度值

软件版本（）安装位置

传感器温度

厂商规格书链接用户自定义类

过程测量值

设备描述版本

传感器过程测量值执行类输出用过程测量值量程上限

设备防爆认证类型状态

外接参考类型报警迟滞值量程下限

设备的序列号

测量温度目标工作模式工程单位

用户自定义类

用户自定义类仿真值滤波时间

仿真状态上上限报警值

传感变送类传感器校准上限值执行类主变量输出用过程测量值

故障安全值类型上限报警值

输出用过程测量值的百

传感器校准下限值分量

故障安全值下限报警值

传感器最小量程范实际工作模式

围下下限报警值

输出用过程测量值

传感器最大静压值的状态

传感变送类传感器偏移量

传感器接液膜片材辅助变量

料

传感器阻尼时间

传感器灌充液材料

过程测量值的类型

过程测量值的单位

过程测量值的线性

化类型

用户自定义类

执行类静态数据1n

用户自定义类

图2智能仪表通用信息模型结构

数据字典条目结构

数据字典条目结构的描述见表1。

表1数据字典条目结构说明

属性英建模规访问权

索引号属性名称属性类型数据类型数据值范围属性说明单位

文名称则限

4

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……………………

数据字典条目用来描述属性集及组件的特性,数据字典条目信息说明如下：

a)索引

每个对象采用一个16位的索引值来寻址，其范围在0X0000至0XFFFF之间，每一个对象都有唯一的

索引号,在通信中通过这些索引来访问所有的对象。

b)属性名称

每一个数据字典条目的名称。

c)属性英文名称

属性名称对应的英文名称。

d)建模规则

建模规则的表示分为M和O，M表示是必选的,表示是可选的。

e)属性类型

属性类型分为如下形式：

1)VAR代表是一个非数组简单变量；

2)ARRAY代表是一个数组。

f)访问权限

访问权限有如下形式:RO代表只读,RW代表可读可写。

g)数据类型

数据类型应符合GB/T33863.3-2017及GB/T33863.5-2017标准数据类型定义。

h)数据值

由数据类型决定。

i)工程单位

数据值的单位度量,应符合GB/T3100-1993的规定属性说明。

j)属性说明

对属性的描述。

数据字典结构和描述

数据字典索引号编码结构如表1所示。

表2数据字典索引号编码结构

第一层描述第二层第三层第四层

0X00静态属性集第四层参数代码是索

0X0001制造商ID;引号的最后两位数字，

设备类型；表示仪表各类数据属

本体类属性集

物理地址；性集下的具体数据，详

…………见以下数据字典。

0X0002检测类属性集

0X0003执行类

0X01过程属性集

0X0101输入输出类属性集

0X0102检测类属性集主变量；

辅助变量；

…………

0X0103

0X02配置属性集

0X0201本体类属性集IP地址；

语音；

安装日期；

5

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……

0X0202检测类属性集

0X0203输入输出类属性集

0X0204

7数据字典

概述

智能仪表信息模型数据字典是对智能仪表基础信息模型结构包含的数据字典条目进行定义，这些数

据字典条目信息是每一类智能仪表应包含的数据字典信息。

静态属性集

7.2.1本体类属性集合

7.2.1.1集合结构

智能仪表静态属性集下本体类属性集合数据字典如表所示。

表3智能仪表静态属性集下本体类属性集列表

索引属性名称

0X000100设备类型ID

0X000101制造商ID

0X000102MAC地址

0X000103厂商规格书链接

0X000104硬件版本

0X000105软件版本

0X000106设备描述版本

0X000107设备防爆认证类型

0X000108设备的序列号

7.2.1.2数据字典描述

智能仪表静态属性集下本体类属性集合数据字典应符合以下要求：

表4智能仪表静态属性集下本体类属性集合数据字典描述

建模规属性类访问权数据值

索引号属性名称属性英文名称数据类型属性说明单位

则型限范围

制造商特定的设备标

0X000100设备IDDEVICE_IDMROUINT16

识

设备制造商的标识代

0X000101制造商IDDEVICE_MAN_IDMROUINT16码（需要统一制造商

ID,后续重点讨论）

OCTETST

0X000102MAC地址MAC_ADDRESSMROMAC地址

RING

制定标准设备类型

0X000103设备类型IDDEVICE_TYPE_IDMROUINT16表，和制造商ID情况

类似

厂商规格书链

0X000104LINK_TO_MAN_SPECOROSTRING

接

设备资产代码，来自

0X000105设备代码UNI_MAT_CODEOROSTRING通用材料编码系统，

用于用户资产管理

6

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0X000106硬件版本HW_REVOROSTRING

0X000107软件版本SW_REVOROSTRING

XML设备描述的版本

0X000108设备描述版本XML_REVOROSTRING

信息

本安防爆认证相关信

息，如上自仪3151系

设备防爆认证

0X000109DEVICE_EX_TYPEMROSTRING列的防爆标志如下：

类型

ExiaIICT4Ga

ExiaD20T130

0X00010制造商给出的设备序

设备的序列号DEVICE_SER_NUMMROSTRING

