Концепция за I/O интерфейс
I/O интерфейсът е електронна схема (под формата на IC чип или интерфейсна платка), която е съставена от редица специализирани регистри и съответните логически схеми. Това е носителят и мостът за обмен на информация между CPU и I/O устройства, както и обменът на връзката и данните между процесора и външните устройства и паметта трябва да бъдат реализирани чрез интерфейсното устройство, което е известно като I/O интерфейс и The Последният е известен като интерфейс на паметта. Паметта обикновено се синхронизира под контрола на процесора, интерфейсната верига е сравнително проста; и сортът на I / O устройството, съответната интерфейсна верига също е различна, следователно е обичайно да се каже, че интерфейсът се отнася само до I / O интерфейса.
I/O интерфейс Основни функции
(1)ИзпълнявапортИзбор на устройство за декодиране на адрес.
(2)Предоставете информация за състоянието на I/O на устройството и декодиране на команда на процесора.
(3)Време и съответно управление на времето.
(4)Осигурява буфериране на предавани данни, за да премахне разликите в „времето“ или скоростта на обработка на данни между компютъра и периферните устройства.
(5)Предоставяне на трансформации на съвместимост между компютъра и периферните устройства по отношение на информационните формати. Осигуретеелектрическиадаптации.
(6)Той може също да осъзнае обмена на информация между процесора и периферните устройства чрез прекъсване.
Метод на контрол
(1) Метод на запитване на програмата
При този метод процесорът пита текущото състояние на посочената периферия чрез инструкции за входно/изходно ниво и ако периферната е готова, той извършва входа или изхода на данните; В противен случай процесорът чака и заявява циклично.
Предимството на този метод е, че структурата е проста, само малък брой отхардуерСритите могат да бъдат, недостатъкът е, че скоростта на процесора е много по -висока от периферната, така че обикновено в състояние на чакане ефективността на работната работа е много ниска.
(2) Метод за прекъсване на обработката
По този начин процесорът вече не е пасивно чакане, но може да изпълнява други програми, след като периферията е готова за обмен на данни, той може да подаде заявка за услуга до процесора, ако процесорът отговори на заявката, той временно ще спре Изпълнението на текущата програма, отидете на изпълнението на програмата за услуги, съответстваща на заявката, и след това продължете изпълнението на програмата, която е прекъсната след завършването на оригиналната програма.
Предимствата на обработката на прекъсвания са очевидни, но не само спестява процесора от запитване на състоянието на периферната и чака периферната да е готова да отдели време, за да подобри ефективността на процесора, но и да отговори на изискванията в реално време на периферният. Необходимо е обаче да зададете номер на заявка за прекъсване и съответната програма за обслужване на прекъсване за всяко I/O устройство и в допълнение, прекъсванеконтролер(I/O интерфейсен чип) е необходим за управление на заявките за прекъсване, направени от I/O устройството, като например задаване на маската за прекъсване, приоритет на заявката за прекъсване и т.н.
В допълнение, недостатъкът на метода за обработка на прекъсване е, че всяко предаване на символ трябва да бъде прекъснато, за да се стартира контролерът за прекъсване, но също така и да запази и възстанови сцената, за да се продължи изпълнението на оригиналната програма, работното натоварване е много голямо , така че ако са необходими голям брой обмени на данни, работата на системата ще бъде много ниска.
(3) ДМА(Директен достъп до паметта) Метод за прехвърляне
Една от най -очевидните характеристики на DMA е, че той не използва софтуер, а специализиран контролер за контрол на обмена на данни между паметта и периферните устройства, без намесата на процесора, като значително подобрява ефективността на процесора.
Преди DMA трансфер на данни DMA контролерът се прилага за контрол на шината към процесора, а процесорът предава контрола, ако е позволено да го направи. Следователно, контролът на шината се държи от DMA контролера по време на обмена на данни и в края на прехвърлянето DMA контролерът връща контрола на шината обратно към процесора.
