I/O -grensesnittkonsept
I/O -grensesnittet er en elektronisk krets (i form av IC -brikke eller grensesnittkort), som er sammensatt av en rekke spesialiserte registre og tilsvarende kontrolllogiske kretsløp. Det er mediet og broen for utveksling av informasjon mellom CPU- og I/O -enheter, og tilkobling og datautveksling mellom CPU og eksterne enheter og minne må realiseres gjennom grensesnittetheten, som er kjent som I/O -grensesnitt, og den sistnevnte er kjent som minnegrensesnitt. Minnet synkroniseres vanligvis under kontroll av CPU, grensesnittkretsen er relativt enkel; og I / O -enhetsort, den tilsvarende grensesnittkretsen er også annerledes, derfor er det vanlig å si at grensesnittet bare refererer til I / O -grensesnittet.
I/O -grensesnittets grunnleggende funksjoner
(1)UtførehavnAdresse avkodingsenhetsvalg.
(2)Gi I/O -enhetsstatusinformasjon og kommandoavkoding til CPU.
(3)Tidspunkt og tilsvarende tidskontroll.
(4)Tilbyr buffering av overførte data for å eliminere forskjeller i "timing" eller databehandlingshastighet mellom datamaskinen og periferiutstyr.
(5)Gir kompatibilitetstransformasjoner mellom datamaskinen og perifere enheter med hensyn til informasjonsformater. Gielektrisktilpasninger.
(6)Det kan også innse utveksling av informasjon mellom CPU og perifere enheter ved å avbryte.
Kontrollmetode
(1) Program spørringsmetode
I denne metoden spør CPU den nåværende tilstanden til den spesifiserte perifere gjennom I/O -instruksjoner, og hvis periferalen er klar, utfører den inngangen eller utdataene til data; Ellers venter CPU og spørsmål syklisk.
Fordelen med denne metoden er at strukturen er enkel, bare et lite antallmaskinvareKretser kan være, ulempen er at hastigheten på CPU er mye høyere enn perifer, så vanligvis i en ventende tilstand er arbeidseffektiviteten veldig lav.
(2) Avbruddsbehandlingsmetode
På denne måten er ikke CPU - Utførelsen av det nåværende programmet, gå til utførelsen av serviceprogrammet som tilsvarer forespørselen, og fortsett deretter utførelsen av programmet som er blitt avbrutt etter fullføringen av det opprinnelige programmet.
Fordelene med avbruddsbehandling er åpenbare, det sparer ikke bare CPU fra å spørre statusen til periferalen og vente på at perifere skal være klar til å bruke tid på å forbedre effektiviteten til CPU, men også å oppfylle sanntidskravene til kravene til den perifere. Imidlertid er det nødvendig å tilordne et avbruddsforespørselsnummer og tilsvarende avbruddstjenesteprogram for hver I/O -enhet, og i tillegg et avbruddkontroller(I/O -grensesnittbrikke) er nødvendig for å administrere avbruddsforespørslene som er fremsatt av I/O -enheten, for eksempel å stille inn avbruddsmasken, avbryte forespørselsprioritet og så videre.
I tillegg er ulempen med avbruddsbehandlingsmetoden at hver overføring av et tegn må avbrytes for å starte avbruddskontrolleren, men også for å beholde og gjenopprette scenen for å fortsette utførelsen av det originale programmet, er arbeidsmengden veldig stor , slik at hvis et stort antall datautvekslinger er påkrevd, vil ytelsen til systemet være veldig lav.
(3) DMA(Direkte minnetilgang) Overføringsmetode
En av de mest åpenbare funksjonene ved DMA er at den ikke bruker programvare, men en spesialisert kontroller for å kontrollere utveksling av data mellom minnet og periferiutstyr, uten inngripen fra CPU, noe som forbedrer CPUs effektivitet.
Før DMA -dataoverføring søker DMA -kontrolleren om busskontroll på CPU, og CPU overlater kontrollen hvis den har lov til å gjøre det. Derfor holdes busskontrollen av DMA -kontrolleren under datautveksling, og på slutten av overføringen overlater DMA -kontrolleren busskontrollen tilbake til CPU.
