IEC 61491:2002

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2002-10
Equipement électrique des machines industrielles –
Liaison des données sérielles pour
communications en temps réel entre unités
de commande et dispositifs d'entraînement
Electrical equipment of industrial machines –
Serial data link for real-time communication
between controls and drives
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61491:2002
Numérotation des publications Publication numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For

devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.

Editions consolidées Consolidated editions

Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its

CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1

exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI The on-line catalogue on the IEC web site
(http://www.iec.ch/searchpub/cur_fut.htm) vous permet (http://www.iec.ch/searchpub/cur_fut.htm) enables
de faire des recherches en utilisant de nombreux you to search by a variety of criteria including text
critères, comprenant des recherches textuelles, par searches, technical committees and date of
comité d’études ou date de publication. Des publication. On-line information is also available
informations en ligne sont également disponibles sur on recently issued publications, withdrawn and
les nouvelles publications, les publications rempla- replaced publications, as well as corrigenda.
cées ou retirées, ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues This summary of recently issued publications
(http://www.iec.ch/online_news/justpub/jp_entry.htm) (http://www.iec.ch/online_news/justpub/jp_entry.htm)
est aussi disponible par courrier électronique. is also available by email. Please contact the
Veuillez prendre contact avec le Service client Customer Service Centre (see below) for further
(voir ci-dessous) pour plus d’informations. information.

• Service clients • Customer Service Centre
Si vous avez des questions au sujet de cette If you have any questions regarding this
publication ou avez besoin de renseignements publication or need further assistance, please
supplémentaires, prenez contact avec le Service contact the Customer Service Centre:
clients:
Email: custserv@iec.ch Email: custserv@iec.ch
Tél: +41 22 919 02 11 Tel: +41 22 919 02 11
Fax: +41 22 919 03 00 Fax: +41 22 919 03 00
.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2002-10
Equipement électrique des machines industrielles –
Liaison des données sérielles pour
communications en temps réel entre unités
de commande et dispositifs d'entraînement

Electrical equipment of industrial machines –
Serial data link for real-time communication
between controls and drives
© IEC 2002 Droits de reproduction réservés – Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in any
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, form or by any means, electronic or mechanical, including
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les photocopying and microfilm, without permission in writing from
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. the publisher.
International Electrotechnical Commission, 3, rue de Varembé, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20, Switzerland
Telephone: +41 22 919 02 11 Telefax: +41 22 919 03 00 E-mail: inmail@iec.ch Web: www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale PRICE CODE XH
International Electrotechnical Commission
Международная Электротехническая Комиссия
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61491  CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .20

1 Domaine d'application .22

2 Références normatives .22

3 Définitions et abréviations .24

3.1 Définitions .24

3.2 Abréviations .32

4 Prescriptions générales.40
4.1 Présentation générale.40
4.2 Description générale du système .42
4.2.1 Modes fonctionnels .44
4.2.2 Modes de transmission.46
4.2.3 Contenus des données.46
4.2.4 Blocs de données.50
4.2.5 Structure des messages.50
4.3 Transmission de données.52
4.3.1 Accès au support de transfert.54
4.3.2 Cycle de transmission .56
4.3.3 Transfert des données non cycliques.58
4.3.4 Commandes de procédure .60
4.4 Initialisation .60
4.5 Messages d'erreurs et d'état.64
5 Moyen de transfert et couche physique.66
5.1 Généralités.66
5.2 Topologie .66
5.2.1 Liaison par ligne entre la commande numérique et les dispositifs
d'entraînement .66
5.2.2 Structure des lignes de transmissions .68
5.3 Signaux optiques sur la ligne de transmission .68
5.3.1 Spécifications relatives à l'émetteur.70
5.3.2 Spécifications relatives au récepteur .72
5.3.3 Câble à fibres optiques.72
5.3.4 Connecteurs .72
5.3.5 Données système relatives au trajet de transmission optique.74
5.4 Caractéristiques de durée de la transmission binaire.74
5.4.1 Maître et esclave en mode d'essai.76
5.4.2 Vitesse de transmission .80
5.4.3 Caractéristiques d'entrée-sortie de l'esclave .82
5.4.4 Forme d'onde idéale.88
5.5 Codage binaire .88
5.6 Messages et caractères de remplissage .90
5.7 Connexion à la fibre optique .92
5.7.1 Connexion du maître .92
5.7.2 Connexion de l'esclave.100
5.7.3 Interaction entre les connexions .100