A列号

0X00010制造商特定的设备标

设备IDDEVICE_IDMROUINT16

B识

设备制造商的标识代

0X00010

制造商IDDEVICE_MAN_IDMROUINT16码（需要统一制造商

C

ID,后续重点讨论）

0X00010OCTETST

MAC地址MAC_ADDRESSMROMAC地址

DRING

制定标准设备类型

0X00010E设备类型IDDEVICE_TYPE_IDMROUINT16表，和制造商ID情况

类似

7.2.2传感变送类属性集合

7.2.2.1集合结构

智能仪表静态属性集下传感变送类属性集合数据字典如表所示。

表5智能仪表静态属性集下传感变送类属性集列表

索引属性名称

0X000200传感器校准上限值

0X000201传感器校准下限值

0X000202传感器最小量程范围

0X000203传感器最大静压值

0X000204传感器压力单位

0X000205传感器接液膜片材料

0X000206传感器灌充液材料

0X000207过程测量值的单位

7.2.2.2数据字典描述

智能仪表静态属性集下传感变送类属性集合数据字典应符合以下要求：

表6智能仪表静态属性集下传感变送类属性集合数据字典描述

建模规属性访问权数据值

索引号属性名称属性英文名称数据类型属性说明单位

则类型限范围

传感器校准设备出厂前压力校准

0X000200SENSOR_CAL_HI_LIMMROFLOAT32

上限值上限

传感器校准设备出厂前压力校准

0X000201SENSOR_CAL_LO_LIMMROFLOAT32

下限值下限

传感器最小SENSOR_CAL_MIN_SP

0X000202MROFLOAT32

量程范围AN

7

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传感器最大SENSOR_MAX_STATIC

0X000203MROFLOAT32

静压值_PRESSURE

传感器压力

0X000204SENSOR_UNITMROUINT16

单位

传感器接液SENSOR_DIAPHRAGM

0X000205MROSTRING膜片材料

膜片材料_MATERIAL

0:无灌充液

1：硅油

传感器灌充

0X000206SENSOR_FILL_FLUIDMROUINT162：氟油

液材料

3：纯水

4：…

工程单位，取决于应

过程测量值PRIMARY_VALUE_UNI用类型，可与

0X000207MROUINT16

的单位TSENSOR_UNIT不一

致。

过程属性集

7.3.1传感变送类属性集合

7.3.1.1集合结构

智能仪表静态属性集下传感变送类属性集合数据字典如表所示。

表7智能仪表静态属性集下传感变送类属性集列表

索引属性名称

0X010200传感器校准压力值

0X010201传感器温度值（℃）

0X010202传感器温度

0X010203过程测量值

0X010204过程测量值状态

7.3.1.2数据字典描述

智能仪表过程属性集下传感变送类属性集合数据字典应符合以下要求：

表8智能仪表过程属性集下传感变送类属性集合数据字典描述

建模规属性访问权数据值

索引号属性名称属性英文名称数据类型属性说明单位

则类型限范围

传感器校准

0X010200SENSOR_CAL_VALUEMROFLOAT32

压力值

传感器温度SENSOR_TEMPERATU

0X010201MROFLOAT32

值（℃）RE

0X010202传感器温度TEMPERATUREMROFLOAT32

变送器安装零位校准

后，并进行线性化计

0X010203过程测量值PRIMARY_VALUEMROFLOAT32

算输出的过程测量

值。

BAD：0x00~0x3F

过程测量值PRIMARY_VALUE_STAUNCERTAIN：

0X010204MROUINT8

状态TUS0x40~0x7F

GOOD：0x80~0xBF

8

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7.3.2执行类属性集合

7.3.2.1集合结构

智能仪表过程属性集下执行类属性集合数据字典如表所示。

表9智能仪表过程属性集下输入输出类属性集列表

索引属性名称

0X010100输出用过程测量值

0X010101输出用过程测量值的百分量

0X010102输出用过程测量值的状态

0X010103实际工作模式

7.3.2.2数据字典描述

智能仪表过程属性集下输入输出类属性集合数据字典应符合以下要求：

表10智能仪表过程属性集下输入输出类属性集合数据字典描述

建模规属性类访问权数据值

索引号属性名称属性英文名称数据类型属性说明单位

则型限范围

由PRIMARY_VALUE计算得

输出用过程测

0X010100PV_OUTMROFLOAT32出，如工程单位转换涉及

量值

的计算等。

由PV_OUT根据量程上下

输出用过程测限PV_OUT_0和

0X010101PV_OUT_PERCENTMROFLOAT32

量值的百分量PV_OUT_100计算得出百

分量输出值。

基于

PRIMARY_VALUE_STATUS

值进一步计算得出，包括

输出用过程测

0X010102PV_OUT_STATUSMROUINT8仿真、报警计算等。

量值的状态

BAD：0x00~0x3F

UNCERTAIN：0x40~0x7F

GOOD：0x80~0xBF

设备当前的实际工作模

式，取决于设备的状态。

0X010103实际工作模式ACTUAL_MODEOROUINT80：AUTO