(4) Ubetinget overføringsmetode
(5) I/O -kanalmetode
(6) I/O -prosessormetode
Industriell kontrollNettverk
IndustriellKontrollnettverk er generelt lokale nettverk (LAN), som generelt fungerer innenfor et område på noen få kilometer. Den kobler måle- og kontrollenheter som er distribuert rundt produksjonsanlegg til automatiseringssystemer med forskjellige funksjoner. Kontrollnettverk finnes i produksjonsanlegg, samlebånd, drivhus, korndepoter, demninger, tunneler, forskjellige trafikkontrollsystemer, bygninger, militæret, brannslukking, miljøtesting, bygninger og hjem.
Noder fra industrielle kontrollnettverk
Nodene til et industrielt kontrollnettverk er stort sett måleenheter med databehandling ogkommunikasjonevner. De kan ha eninnebygdCPU, men funksjonen er relativt enkel, dens datakraft kan være langt mindre enn en vanlig PC, det er ingen tastatur, skjerm og andre interaksjoner mellom mennesker og datamaskiner. Noen har til og med ikke en CPU,Mikrokontroller, bare med en enkelKommunikasjonsgrensesnitt, for eksempel grensebrytere, induktive brytere og andre typer brytere,fotoelektrisk, temperatur, trykk, strømning, nivå og andre typer avsensorer, sendere, en rekke datainnsamlingsenheter og så videre.
Kontroller nettverksoppgaver og arbeidsmiljø
Industrielt kontrollnettverk for å møte den industrielle produksjonen av sterk elektromagnetisk interferens, overfor en rekkemekaniskVibrasjoner, som vender mot det kalde og varme feltarbeidsmiljøet, for å gå til kontrollnettet, kan tilpasse seg dette tøffe arbeidsmiljøet. I tillegg varierer selvkontrollutstyr veldig, realiseringen av kontrollnettverkets sammenkobling og interoperabilitet er ofte veldig vanskelig.
Kontrollnettverk av sanntidskrav
Kontrollnettverk må oppfylle sanntidskontrollkravene. Sanntidskontroll av visse variabler av dataene krever ofte nøyaktig og regelmessig forfriskning, kontrollrollen må fullføres innen en viss tidsbegrensning, eller relaterte kontrollhandlinger må fullføres i samsvar med sekvensen av spesifiserte saker.
Feltgrensesnittklassifisering
Basert på disse egenskapene til kontrollnettverket, må en rekke grensesnitt sikre at kravene til kontrollnettverket. For tiden er det fire typer grensesnitt i det industrielle feltet:
(1) Plattformrelevans Felles protokoll: OPC / DDE
OPC foreslås for å standardisere programvaregrensesnittene mellom enheter og applikasjoner fra forskjellige leveringerleverandørerog gjøre utveksling av data mellom dem enklere. Som et resultat er det mulig å gi brukerne prosessstyringsprogramvarekomponenter som kan kombineres fritt og brukes uten å stole på et spesifikt utviklingsspråk og utviklingsmiljø.
(2) Plattformuavhengige kommunikasjonsprotokoller: Modbus, Profibus
Modbus -protokollen er et universelt språk som brukes i elektroniske kontrollere. Gjennom denne protokollen kommuniserer kontrollere med hverandre, kontrollere gjennom nettverket (f.eks.Ethernet) og andre enheter. Det har blitt en vanlig industriell standard. Profibus, en internasjonal, åpen, produsent-uavhengig FieldBus-standard, lar kontrollenheter fra forskjellige produsenter kobles til et industrielt nettverk for sentralisert overvåking og kontroll. Profibus Transmission Speed kan velges fra 9.6kbaud til 12mbaud, og alle enheter koblet til bussen skal settes til samme hastighet når busssystemet er aktivert. Mye brukt i produksjon av automatisering, prosessindustriautomatisering og bygning, transport og kraft og andre automatiseringsområder. Profibus er en feltbussteknologiFor fabrikkautomatiseringsbutikk Gulvnivå overvåking og datakommunikasjon og kontroll av datakommunikasjon og kontroll.
(3) Plattformuavhengige proprietære protokoller: de flesteDCSprotokoller, industrielle Ethernet -protokoller
(4) Spesielle protokoller:ProgrammeringPort, trykk port og andre spesielle måter å få avtalen
Kommunikasjonsprotokoller for industriell overføring er mer varierte hovedsakelig på grunn av historisk arv og kunstig monopol. Selv om det fremdeles er et stort antall Fieldbus -standarder, men ingen standard er viktigere enn industriell Ethernet.