61491  IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD .21

1 Scope .23

2 Normative references.23

3 Definitions and abbreviations.25

3.1 Definitions .25

3.2 Abbreviations.33

4 General requirements.41
4.1 Overview .41
4.2 System overview.43
4.2.1 Operating modes.45
4.2.2 Transmission modes .47
4.2.3 Data contents.47
4.2.4 Data block.51
4.2.5 Telegram structure.51
4.3 Data transmission .53
4.3.1 Access to the transfer medium .55
4.3.2 Communication cycle .57
4.3.3 Non-cyclic data transfer.59
4.3.4 Procedure commands .61
4.4 Initialization.61
4.5 Error and status messages .65
5 Transfer medium and physical layer .67
5.1 General .67
5.2 Topology.67
5.2.1 Line connection between the control unit and the drives.67
5.2.2 Structure of the transmission lines.69
5.3 Optical signals on the transmission line.69
5.3.1 Transmitter specifications .71
5.3.2 Receiver specifications.73
5.3.3 Fibre optic cable .73
5.3.4 Connectors .73

5.3.5 System data of the optical transmission path .75
5.4 Time performance of bit transmission.75
5.4.1 Master and slave in test mode.77
5.4.2 Data rate.81
5.4.3 Input-output performance of the slave .83
5.4.4 Idealized waveform .89
5.5 Bit coding.89
5.6 Telegrams and fill characters .91
5.7 Connection to the optical fibre.93
5.7.1 Master connection.93
5.7.2 Slave connection.101
5.7.3 Interactions of the connections .101

– 4 – 61491  CEI:2002
6 Transfert de données et couche de liaison de données.104

6.1 Généralités.104

6.2 Structure des messages .104

6.2.1 Délimiteurs de messages .104

6.2.2 Insertion binaire .104

6.2.3 Zone d'adresse .104

6.2.4 Zone de données .108

6.2.5 Zone de séquence de vérification de la trame (FCS).108

6.2.6 Séquence de transmission binaire .110

6.2.7 Messages incorrects .110
6.3 Synchronisation de la transmission (cycles de transmission) .110
6.3.1 Accès au support de transfert.112
6.3.2 Paramètres temporels .114
7 Structure de protocole.118
7.1 Généralités.118
7.2 Structure générale du protocole .120
7.2.1 Segment d'administration .120
7.2.2 Zone de données .120
7.3 Echange de données cycliques (CP ) .124
7.3.1 Message de synchronisation du maître (MST) .124
7.3.2 Message de données relatives au maître (MDT) .126
7.3.3 Message du dispositif d'entraînement (AT) .134
7.3.4 Diagramme de synchronisation relatif au fonctionnement cyclique .142
7.3.5 Eléments binaires temps réel .142
7.4 Echange non cyclique de données (voie de service).146
7.4.1 Généralités .146
7.4.2 Mécanisme de transmission de la voie de service.148
7.4.3 Initialisation de la voie de service .160
7.4.4 Fonctions des procédures de la commande par l'intermédiaire de la
voie de service.160
8 Contenu des données .172
8.1 Types de données et structure des données .172
8.1.1 Données générales .172
8.1.2 Termes des données.174
8.1.3 Structure de bloc de données .174

8.2 Paramètres généraux .186
8.2.1 Paramètres de transmission .186
8.2.2 Temps de départ de transmission et des tranches de temps de transfert .188
8.2.3 Diagnostics .190
8.2.4 Listes des IDN des données d'exploitation.190
8.2.5 Signaux internes et externes (bits) .190
8.2.6 Spécifications du constructeur.194
8.3 Définition du contenu des messages.194
8.3.1 Messages préconfigurés .194
8.3.2 Configuration du MDT (message préconfiguré) .200
8.3.3 Configuration de l'AT (message préconfiguré) .200
8.4 Modes de fonctionnement du dispositif d'entraînement.200

61491  IEC:2002 – 5 –
6 Data transfer and data link layer.105

6.1 General .105

6.2 Telegram structure.105

6.2.1 Telegram delimiters .105

6.2.2 Bit stuffing.105

6.2.3 Address field.105

6.2.4 Data field .109

6.2.5 Frame check sequence (FCS) field.109

6.2.6 Order of bit transmission .111

6.2.7 Invalid telegrams.111
6.3 Timing of the transmission (communication cycles) .111
6.3.1 Transfer medium access .113
6.3.2 Time parameters.115
7 Protocol structure.119
7.1 General .119
7.2 General protocol structure.121
7.2.1 Administrative segment .121
7.2.2 Data field .121
7.3 Cyclic data exchange (CP ).125
7.3.1 Master synchronization telegram (MST).125
7.3.2 Master data telegram (MDT).127
7.3.3 Drive telegram (AT).135
7.3.4 Timing diagram for cyclic operation .143
7.3.5 Real-time bits.143
7.4 Non-cyclic data exchange (service channel) .147
7.4.1 General.147
7.4.2 Service channel transport mechanism .149
7.4.3 Service channel initialization.161
7.4.4 Procedure command functions via the service channel .161
8 Data contents.173
8.1 Data types and data structure.173
8.1.1 General data .173
8.1.2 Data terms .175
8.1.3 Data block structure .175
8.2 General parameters .187

