Conceptul de interfață I/O.
Interfața I/O este un circuit electronic (sub formă de cip IC sau placă de interfață), care este compus dintr -o serie de registre specializate și circuite logice de control corespunzătoare. Este mijlocul și puntea pentru schimbul de informații între dispozitivele CPU și I/O, iar conexiunea și schimbul de date între CPU și dispozitivele externe și memoria trebuie realizate prin intermediul dispozitivului de interfață, care este cunoscut sub numele de interfață I/O, și prin interfață Aceasta din urmă este cunoscută sub numele de interfață de memorie. Memoria este de obicei sincronizată sub controlul procesorului, circuitul de interfață este relativ simplu; Și soiul de dispozitive I / O, circuitul de interfață corespunzător este de asemenea diferit, prin urmare, este obișnuit să spunem că interfața se referă doar la interfața I / O.
Interfață I/O Funcții de bază
(1)EfectuaportSelectarea dispozitivelor de decodare a adresei.
(2)Furnizați informații despre starea dispozitivului I/O și decodare de comandă la CPU.
(3)Sincronizarea și controlul de sincronizare corespunzător.
(4)Oferă tamponarea datelor transmise pentru a elimina diferențele de „sincronizare” sau viteza de procesare a datelor între computer și periferice.
(5)Oferirea de transformări de compatibilitate între computer și dispozitivele periferice în ceea ce privește formatele de informații. Furnizațielectricadaptări.
(6)De asemenea, poate realiza schimbul de informații între CPU și dispozitivele periferice prin întrerupere.
Metoda de control
(1) Metoda de interogare a programului
În această metodă, CPU solicită starea curentă a perifericului specificat prin instrucțiunile de I/O, iar dacă perifericul este gata, efectuează intrarea sau ieșirea de date; În caz contrar, CPU așteaptă și se interogă ciclic.
Avantajul acestei metode este că structura este simplă, doar un număr mic dehardwareCircuitele pot fi, dezavantajul este că viteza procesorului este mult mai mare decât periferic, deci, de obicei, într -o stare de așteptare, eficiența muncii este foarte scăzută.
(2) Metoda de procesare a întreruperii
În acest fel, CPU nu mai așteaptă pasiv, dar poate executa alte programe, odată ce periferul este gata pentru schimbul de date, poate transmite o cerere de serviciu către CPU, dacă CPU va răspunde la cerere, acesta va opri temporar Execuția programului curent, accesați execuția programului de servicii corespunzător cererii, apoi continuați executarea programului care a fost întrerupt după finalizarea programului inițial.
Avantajele procesării întreruperii sunt evidente, nu numai că salvează procesorul de la interogarea statutului perifericului și așteaptă ca perifericul să fie gata să petreacă timp pentru a îmbunătăți eficiența procesorului, dar și pentru a îndeplini cerințele în timp real ale perifericul. Cu toate acestea, este necesar să se aloce un număr de solicitare de întrerupere și un program de servicii de întrerupere corespunzător pentru fiecare dispozitiv I/O și, în plus, o întreruperecontrolor(CHIP de interfață I/O) este necesar pentru a gestiona solicitările de întrerupere făcute de dispozitivul I/O, cum ar fi setarea măștii de întrerupere, a priorității cererii de întrerupere și așa mai departe.
În plus, dezavantajul metodei de procesare a întreruperii este că fiecare transmitere a unui caracter trebuie întreruptă pentru a începe controlerul de întrerupere, dar și pentru a reține și restabili scena pentru a continua executarea programului original, volumul de muncă este foarte mare , astfel încât, dacă este necesar un număr mare de schimburi de date, performanța sistemului va fi foarte mică.
(3) DMA(Acces direct la memorie) metodă de transfer
Una dintre cele mai evidente caracteristici ale DMA este că nu folosește software, ci un controler specializat pentru a controla schimbul de date între memorie și periferice, fără intervenția CPU, îmbunătățind considerabil eficiența CPU.
Înainte de transferul de date DMA, controlerul DMA se aplică pentru controlul autobuzului către CPU, iar procesorul predă controlul dacă este permis să facă acest lucru. Prin urmare, controlul autobuzului este deținut de controlerul DMA în timpul schimbului de date, iar la sfârșitul transferului, controlerul DMA înmânează controlul autobuzului înapoi la CPU.