(4) Метод за безусловен трансфер
(5) Метод на I/O канал
(6) Метод на I/O процесор
Индустриален контролМрежи
ИндустриаленКонтролните мрежи обикновено са локални мрежи (LAN), които обикновено функционират в диапазон от няколко километра. Той свързва устройствата за измерване и контрол, разпределени около производствените съоръжения в системи за автоматизация с различни функции. Контролните мрежи се намират в производствени инсталации, монтажни линии, оранжерии, зърнени депа, язовири, тунели, различни системи за контрол на движението, сгради, военни, пожарогасители, околната средатестване, сгради и домове.
Възли на индустриални контролни мрежи
Възлите на индустриална контролна мрежа са предимно измервателни устройства с изчисления икомуникациявъзможности. Те могат да иматвграденCPU, но функцията е сравнително единична, неговата изчислителна мощност може да бъде много по-малка от обикновения компютър, няма клавиатура, дисплей и други интерфейси за взаимодействие между човека и компютър. Някои дори нямат процесор,Микроконтролер, само с простокомуникационен интерфейс, като гранични превключватели, индуктивни превключватели и други видове превключватели,фотоелектрически, температура, налягане, поток, ниво и други видовесензори, предаватели, разнообразие от устройства за събиране на данни и т.н.
Задачи на мрежата за контрол на мрежата и работна среда
Мрежата за индустриален контрол, за да се изправи пред индустриалното производство на силни електромагнитни смущения, изправени пред различниМеханичниВибрацията, изправена пред работната среда на студената и горещата работа, да отидете в контролната мрежа, може да се адаптира към тази сурова работна среда. В допълнение, оборудването за самоконтрол варира значително, реализирането на взаимосвързаността и оперативната съвместимост на контролната мрежа често е много трудно.
Контролна мрежа на изискванията в реално време
Контролната мрежа трябва да отговаря на изискванията за контрол в реално време. Контролът в реално време на определени променливи на данните често изисква точно и редовно освежаване, контролната роля трябва да бъде завършена в рамките на определен срок или свързаните с тях контролни действия трябва да бъдат изпълнени в съответствие с определената последователност от въпроси.
Класификация на полевия интерфейс
Въз основа на тези характеристики на контролната мрежа, различни интерфейси трябва да гарантират, че отговарят на изискванията на контролната мрежа. Понастоящем в индустриалната област има четири вида интерфейси:
(1) ПОМТЛОГАЦИЯ ОБЩО ПРОТОКОЛ: OPC / DDE
OPC е предложен с цел стандартизиране на софтуерните интерфейси между устройства и приложения от различни доставкидоставчиции направяне на обмена на данни между тях по -просто. В резултат на това е възможно да се предостави на потребителите компоненти на софтуера за контрол на процеса, които могат да бъдат свободно комбинирани и използвани, без да се разчитат на конкретна среда за развитие и среда за развитие.
(2) Протоколи за комуникация, независими от платформата: Modbus, Profibus
Протоколът Modbus е универсален език, използван в електронните контролери. Чрез този протокол контролерите общуват помежду си, контролерите през мрежата (напр.Етернет) и други устройства. Той се превърна в общ индустриален стандарт. Profibus, международен, отворен, независим от производителя стандарт Fieldbus, позволява на контролните устройства от различни производители да бъдат свързани към индустриална мрежа за централизиран мониторинг и контрол. Скоростта на предаване на Profibus може да бъде избрана от 9,6kbaud до 12mbaud и всички устройства, свързани към шината, трябва да бъдат настроени на една и съща скорост, когато шината се активира. Широко използван при автоматизация на производството, автоматизация на процесната индустрия и изграждане, транспорт и енергия и други области на автоматизация. profibus е полетоТехнологияЗа фабрична автоматизация на магазина за мониторинг на нивото на етажа и комуникация и контрол на нивото на нивото на полето.