8.2.1 Communication parameters.187
8.2.2 Transmission starting times and transfer timeslots.189
8.2.3 Diagnostics .191
8.2.4 IDN-lists of operation data.191
8.2.5 Internal and external signals (bits).191
8.2.6 Manufacturer specifications.195
8.3 Definition of telegram contents .195
8.3.1 Standard telegrams.195
8.3.2 Configuration of the MDT (application telegram) .201
8.3.3 Configuration of the AT (application telegram) .201
8.4 Drive operation modes .201

– 6 – 61491  CEI:2002
8.5 Données d'exploitation standard .202

8.5.1 Données de position.202

8.5.2 Données de vitesse.202

8.5.3 Données de couple .204

8.5.4 Données d'accélération .204

8.5.5 Procédures de la commande et données pour procédures de retour à

la position de référence.204

8.5.6 Procédures de la commande et données spécifiques aux machines.206

8.6 Changement d’échelle relatif aux données d'exploitation.206

8.6.1 Changement d’échelle relatif aux données de position .206

8.6.2 Changement d’échelle relatif aux données de vitesse .210
8.6.3 Changement d'échelle relatif aux données couple/force.214
8.6.4 Changement d’échelle relatif aux données d'accélération .218
8.6.5 Changement d'échelle relatif aux données de température .220
8.7 Paramètres du dispositif d'entraînement .220
8.7.1 Paramètres de la boucle de vitesse .220
8.7.2 Paramètres de la boucle de position.224
8.7.3 Paramètres du régulateur de courant.224
8.7.4 Valeurs limites du dispositif d'entraînement .224
8.7.5 Paramètres du dispositif d'entraînement général .224
8.7.6 Paramètres de la broche .226
8.7.7 Fonctionnement synchrone de la broche.226
8.7.8 Engrenages électroniques .228
8.8 Systèmes mécaniques.232
8.8.1 Systèmes de retour .232
8.8.2 Constante d'avance.232
8.8.3 Engrenage .232
8.8.4 Ensembles de paramètres, et rapports d'engrenages.232
9 Initialisation de l'interface SYSTÈME.234
9.1 Généralités.234
9.2 Phase de transmission 0 (CP ).234
9.2.1 Structure des messages.234
9.2.2 Temps de départ de transmission de message .234
9.2.3 Quitter la phase de transmission 0 (CP ).236
9.3 Phase de transmission 1 (CP ) .236
9.3.1 Séquence opérationnelle au cours de la phase 1 (CP ).236
9.3.2 Structure des messages.238
9.3.3 Temps de départ de transmission des messages.238
9.3.4 Quitter phase de transmission 1 (CP ).240
9.4 Phase de transmission 2 (CP ) .240
9.4.1 Structure des messages.240
9.4.2 Temps de départ de transmission des messages.240
9.4.3 Quitter la phase de transmission 2 (CP ).240
9.5 Phase de transmission 3 (CP ) .242
9.5.1 Structure des messages.242
9.5.2 Temps de départ de transmission des messages.242
9.5.3 Quitter la phase de transmission 3 (CP ).242
61491  IEC:2002 – 7 –
8.5 Standard operation data.203

8.5.1 Position data .203

8.5.2 Velocity data .203

8.5.3 Torque data .205

8.5.4 Acceleration data .205

8.5.5 Procedure commands and data for homing procedures.205

8.5.6 Machine specific procedure commands and data .207

8.6 Scaling of operation data.207

8.6.1 Scaling of position data .207

8.6.2 Scaling of velocity data.211

8.6.3 Scaling of torque/force data.215
8.6.4 Scaling of acceleration data .219
8.6.5 Scaling of temperature data .221
8.7 Drive parameters .221
8.7.1 Velocity loop parameters .221
8.7.2 Position loop parameters.225
8.7.3 Current loop parameters.225
8.7.4 Drive limit values.225
8.7.5 General drive parameters.225
8.7.6 Spindle parameters .227
8.7.7 Spindle synchronous operation.227
8.7.8 Electronic gearing .229
8.8 Mechanics .233
8.8.1 Feedback systems .233
8.8.2 Feed constant .233
8.8.3 Gear train .233
8.8.4 Parameter sets and gear ratios .233
9 Initialization of the SYSTEM interface .235
9.1 General .235
9.2 Communication phase 0 (CP ) .235
9.2.1 Structure of the telegrams .235
9.2.2 Telegram transmission timing.235
9.2.3 Leaving communication phase 0 (CP ) .237
9.3 Communication phase 1 (CP ) .237
9.3.1 Operational sequence in phase 1 (CP ) .237
9.3.2 Structure of the telegrams .239
9.3.3 Telegram transmission timing.239
9.3.4 Leaving communication phase 1 (CP ) .241
9.4 Communication phase 2 (CP ) .241
9.4.1 Structure of the telegrams .241
9.4.2 Telegram transmission timing.241
9.4.3 Leaving communication phase 2 (CP ) .241
9.5 Communication phase 3 (CP ) .243
9.5.1 Structure of the telegrams .243
9.5.2 Telegram transmission timing.243
9.5.3 Leaving communication phase 3 (CP ) .243
– 8 – 61491  CEI:2002
9.6 Phase transmission 4 (CP ) − fin d'initialisation .244
9.6.1 Structure des messages.244