Sammendrag av forskjellige feltbusser/protokoller/grensesnitt
Navn påIndustriell automatiseringBuss/protokoll/grensesnitt Identifikasjonsegenskaper Innledning Beskrivelse
ASI-sensor/aktuatorbuss for lavere kontrollnivå AS-grensesnitt brukes til å koble sensorer og aktuatorer til det øvre kontrollnivået med enkel og økonomisk ledning. AS -grensesnittet er i samsvar med International Standards EN 50295 og IEC 62026-2. AS-grensesnitt (as-i=aktuator/sensorgrensesnitt) er et FieldBus-kommunikasjonsskjema for tilkobling av aktuatorer og sensorer. Arrangør] ASI -grensesnitt/protokoller/spesifikasjoner
Bacnet ==Byggautomatiseringskontroll Nettverk Datakommunikasjon Protokoll Bygning AutomasjonskontrollNettverk【Organiser】 Industrial Automation of Building Automation Communication Protocol: Bacnet
CanopenMulti-master buss for aktuatorer/sensorer Effektiv bruk av bussbåndbredden gjør at Canopen kan oppnå korte systemresponstider ved relativt lave datahastigheter. De viktigste fordelene med CAN-bussen er: høy datasikkerhet og muligheten til å beholde multimestervnen.
CC-Link Fieldbus for det asiatiske markedet CC-Link (Control & Communication Link) er et åpent bussystem for kommunikasjon mellom kontrollnivået og Fieldbus-nivået, hovedsakelig i den asiatiske regionen.
ControlNet Standardized FieldBus ControlNet er et åpent standard FieldBus -system. Bussprotokollen gjør at sykliske og acykliske data utveksles over bussen samtidig uten å forstyrre hverandre.
DALI-kommunikasjonsstandard for å bygge automatisering DALI-standarden (IEC 60929) er en produsentens spennende protokoll som tar sikte på å sikre interoperabiliteten til elektroniske ballast i belysningsapplikasjoner. Denne nye standarden brukes til å erstatte 1-10 V Dimmer -grensesnittet. DigitalAdresserbarBelysningGrensesnitt (DALI) er en bygningsautomatiseringsstandard for digital kontroll av elektroniske ballast. Dali brukes som et delsystem, f.eks for belysning, persienner eller temperaturkontroll, og kommuniserer direkte med bygningsstyringssystemet. Industrial Automation Bus for Building Automation - Lighting Interface: Dali
DeviceNet Device Bus with Can Technology Devicenet er et sensor/aktuatorbussystem som har sin opprinnelse i USA, men som nå blir i økende grad brukt i Europa og Asia. DeviceNet er basert på boksen CAN (Controller Area Net).
DMX EIB Kommunikasjonsstandarden innen bygningsautomatisering EIB (European Installation Bus) er et bussystem for å bygge ledninger, som hovedsakelig er brukt i Europa.
Enoceaner en vedlikeholdsfri, batterifri og trådfri trådløs teknologi. Det brukes hovedsakelig i bygningsautomatisering: forskjellige enhetsmoduler (f.eks. En lysbryter) er innebygd med enocean -støtte. Deretter kan enheten kontrolleres av kontrolleren. Industrial Automation of Building Automation Wireless Protocol: Enocean
EtherCat == høyhastighets sanntids Ethernet FieldBus EtherCat (EthernetKontrollautomatiseringTeknologi) er en Ethernet -løsning for industriell automatisering preget av høy ytelse og enkel drift.
Ethernet/IP Industrial Ethernet -løsninger fra ODVA Ethernet/IP er den industrielle Ethernet -standarden utviklet av ODVA (Open Devicenet Vendor Association) og er basert på Ethernet TCP/IP og UDP/IP -standarder.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet er en viktig standard i kontorsektoren. Mange av fordelene med Ethernet, for eksempel høye overføringshastigheter, enkel integrasjon i eksisterende nettverk, et bredt spekter av tjenester og et bredt utvalg av grensesnitt, gjenspeiles også i Ethernet -produktene fra Beckhoff.
