IEC 61158-5-262023 工业通信网络.现场总线规范.第5-26部分应用层服务定义.26型元件标准立项发展报告

工业通信网络.现场总线规范.第5-26部分:应用层服务定义.26型元件标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IndustrialCommunicationNetworks-FieldbusSpecifications-Part5-26:ApplicationLayerServiceDefinition-Type26Elements摘要随着工业4.0、智能制造与数字化转型战略的深入推进，工业通信网络作为制造业信息化的神经中枢，其标准化工作已成为全球工业技术竞争的关键制高点。现场总线技术作为工业自动化领域最基础的通信手段，其应用层服务定义的规范化直接关系到不同厂商设备间的互操作性、系统集成效率及整体运行安全。本报告以国际电工委员会（IEC）发布的IEC61158-5-26:2023标准为研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、技术架构、核心内容与修订动态，深入分析了其在工业通信协议体系中的地位与作用。报告指出，26型元件应用层服务定义的标准化不仅为工业以太网与现场总线技术的融合发展提供了关键支撑，更为我国参与国际标准制定、推动自主工业通信技术创新提供了重要借鉴。本报告还就该标准涉及的关键技术要素、主要参与单位及未来发展趋势进行了全面阐述，为行业技术人员、标准化工作者及企业管理决策者提供了具有参考价值的专业信息。关键词：工业通信网络；现场总线；应用层服务定义；IEC61158；26型元件；互操作性；标准化Keywords:IndustrialCommunicationNetworks;FieldbusSpecifications;ApplicationLayerServiceDefinition;IEC61158;Type26Elements;Interoperability;Standardization一、引言1.1研究背景工业通信网络是现代制造业的基础支撑设施，承担着传感器、控制器、执行机构、人机界面及上层管理系统之间数据传输与信息交互的关键任务。随着工业自动化系统向网络化、智能化和服务化方向演进，现场总线技术已从传统的专用总线体系逐步走向开放化、标准化的融合发展路径。IEC61158系列标准作为国际电工委员会制定的现场总线基础标准，经过多年的持续修订与扩展，已形成涵盖多种通信协议类型的完整标准族，为全球工业通信产品的设计、开发与应用提供了统一的技术规范。1.2标准定位与意义IEC61158-5-26:2023是IEC61158标准的第5-26部分，专门定义26型元件的应用层服务。该部分聚焦于应用层的服务定义，规定了工业通信网络中应用层为上层用户提供的数据传输服务、管理服务及控制服务等内容。应用层作为工业通信协议栈的最高层，直接面向用户应用程序，其服务定义的完善程度直接影响整个系统的功能实现和性能表现。因此，该标准的制定和修订对于保障工业通信系统的可靠性、实时性和安全性具有重要意义。二、标准体系概述2.1IEC61158标准族构成IEC61158标准族由国际电工委员会工业过程测量、控制和自动化技术委员会（IEC/TC65）下属的SC65C分技术委员会负责制定，旨在为工业通信网络中的现场总线技术提供统一标准。该标准族采用多部分结构组织，主要包括以下几个核心部分：-第-1部分：总论与导则-第-2部分：物理层规范与服务定义-第-3部分：数据链路层服务定义-第-4部分：数据链路层协议规范-第-5部分（含多个子部分）：应用层服务定义，按不同通信协议类型分别编制-第-6部分（含多个子部分）：应用层协议规范，与第-5部分对应各子部分以“类型（Type）”编号区分不同的现场总线通信协议，目前IEC61158标准族中已定义了多种类型元件，每种类型对应特定的通信技术方案。26型元件即为该标准族中新增的重要通信类型之一。2.226型元件的技术特征26型元件作为IEC61158标准族后续扩展的类型，体现了现场总线技术与现代工业以太网技术融合发展的最新成果。其应用层服务定义在继承传统现场总线服务框架的基础上，针对高带宽、低延迟、时间敏感网络（TSN）支持等现代工业通信需求进行了针对性设计。该类型元件支持灵活的服务类型配置，能够适应不同应用场景对实时性、可靠性和确定性的差异化要求。