9.6.2 Temps de départ de transmission des messages.244

9.6.3 Quitter la phase de transmission 4 (CP ).244
10 Traitement des erreurs.244

10.1 Fonctions de sécurité des dispositifs d'entraînement.244

10.2 Défaillance des messages .246

10.2.1 Défaillance d'un message (MST, MDT, AT) .246

10.3 Changement de phases de transmission.248

10.3.1 Phases de transmission croissantes.248
10.3.2 Phases de transmission décroissantes .248
10.4 Surveillance (présentation générale).250
10.4.1 Surveillance du maître.250
10.4.2 Surveillance du dispositif d’entraînement (esclave).250
10.5 Réaction au délai d'attente de protocole de transport .252
10.6 Réaction aux messages d'erreur dans la voie de service.252
10.7 Compteurs d'erreurs du maître et des esclaves.252
11 Séquences fonctionnelles.256
11.1 Généralités.256
11.2 Affectation des bits en temps réel .256
11.3 Retour à la position de référence .262
11.3.1 Procédure de la commande de retour à la position de référence
commandée par le dispositif d’entraînement .262
11.3.2 Procédure de la commande de retour à la position de référence sous
le contrôle de la commande numérique .266
11.4 Mesures .272
11.5 Procédure de la commande “positionnement de broche” .274
11.5.1 Positionnement lors du démarrage de la fonction.276
11.5.2 Nouvelles valeurs de position pendant que la commande est active .278
11.5.3 Commutation de mode de positionnement absolu/relatif lorsque la
procédure de la commande est active .280
11.6 Commutation d'ensembles de paramètres et du rapport d'engrenages .280
11.7 Fonctions de démarrage/arrêt.282
11.7.1 Démarrage.282
11.7.2 Arrêt .282
11.7.3 Arrêt dû à une erreur.284

11.8 Procédure de la commande de mise en parc de l'axe.286
11.9 Procédure de la commande d'arrêt complet du dispositif d'entraînement .286
11.10 Procédure de la commande de fonctionnement synchrone commandé par le
dispositif d'entraînement.288
11.10.1Synchronisation de la broche synchrone à la broche mère avec un
décalage angulaire fixe .288
11.10.2Nouveau décalage de position synchrone après synchronisation.290
11.10.3Nouveau rapport de vitesse après synchronisation .290
11.11 Procédure de la commande d'engagement d'engrenages commandée par le
dispositif d’entraînement.292

61491  IEC:2002 – 9 –
9.6 Communication phase 4 (CP ) – end of initialization.245
9.6.1 Structure of the telegrams .245

9.6.2 Telegram transmission timing.245

9.6.3 Leaving communication phase 4 (CP ) .245
10 Error handling .245

10.1 Drive safety functions.245

10.2 Failure of telegrams .247

10.2.1 Failure of a telegram (MST, MDT, AT) .247

10.3 Changing the communication phases .249

10.3.1 Ascending communication phases.249
10.3.2 Descending communication phases.249
10.4 Monitoring (overview).251
10.4.1 Monitoring in the master.251
10.4.2 Monitoring in the drive (slave).251
10.5 Reaction to handshake timeout .253
10.6 Reaction to error messages in the service channel .253
10.7 Error counters in the master and the slave .253
11 Functional sequences .257
11.1 General .257
11.2 Allocation of real-time bits.257
11.3 Homing.263
11.3.1 Drive-controlled homing procedure command .263
11.3.2 Control unit controlled homing procedure command.267
11.4 Measurements .273
11.5 Position spindle procedure command .275
11.5.1 Positioning when the function is started .277
11.5.2 New position values while the procedure command is active.279
11.5.3 Switching the positioning mode angle position/relative offset while the
procedure command is active.281
11.6 Switching of parameter sets and the gear ratio .281
11.7 Starting/stopping functions .283
11.7.1 Start-up.
...