Koncepcja interfejsu we/wy
Interfejs I/O jest obwodem elektronicznym (w postaci układu IC lub płyty interfejsu), który składa się z wielu wyspecjalizowanych rejestrów i odpowiadających obwodach logicznych sterowania. Jest to medium i most do wymiany informacji między urządzeniami CPU i I/O, a połączenie i wymiana danych między procesorem a urządzeniami zewnętrznymi oraz pamięcią należy realizować za pośrednictwem urządzenia interfejsu, znanego jako interfejs we/wy, a interfejs I/O oraz interfejs I/O i ostatnie jest znane jako interfejs pamięci. Pamięć jest zwykle synchronizowana pod kontrolą procesora, obwód interfejsu jest stosunkowo prosty; i różnorodność urządzeń we / wy, odpowiedni obwód interfejsu jest również inny, dlatego zwyczajowo jest powiedzieć, że interfejs odnosi się tylko do interfejsu we / wy.
Podstawowe funkcje interfejsu we/wy
(1)DokonywaćportWybór urządzenia dekodowania adresu.
(2)Podaj informacje o stanie urządzenia we/wy i dekodowanie poleceń do procesora.
(3)Czas i odpowiadająca kontrola czasu.
(4)Zapewnia buforowanie przesyłanych danych w celu wyeliminowania różnic w „taktowaniu” lub prędkości przetwarzania danych między komputerem a peryferyjami.
(5)Zapewnienie transformacji kompatybilności między urządzeniami komputerowymi i peryferyjnymi w odniesieniu do formatów informacji. Dostarczaćelektrycznyadaptacje.
(6)Może również zdawać sobie sprawę z wymiany informacji między procesorem a urządzeniami peryferyjnymi poprzez przerywanie.
Metoda kontroli
(1) Metoda zapytania programu
W tej metodzie procesor zapyta obecny stan określonego peryferyjnego za pomocą instrukcji we/wy, a jeśli peryferyjna jest gotowa, przeprowadza wejście lub wyjście danych; W przeciwnym razie procesor czeka i zapytania cyklicznie.
Zaletą tej metody jest to, że struktura jest prosta, tylko niewielka liczbasprzęt komputerowyObwody mogą być, wadą jest to, że prędkość procesora jest znacznie wyższa niż peryferyjna, więc zwykle w stanie oczekiwania, wydajność pracy jest bardzo niska.
(2) Metoda przetwarzania przerwania
W ten sposób procesor nie jest już pasywny, ale może wykonywać inne programy, gdy peryferyjna będzie gotowa do wymiany danych, może przedstawić żądanie usługi do procesora, jeśli procesor odpowie na żądanie, tymczasowo się zatrzyma Wykonanie bieżącego programu przejdź do wykonania programu serwisowego odpowiadającego żądaniu, a następnie kontynuuj wykonanie programu, który został przerwany po zakończeniu oryginalnego programu.
Zalety przetwarzania przerywania są oczywiste, ale nie tylko oszczędza procesor przed zapytaniem o status peryferyjnego i oczekiwania, aż peryferyjna będzie gotowa spędzić czas na poprawę wydajności procesora, ale także w celu spełnienia wymagań w czasie rzeczywistym w czasie rzeczywistym wymagań dotyczących czasu rzeczywistego w czasie rzeczywistym peryferyjna. Konieczne jest jednak przypisanie numeru żądania przerwania i odpowiedniego programu serwisowego dla każdego urządzenia we/wy, a ponadto przerwaniekontroler(Chip interfejsu I/O) jest potrzebny do zarządzania żądaniami przerwań złożonych przez urządzenie I/O, takie jak ustawienie maski przerwania, priorytet żądania przerwania i tak dalej.
Ponadto wadą metody przetwarzania przerwania jest to, że każda transmisja postaci musi zostać przerwana w celu rozpoczęcia kontrolera przerwań, ale także w celu zachowania i przywrócenia sceny w celu kontynuowania wykonywania oryginalnego programu, obciążenie jest bardzo duże , aby jeśli wymagana jest duża liczba wymiany danych, wydajność systemu byłaby bardzo niska.
(3) DMA(Bezpośredni dostęp do pamięci) Metoda przesyłania
Jedną z najbardziej oczywistych cech DMA jest to, że nie używa oprogramowania, ale wyspecjalizowanego kontrolera do kontrolowania wymiany danych między pamięcią a peryferyjami, bez interwencji procesora, znacznie poprawiając wydajność procesora.
Przed transferem danych DMA kontroler DMA stosuje kontrolę magistrali do procesora, a procesor przekaże kontrolę nad kontrolą, jeśli jest to dozwolone. Dlatego kontrola magistrali jest utrzymywana przez kontroler DMA podczas wymiany danych, a pod koniec przeniesienia kontroler DMA przekazuje kontrolę magistrali z powrotem do procesora.