Fias fias == fidelio grensesnitt og applikasjonsspesifikasjon == (estimert) ** f ** idelio** i ** nterface** A ** Pplication ** S ** Pesification FIAS (Fidelio Interface and Application Specification) er verdens ledende grensesnitt til programvare for gjestfrihetsadministrasjon. Arrangør] Industrial Automation of Building Automation of Hotel Management Software Interface: FIAS and Fidelio
FIPIO WorldFip-kompatibel Fieldbus FIP er i samsvar med European Standard EN 50170 og støttes av uavhengige produsenter fra WorldFip Fieldbus-organisasjonen. Bussytelsen kan tilpasses den spesifikke applikasjonen gjennom utveksling av sykliske og ikke-sykliske variabler og informasjon.
IEEE 1588 Interbus Interbus, introdusert for markedet i 1987 Interbus Fieldbuses er preget av enkel konfigurasjon, høy hastighet og pålitelighet. Denne kommunikasjonsprotokollen for master/slavesystemskiftregister kan forbedre effektiviteten av syklisk kommunikasjon.
[Arrangør] Fieldbus: Interbus
Io-link io-link standardiserer perfekt de forskjellige grensesnittene som kreves forKontrollsystemerog verktøybehandling. IO-Link lar sensorer og aktuatorer kobles til kontrolllaget ved hjelp av en økonomisk punkt-til-punkt-tilkoblingsmetode. Som et åpent grensesnitt kan IO-Link integreres i alle ofte brukte FieldBus-systemer. Et IO-link-system består av IO-lenke-enheter som sensorer, aktuatorer eller en kombinasjon av begge deler. De bruker den tradisjonelle tre-tråds tilkoblingsteknologien. Arrangør] IO-Link
LightBus == høyhastighets fiberoptisk feltbus Interferensfri FieldBus-kommunikasjon for høyhastighets maskinkontroll Dette er et fiberoptisk busssystem utviklet av BeckhoffmedEn høy grad av modenhet, hovedfunksjonene inkluderer: høy immunitet mot elektromagnetisk interferens, enkel installasjon, veldig rask og syklisk dataoverføring og en høy grad av sikkerhet.
LON Kommunikasjonsstandarden innen bygningsautomatisering LON (lokalt driftsnettverk) er et kommunikasjonssystem med flere nettverkstilkoblinger for distribuerte applikasjoner, hovedsakelig innen kommersiell bygningsautomatisering.
Modbus Open Fieldbus Modbus er en åpen seriell kommunikasjonsprotokoll basert på en master/slavestruktur. Protokollen anerkjennes allment fordi den veldig enkelt kan implementeres på alle typer serielle grensesnitt.
MP-Bus [arrangør] MP-Bus
Profibus Profibus DP/FMS samsvarer med europeisk standard EN50170 Profibus er en høyhastighetsbuss som er mye brukt for distribuerte perifere enheter (Profibus DP). I tillegg til Profibus DP og FMS, støtter Beckhoff også Profibus MC -protokollen forkjørekommunikasjon.
Profinet Industrial Ethernet Solutions fra PNO Profinet er den åpne industrielle Ethernet -standarden utviklet av PNO (Profibus User Organization), mens internasjonalt anerkjente IT -standarder som TCP/IP brukes til kommunikasjon.
RS232/RS485Den mest kostnadseffektive løsningen for nettverkRS232Og RS485 er de 'tradisjonelle' serielle grensesnittene og har alltid vært mye brukt. Beckhoffs RS485/RS232 I/O-moduler Bruk en enkel, enkel å implementere seriell kommunikasjonsprotokoll.
Sercos III Bussen fra feltet Drive Engineering, Sercos ble opprinnelig utviklet som et høyhastighets fiberoptisk busssystem for stasjoner. Takket være utviklingen av Sercos -busskoblingen av Beckhoff, kan noen av fordelene med Sercos -bussen (f.eks. Høye dataoverføringshastigheter og korte syklustider) nå også brukes til I/O -perifere.
USBUSB-høyhastighetsgrensesnittet for laboratoriebruk har blitt standardgrensesnittet for applikasjoner innen PC-teknologi. Takket være den høye overføringshastigheten, den fleksible topologien (via integrerte knutepunkter) og USB -busskoblingen fra Beckhoff, kan USB -systemet brukes som et alternativ til feltbusser i applikasjoner med korte avstander.