(4) Metoda de transfer necondiționată
(5) Metoda canalului I/O
(6) Metoda procesorului I/O
Control industrialRețele
IndustrialRețelele de control sunt, în general, rețele locale de zonă (LAN), care funcționează în general într -o distanță de câțiva kilometri. Conectează dispozitive de măsurare și control distribuite în jurul instalațiilor de producție în sisteme de automatizare cu funcții diferite. Rețelele de control se găsesc în instalațiile de producție, liniile de asamblare, serele, depozitele de cereale, baraje, tuneluri, diverse sisteme de control al traficului, clădiri, militare, pompieri, mediutestare, clădiri și case.
Nodurile rețelelor de control industrial
Nodurile unei rețele de control industrial sunt în mare parte dispozitive de măsurare cu calculul șicomunicarecapacități. S -ar putea să aibă unîncorporatCPU, dar funcția este relativ unică, puterea sa de calcul poate fi mult mai mică decât un computer obișnuit, nu există tastatură, afișare și alte interfețe de interacțiune umane-computer. Unii chiar nu au un procesor,Microcontroller, numai cu un simpluInterfață de comunicare, cum ar fi întrerupătoarele de limită, întrerupătoarele inductive și alte tipuri de întrerupătoare,fotoelectric, temperatură, presiune, debit, nivel și alte tipuri desenzori, emițători, o varietate de dispozitive de achiziție de date și așa mai departe.
Controlează sarcinile de rețea și mediul de lucru
Rețea de control industrial pentru a face față producției industriale de interferențe electromagnetice puternice, care se confruntă cu o varietate demecanicVibrația, care se confruntă cu mediul de lucru la teren rece și fierbinte, pentru a merge la rețeaua de control se poate adapta la acest mediu de lucru dur. În plus, echipamentele de autocontrol variază foarte mult, realizarea interconectării și interoperabilității rețelei de control este adesea foarte dificilă.
Rețeaua de control a cerințelor în timp real
Rețeaua de control trebuie să îndeplinească cerințele de control în timp real. Controlul în timp real al anumitor variabile ale datelor necesită adesea o răcoritoare exactă și regulată, rolul de control trebuie finalizat într-un anumit limită de timp sau acțiunile de control aferente trebuie finalizate în conformitate cu secvența de chestiuni specificate.
Clasificarea interfeței de câmp
Pe baza acestor caracteristici ale rețelei de control, o varietate de interfețe trebuie să se asigure că îndeplinesc cerințele rețelei de control. În prezent, există patru tipuri de interfețe în domeniul industrial:
(1) Protocolul comun de relevanță a platformei: OPC / DDE
OPC este propus în scopul standardizării interfețelor software dintre dispozitive și aplicații de la furnizarea diferităvânzătoriși simplificarea schimbului de date între ele. Drept urmare, este posibil să se ofere utilizatorilor componente software de control al proceselor care pot fi combinate în mod liber și utilizate fără a se baza pe un mediu de dezvoltare specific și pe un mediu de dezvoltare.
(2) Protocoale de comunicare independente de platformă: Modbus, Profibus
Protocolul Modbus este un limbaj universal utilizat în controlerele electronice. Prin acest protocol, controlerele comunică între ele, controlerele prin rețea (de exempluEthernet) și alte dispozitive. A devenit un standard industrial comun. Profibus, un standard internațional, deschis, independent de producător, permite conectarea dispozitivelor de control de la diferiți producători la o rețea industrială pentru monitorizare și control centralizat. Viteza de transmisie PROFIBUS poate fi selectată de la 9.6kbaud la 12Mbaud și toate dispozitivele conectate la autobuz ar trebui să fie setate la aceeași viteză atunci când sistemul de bus este activat. Utilizat pe scară largă în automatizarea producției, automatizarea industriei proceselor și construcțiile, transportul și puterea și alte zone de automatizare. Profibus este un bus de câmptehnologiePentru monitorizarea nivelului magazinului de automatizare din fabrică și comunicarea și controlul datelor la nivel de câmp.
(3) Protocoale proprii independente de platformă: majoritateaDCSprotocoale, protocoale industriale Ethernet
(4) Protocoale speciale:Programareport, port de imprimare și alte modalități speciale de a obține acordul
Protocoalele de comunicare a transmisiei industriale sunt mai variate în principal datorită moștenirii istorice și monopolului artificial. Deși există încă un număr mare de standarde de bus de câmp, dar niciun standard nu este mai vital decât Ethernet industrial.