(3) Независими от платформата собствени протоколи: повечетоDCSпротоколи, протоколи за индустриални Ethernet
(4) Специални протоколи:ПрограмиранеПорт, печат и други специални начини за получаване на споразумението
Протоколите за комуникация на индустриалното предаване са по -разнообразни главно поради историческото наследство и изкуствения монопол. Въпреки че все още има голям брой стандарти на Fieldbus, но нито един стандарт не е по -жизненоважен от индустриалния Ethernet.
Обобщение на различни полеви букви/протоколи/интерфейси
Име наИндустриална автоматизацияШУК/Протокол/Идентификация на интерфейс Описание Въведение Описание
ASI сензор/задвижване на шината за долното ниво на управление се използва за свързване на сензори и задвижващи механизми към горното ниво на управление с просто и икономично окабеляване. Интерфейсът AS отговаря на международните стандарти en 50295 и IEC 62026-2. As-interface (AS-I=Actuator/Sensor интерфейс) е комуникационна схема на Fieldbus за свързване на задвижващи механизми и сензори. Организатор] ASI интерфейси/протоколи/спецификации
Bacnet ==Строителна автоматизация Контрол на мрежовите данни за комуникация на данни за комуникация на сградата Контрол на автоматизацията на сградатаМрежа【Организирайте】 Индустриална автоматизация на комуникационния протокол за автоматизация на сградите: BACNET
CanopenЕфективното използване на честотната лента на шината на шината позволява на Canopen да постигне кратки времена за реакция на системата при сравнително ниски скорости на данни. Основните предимства на автобуса CAN са: висока сигурност на данните и възможност за запазване на възможностите за много майстор.
CC-Link Fieldbus за азиатския пазар CC-Link (Control & Communication Link) е отворена шина за комуникация между нивото на контрол и нивото на Fieldbus, главно в азиатския регион.
ControlNet Standardized Fieldbus ControlNet е отворена стандартна система Fieldbus. Протоколът на шината позволява да се обменят циклични и ациклични данни през шината едновременно, без да се намесват помежду си.
Dali Communication Standard за автоматизация на сградата Стандартът Dali (IEC 60929) е протокол за обхващане на производителя, който има за цел да гарантира оперативната съвместимост на електронните баласти в приложенията за осветление. Този нов стандарт се използва за замяна на 1-10 V интерфейс. ЦифровАдресируемОсветлениеИнтерфейсът (Dali) е стандарт за автоматизация на сгради за цифрово управление на електронните баласти. Dali се използва като подсистема, например за осветление, щори или контрол на температурата и комуникира директно със системата за управление на сградите. Индустриална автобус за автоматизация на сгради - Интерфейс за осветление: Dali
DeviceNet Device Bus с Can Technology Devicenet е система за шина на сензор/задвижване, която произхожда от САЩ, но сега все повече се използва в Европа и Азия. Devicenet се основава на шината Can (Controller Area).
DMX EIB Камуентът на комуникацията в областта на автоматизацията на сградата EIB (Европейска инсталационна шина) е автобусна система за изграждане на окабеляване, която се използва широко главно в Европа.
Енокейне безжична технология без поддръжка и безжична безжична технология. Използва се главно при автоматизация на сградите: различни модули на устройството (напр. Превключвател на светлината) са вградени с поддръжка на Enocean. Тогава устройството може да се контролира от контролера. Индустриална автоматизация на безжичен протокол за автоматизация на сградите: Enocean
Ethercat == високоскоростен ethernet fieldbus ethercat в реално време в реално време (EthernetКонтролна автоматизацияТехнология) е Ethernet решение за индустриална автоматизация, характеризиращо се с висока производителност и лесна работа.
Ethernet/IP Industrial Ethernet решения от ODVA Ethernet/IP е индустриалният стандарт Ethernet, разработен от ODVA (отворена асоциация на доставчици на Devicenet) и се основава на стандартите Ethernet TCP/IP и UDP/IP.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet е важен стандарт в офис сектора. Много от предимствата на Ethernet, като високи скорости на предаване, проста интеграция в съществуващите мрежи, широк спектър от услуги и голямо разнообразие от интерфейси, също се отразяват в продуктите на Ethernet от Beckhoff.