三、标准内容详解3.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61158-5-26:2023||标准全称|工业通信网络.现场总线规范.第5-26部分:应用层服务定义.26型元件||英文名称|Industrialcommunicationnetworks-Fieldbusspecifications-Part5-26:Applicationlayerservicedefinition-Type26elements||标准状态|现行||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2023年3月16日||发布年份|2023年||国别|国际组织||语种|英语|3.2应用层服务定义的技术框架IEC61158-5-26:2023所规定的应用层服务定义主要涵盖以下几个层面的内容：（一）服务模型与抽象语法标准明确了26型元件应用层的抽象服务模型，采用面向对象的建模方法，将网络通信能力抽象为一系列可调用的服务原语（ServicePrimitive）。这些服务原语通过请求（Request）、指示（Indication）、响应（Response）和确认（Confirm）四种基本类型的交互，实现了用户与应用层服务提供者之间的标准化通信接口。（二）核心服务分类该标准定义的应用层服务主要分为以下几大类别：1.面向连接的数据传输服务：支持建立、维持和释放应用连接，提供可靠的数据传输通道，适用于对数据完整性和顺序性要求较高的应用场景。2.无连接的数据传输服务：适用于广播、组播及一次性数据传输场景，降低了建立连接的通信开销，提高了传效率。3.变量读写服务：支持远程设备对象的变量读操作和写操作，是工业控制系统中最为常用的基础服务之一。4.事件管理服务：用于事件通知、告警上报及状态变化推送等服务，支持工业现场的实时监控与异常处理。5.程序调用与远程控制服务：提供了跨设备的程序调用接口，支持工业控制器间的协同操作和分布式控制逻辑的实现。（三）服务质量（QoS）参数配置标准针对不同类型的数据传输服务定义了丰富的服务质量参数，包括传输优先级、最大传输延迟、最小传输间隔和通信周期等。通过对QoS参数的灵活配置，26型元件能够满足不同工业应用场景的性能要求，实现同一网络中多种通信业务的有效共存。3.3与其他标准部分的衔接关系IEC61158-5-26:2023在标准体系中与以下各部分构成紧密的技术配套关系：-与IEC61158-6-26（应用层协议规范）相配套，前者定义“做什么”（服务），后者规定“如何做”（协议）。-与IEC61158-3-26和IEC61158-4-26（数据链路层服务定义与协议规范）通过层间接口形成纵向衔接。-与IEC61784系列标准配合使用，为通信行规（CommunicationProfiles）的选择提供支撑。-与IEC62591等无线通信标准及IEC61508等功能安全标准共同构成完整的工业通信解决方案。四、标准发展动态分析4.1标准修订的背景与技术驱动力IEC61158-5-26:2023版本的发布，是在工业通信技术快速演进的背景下完成的。其主要技术驱动力包括：（一）工业以太网与TSN技术的成熟应用时间敏感网络（Time-SensitiveNetworking,TSN）技术的逐渐成熟使得标准以太网具备了确定性通信的能力，这为现场总线技术与工业以太网的深度融合创造了技术条件。26型元件在服务定义中充分考虑了TSN的流量调度机制，提供了对802.1Qbv等流量整形机制的服务映射接口。（二）IEC61499和IEC62443等相邻标准的发展分布式控制系统的功能块标准（IEC61499）和工业自动化和控制系统信息安全标准（IEC62443）的持续演进，对底层通信服务提出了更高层次的功能需求和安全性要求。26型元件的应用层服务定义在设计中同步考虑了对上述标准要求的支持。（三）参考架构标准对通信服务的映射需求随着IEC62541（OPCUA）、IEC61158等标准在工业物联网架构中的集成应用，对应用层通信服务的语义互操作能力提出了更高要求。26型元件在应用层服务中融入了信息模型和语义描述能力，以支持异构系统间的数据互认。4.2标准国际应用情况IEC61158-5-26:2023发布后，已被众多工业自动化设备制造商和系统集成商采用。在欧盟、北美和亚太地区的智能制造项目中，该标准被广泛用于指导工业通信协议栈的实现与互操作测试。