Rezumatul diferitelor busuri de câmp/protocoale/interfețe
NumeleAutomatizare industrialăCaracteristici de identificare a autobuzelor/protocolului/interfeței Introducere Descriere
Senzor/bus de actuator ASI pentru nivelul de control inferior As-interfață este utilizat pentru a conecta senzori și actuatoare la nivelul superior de control cu cabluri simple și economice. Interfața AS respectă standardele internaționale EN 50295 și IEC 62026-2. AS-Interface (AS-I=Actuator/Interfață senzor) este o schemă de comunicare a câmpului pentru conectarea actuatoarelor și senzorilor. Organizator] interfețe/protocoale/specificații ASI
Bacnet ==Controlul automatizării de automatizare a rețelei de date Protocol de comunicareReţea【Organizați】 Automatizarea industrială a Protocolului de comunicare a automatizării clădirilor: BACNET
BaldachinBusul multi-master pentru actuatoare/senzori Utilizarea eficientă a lățimii de bandă a autobuzului permite Canopen să obțină timpi de răspuns scurți ai sistemului la rate de date relativ mici. Principalele avantaje ale autobuzului CAN sunt: securitatea ridicată a datelor și capacitatea de a păstra capacitatea multi-master.
CC-Link Fieldbus pentru piața asiatică CC-Link (Control și Communication Link) este un sistem de autobuze deschise pentru comunicarea între nivelul de control și nivelul câmpului de câmp, în principal în regiunea asiatică.
ControlNet Fieldbus Bus ControlNet este un sistem de câmp standard Busbus. Protocolul de bus permite schimbul de date ciclice și aciclice în autobuz în același timp, fără a interfera între ele.
Standard de comunicare DALI pentru automatizarea clădirilor Standardul Dali (IEC 60929) este un protocol care se întinde pe producător care își propune să asigure interoperabilitatea balasturilor electronice în aplicațiile de iluminat. Acest nou standard este utilizat pentru a înlocui interfața Dimmer 1-10 V. DigitalADRESABILIluminatInterfața (DALI) este un standard de automatizare a clădirilor pentru controlul digital al balasturilor electronice. Dali este utilizat ca subsistem, de exemplu, pentru iluminat, jaluzele sau controlul temperaturii și comunică direct cu sistemul de gestionare a clădirilor. Bus de automatizare industrială pentru automatizarea clădirilor - Interfață de iluminat: Dali
DeviceNet Device Bus cu tehnologia Can DeviceNet este un sistem de autobuz senzor/actuator care are originea în SUA, dar este acum tot mai utilizat în Europa și Asia. DeviceNet se bazează pe autobuzul CAN (Controller Area Net).
DMX EIB Standardul de comunicare în domeniul automatizării clădirilor BEI (European Installing Bus) este un sistem de autobuze pentru cablarea clădirilor, care este utilizat pe scară largă în principal în Europa.
Enoceaneste o tehnologie fără fir fără întreținere, fără baterii și fără sârmă. Este utilizat în principal în automatizarea clădirii: diferite module de dispozitive (de exemplu, un comutator de lumină) sunt încorporate cu suport enocean. Atunci dispozitivul poate fi controlat de controler. Automatizarea industrială a automatizării clădirilor Protocol wireless: enocean
Ethercat == de mare viteză Ethernet Fieldbus EtherCat (EthernetAutomatizarea controluluiTehnologie) este o soluție Ethernet pentru automatizarea industrială caracterizată prin performanțe ridicate și funcționare ușoară.
Soluții Ethernet Ethernet Ethernet/IP de la ODVA Ethernet/IP este standardul Ethernet industrial dezvoltat de ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) și se bazează pe standardele Ethernet TCP/IP și UDP/IP.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet este un standard important în sectorul biroului. Multe dintre avantajele Ethernet, cum ar fi ratele de transmisie ridicate, integrarea simplă în rețelele existente, o gamă largă de servicii și o mare varietate de interfețe, sunt, de asemenea, reflectate în produsele Ethernet de la Beckhoff.