FIA FIAS == интерфейс и спецификация на приложението == (оценено) ** f ** idelio** i ** nterface** A ** pplication ** S ** Фиа за перификация (спецификация на интерфейса на Fidelio и приложение) е водещият световен интерфейс към софтуера за управление на хотелиерството. Организатор] Индустриална автоматизация на сградата за автоматизация на софтуера за управление на хотела: Фиай и Fidelio
FIPIO WorldFip-съвместим Fieldbus FIP отговаря на Европейския стандарт EN 50170 и се поддържа от независими производители от организацията WorldFip Fieldbus. Производителността на шината може да бъде адаптирана към конкретното приложение чрез обмен на циклични и нециклични променливи и информация.
IEEE 1588 Interbus Interbus, въведен на пазара през 1987 г. Interbus Fieldbuses се характеризира с лесна конфигурация, висока скорост и надеждност. Този протокол за комуникация на регистъра на Master/Slave System може да подобри ефективността на цикличната комуникация.
[Организатор] Fieldbus: Interbus
Io-link io-link перфектно стандартизира различните интерфейси, необходими засистеми за управлениеи обработка на инструменти. IO-Link позволява на сензорите и задействащите механизми да бъдат свързани към контролния слой, използвайки икономичен метод за връзка от точка до точка. Като отворен интерфейс, IO-Link може да бъде интегриран във всички често използвани системи Fieldbus. Системата IO-Link се състои от IO-Link устройства като сензори, задвижващи механизми или комбинация от двете. Те използват традиционната технология за трипроводна връзка. Организатор] Io-Link
Lightbus == Високоскоростен влакно-оптична полева група без интерференции Комуникация за високоскоростно управление на машината Това е оптична шина на шината, разработена от BeckhoffсВисока степен на зрялост, основните характеристики включват: висок имунитет към електромагнитни смущения, лесна инсталация, много бързо и циклично предаване на данни и висока степен на сигурност.
LON КОМУНИКАЦИЯТА СТАНДАРТ В областта на сградата за автоматизация LON (Local Operating Network) е комуникационна система с множество мрежови връзки за разпределени приложения, главно в областта на автоматизацията на търговските сгради.
Modbus Open Fieldbus Modbus е отворен протокол за серийна комуникация, базиран на главна/подчинена структура. Протоколът е широко разпознат, тъй като може да бъде реализиран много лесно на всички видове серийни интерфейси.
MP-шина [Organizer] MP-шина
Profibus profibus DP/FMS отговаря на европейския стандарт EN50170 Profibus е високоскоростна шина, която се използва широко за разпределени периферни устройства (Profibus DP). В допълнение към Profibus DP и FMS, Beckhoff също поддържа протокол Profibus MC зашофиранекомуникация.
Profinet Industrial Ethernet Solutions от PNO Profinet е отвореният индустриален стандарт Ethernet, разработен от PNO (Profibus User Organisation), докато международно признатите ИТ стандарти като TCP/IP се използват за комуникация.
RS232/RS485Най-рентабилното решение за работа в мрежаRS232и RS485 са „традиционните“ серийни интерфейси и винаги са били широко използвани. RS485/RS232 I/O модули на Beckhoff използват прост, лесен за изпълнение сериен протокол за комуникация.
SERCOS III Автобусът от полето на Drive Engineering, Sercos първоначално е разработен като високоскоростна система за оптични автобуси за дискове. Благодарение на разработването на съединителя на шината Sercos от Beckhoff, някои от предимствата на шината SERCOS (напр. Високи скорости на пренос на данни и кратки времена на цикъл) вече могат да бъдат използвани за I/O периферни устройства.
USBВисокоскоростният интерфейс на USB за лабораторна употреба се превърна в стандартния интерфейс за приложения в областта на PC технологията. Благодарение на високата си скорост на предаване, гъвкавата си топология (чрез интегрирани главини) и USB съединител на шината от Beckhoff, USB системата може да се използва като алтернатива на полевите бути в приложения с къси разстояния.