该标准的实施有力地促进了全球工业通信产品的互操作生产，降低了系统集成的技术壁垒。此外，多个国家和地区的标准化组织已将其采纳为国家标准或行业标准，进一步扩大了其全球影响力。五、主要参与单位介绍5.1国际电工委员会工业过程测量、控制和自动化技术委员会（IEC/TC65）IEC/TC65是负责工业过程测量、控制和自动化领域国际标准制定的核心技术委员会，其工作范围涵盖工业通信网络、系统集成、测量仪表、功能安全、信息安全等多个技术方向。TC65在工业通信标准方面具有深厚的技术积累和广泛的影响力，其下设的SC65C分技术委员会（工业网络）具体负责IEC61158系列标准的制定与维护。作为IEC61158-5-26:2023标准的主导修订单位，TC65/SC65C汇集了来自全球主要工业自动化企业、研究机构和标准化组织的资深专家，包括西门子、ABB、罗克韦尔自动化、施耐德电气、横河电机、霍尼韦尔等国际知名企业，以及德国电工委员会（DKE）、美国国家标准协会（ANSI）、中国国家标准化管理委员会（SAC）等国家标准化机构的代表。该委员会定期组织工作组会议和专家研讨活动，持续推进工业通信标准的修订与扩展工作。TC65/SC65C在标准制定过程中遵循IEC导则所规定的公开透明、协商一致的基本原则，通过规范的提案、起草、征询意见、投票和出版流程，确保标准的科学性和公正性，从而保障标准具有广泛的行业接受度和技术先进性。5.2标准制定过程中的技术贡献在IEC61158-5-26:2023的制定过程中，SC65C组织开展了多项关键技术研究和实验验证工作。各参与方在应用层服务架构设计、服务原语定义、协议状态机建模、互操作性测试规范等方面开展了深入的技术协作。其中涉及的典型贡献包括：应用层服务对TSN流量映射机制的定义、服务原语参数的有效性语义约束、应用层安全服务的集成方案以及多协议共存场景下的服务优先级仲裁机制等。六、结论与展望IEC61158-5-26:2023标准的发布，标志着现场总线应用层服务定义在技术完善性和产业适配性方面达到了新的高度。该标准充分回应了工业4.0时代对通信网络在带宽、延迟、同步精度、安全性等多维度的综合要求，为智能制造环境下的设备互联互通提供了坚实的技术基础。从发展趋势看，工业通信标准化工作正朝着以下几个方向持续深化：一是面向工业AI和边缘计算场景的通信服务优化；二是面向IT-OT融合的语义互操作标准化；三是面向5G/6G技术与工业现场总线融合的服务映射标准化；四是面向绿色制造和能效优化的通信协议设计。26型元件所确立的应用层服务框架已为上述方向的延伸发展预留了充分的扩展空间。对我国而言，积极参与IEC61158系列标准的制修订工作、深度研究26型元件的技术实现机制、推动相关标准的国内转化和产业落地，具有重要的战略价值。建议国内相关企事业单位和研究机构密切关注该标准的后续修订动向，加强在工业通信基础标准领域的技术储备和标准化人才队伍建设，共同推动我国从标准化大国向标准化强国迈进。参考文献[1]IEC61158-5-26:2023,Industrialcommunicationnetworks-Fieldbusspecifications-Part5-26:Applicationlayerservicedefinition-Type26elements[S].Geneva:IEC,2023.[2]IEC61158-1:2023,Industrialcommunicationnetworks-Fieldbusspecifications-Part1:Overviewandguidance[S].Geneva:IEC,2023.[3]IEC/TR61158-1:2019,Industrialcommunicationnetworks-Fieldbusspecifications-Part1:OverviewandguidancefortheIEC61158andIEC61784series[S].Geneva:IEC,2019.[4]IEC61784-2:2021,Industrialcommunicationnetworks-Profiles-Part2:Additionalfieldbusprofilesforreal-timenetworksbasedonISO/IEC/IEEE8802-3[S].Geneva:IEC,2021.[5]国家标准化管理委员会.国家标准化发展纲要[Z].2