FIAS FIAS == interfață Fidelio și specificația aplicației == (estimat) ** f ** iDelio** I ** nterface** A ** pplication ** S ** FIA -ul Pecification (interfața Fidelio și specificația aplicației) este interfața de frunte mondială pentru software -ul de gestionare a ospitalității. Organizator] Automatizarea industrială a automatizării clădirilor de interfață software de gestionare a hotelului: FIA și Fidelio
FIPIO FIELDBUS FIELDBUS Conform FIPI-FIP respectă standardul european EN 50170 și este susținut de producători independenți din organizația WorldFIP Fieldbus. Performanța autobuzului poate fi adaptată la aplicația specifică prin schimbul de variabile și informații ciclice și non-ciclice.
IEEE 1588 Interbus Interbus, introdus pe piață în 1987, Busurile de câmp Interbus sunt caracterizate prin configurație ușoară, viteză mare și fiabilitate. Acest protocol de comunicare a registrului Shift Shift/Slave Shift poate îmbunătăți eficiența comunicării ciclice.
[Organizator] Fieldbus: Interbus
Io-link io-link standardizează perfect diferitele interfețe necesaresisteme de controlși prelucrarea sculelor. IO-Link permite conectarea senzorilor și actuatorilor la stratul de control folosind o metodă economică de conectare punct-la-punct. Ca interfață deschisă, IO-Link poate fi integrat în toate sistemele de câmp de câmp utilizate în mod obișnuit. Un sistem IO-Link este format din dispozitive IO-Link, cum ar fi senzori, actuatoare sau o combinație a ambelor. Ei folosesc tehnologia tradițională de conectare cu trei fire. Organizator] io-link
Lightbus == Field Bus-Field-Field Bus-Field Bus Communication Fieldbus pentru controlul mașinii de mare viteză Acesta este un sistem de autobuz cu fibră optică dezvoltat de BeckhoffcuUn grad ridicat de maturitate, principalele caracteristici includ: imunitate ridicată la interferențe electromagnetice, instalare ușoară, transmisie de date foarte rapidă și ciclică și un grad ridicat de certitudine.
Standardul de comunicare în domeniul automatizării clădirilor LON (rețea locală de operare) este un sistem de comunicare cu conexiuni de rețea multiple pentru aplicații distribuite, în principal în domeniul automatizării clădirilor comerciale.
Modbus Open Fieldbus Modbus este un protocol de comunicare în serie deschis bazat pe o structură principală/sclavă. Protocolul este recunoscut pe scară largă, deoarece poate fi implementat foarte ușor pe toate tipurile de interfețe seriale.
MP-BUS [organizator] MP-BUS
PROFIBUS PROFIBUS DP/FMS se conformează standardului european EN50170 PROFIBUS este un autobuz de mare viteză care este utilizat pe scară largă pentru dispozitivele periferice distribuite (PROFIBUS DP). Pe lângă PROFIBUS DP și FMS, Beckhoff susține și Protocolul PROFIBUS MC pentruconducecomunicare.
Profinet Industrial Ethernet Solutions de la PNO PROFINET este standardul Open Industrial Ethernet dezvoltat de PNO (Profibus User Organization), în timp ce standardele IT recunoscute la nivel internațional, cum ar fi TCP/IP, sunt utilizate pentru comunicare.
RS232/RS485Cea mai eficientă soluție pentru rețeaRs232și RS485 sunt interfețele seriale „tradiționale” și au fost întotdeauna utilizate pe scară largă. Modulele I/O ale lui Beckhoff RS485/RS232 folosesc un protocol de comunicare serial simplu, ușor de implementat.
SERCOS III Busul de pe câmpul ingineriei unității, SERCOS a fost inițial dezvoltat ca un sistem de autobuze cu fibră optică de mare viteză pentru unități. Datorită dezvoltării cuplajului de autobuz SERCOS de Beckhoff, unele dintre avantajele autobuzului SERCOS (de exemplu, rate mari de transfer de date și timpi cu ciclu scurt) pot fi acum utilizate și pentru perifericele I/O.
USBInterfața USB de mare viteză pentru utilizare de laborator a devenit interfața standard pentru aplicațiile din domeniul tehnologiei PC. Datorită ratei sale ridicate de transmisie, topologiei sale flexibile (prin hub -uri integrate) și cuplajul de autobuz USB de la Beckhoff, sistemul USB poate fi utilizat ca alternativă la busurile de câmp în aplicații cu distanțe scurte.