(4) Bezwarunkowa metoda transferu
(5) Metoda kanału we/wy
(6) Metoda procesora we/wy
Kontrola przemysłowaSieci
PrzemysłowySieci kontrolne to na ogół sieci lokalne (LANS), które ogólnie działają w zakresie kilku kilometrów. Łączy urządzenia pomiarowe i kontrolne rozmieszczone wokół urządzeń produkcyjnych w systemy automatyzacji z różnymi funkcjami. Sieci kontrolne znajdują się w zakładach produkcyjnych, liniach montażowych, szklarniach, składach ziarna, tamach, tunelach, różnych systemach kontroli ruchu, budynkach, wojsku, przeciwpożarowej, środowiskowejTestowanie, budynki i domy.
Węzły przemysłowych sieci kontrolnych
Węzły przemysłowej sieci sterowania to głównie urządzenia pomiarowe z obliczeniami ikomunikacjamożliwości. Mogą miećosadzonyCPU, ale funkcja jest stosunkowo pojedyncza, jego moc obliczeniowa może być znacznie mniejsza niż zwykły komputer, nie ma klawiatury, wyświetlania i innych interfejsów interakcji ludzkich komputerowych. Niektórzy nawet nie mają procesora,Mikrokontroler, tylko z prostymInterfejs komunikacyjny, takie jak przełączniki graniczne, przełączniki indukcyjne i inne rodzaje przełączników,fotoelektryczny, Temperatura, ciśnienie, przepływ, poziom i inne typyczujniki, nadajniki, różne urządzenia do pozyskiwania danych i tak dalej.
Zadania sieciowe i środowisko pracy
Przemysłowa sieć kontroli w obliczu przemysłowej produkcji silnych zakłóceń elektromagnetycznych, w obliczu różnychmechanicznyWibracje, w obliczu zimnego i gorącego środowiska pracy, aby przejść do sieci kontrolnej, mogą dostosować się do tego trudnego środowiska pracy. Ponadto sprzęt do samokontroli różni się znacznie, realizacja wzajemnego połączenia i interoperacyjności sieci kontrolnej jest często bardzo trudna.
Sieć kontroli wymagań w czasie rzeczywistym
Sieć kontroli musi spełniać wymagania sterowania w czasie rzeczywistym. Kontrola niektórych zmiennych danych w czasie rzeczywistym często wymaga dokładnego i regularnego odświeżenia, rola kontrolna musi zostać wypełniona w określonym czasie lub powiązane działania kontrolne muszą być wypełnione zgodnie z sekwencją określonych spraw.
Klasyfikacja interfejsu pola
W oparciu o te cechy sieci sterowania, różnorodne interfejsy musi zapewnić spełnienie wymagań sieci kontrolnej. Obecnie w polu przemysłowym znajdują się cztery rodzaje interfejsów:
(1) Znaczenie platformy wspólny protokół: OPC / DDE
OPC jest proponowany w celu standaryzacji interfejsów oprogramowania między urządzeniami i aplikacjami z różnych dostawdostawcyi uproszczenie danych między nimi. W rezultacie można zapewnić użytkownikom komponenty oprogramowania kontroli procesu, które można swobodnie łączyć i używać bez polegania na określonym języku rozwojowym i środowisku programistycznym.
(2) Protokoły komunikacyjne niezależne od platformy: Modbus, Profibus
Protokół Modbus to uniwersalny język używany w kontrolerach elektronicznych. Za pośrednictwem tego protokołu kontrolery komunikują się ze sobą, kontrolery za pośrednictwem sieci (np.Ethernet) i inne urządzenia. Stał się powszechnym standardem przemysłowym. Profibus, międzynarodowy, otwarty, niezależny od producenta standard Fieldbus, umożliwia podłączenie urządzeń kontrolnych od różnych producentów do sieci przemysłowej w celu scentralizowanego monitorowania i kontroli. Prędkość transmisji PROFIBUS można wybrać z 9,6kbaud do 12 MBAUD, a wszystkie urządzenia podłączone do magistrali powinny być ustawione na tę samą prędkość po aktywacji systemu magistrali. Powszechnie stosowane w automatyzacji produkcji, automatyzacji i automatyzacji branży procesowej, transporcie i energii oraz innych obszarach automatyzacji. Profibus to fieldbustechnologiaDo monitorowania poziomu podłogi w sklepie z automatyzacji fabrycznej i komunikacji danych i kontroli danych na poziomie urządzeń terenowych.
(3) Protokoły własne niezależne od platformy: WiększośćDCSprotokoły, protokoły przemysłowe
(4) Specjalne protokoły:ProgramowaniePort, Port Drukuj i inne specjalne sposoby uzyskania umowy
Przemysłowe protokoły komunikacji transmisji są bardziej zróżnicowane głównie ze względu na dziedzictwo historyczne i sztuczny monopol. Chociaż nadal istnieje duża liczba standardów Fieldbus, ale żaden standard nie jest ważniejszy niż Ethernet przemysłowy.
Podsumowanie różnych rozdzielczości/protokołów/interfejsów
NazwaAutomatyzacja przemysłowaCharakterystyka identyfikacji magistrali/protokołu/interfejsu Wprowadzenie Opis
ASI czujnik/autobus dla niższego poziomu sterowania w zależności od interfejsu służy do łączenia czujników i siłowników z górnym poziomem kontroli z prostym i ekonomicznym okablowaniem. Interfejs AS jest zgodny z międzynarodowymi standardami EN 50295 i IEC 62026-2. As-Interface (AS-I=interfejs Actuator/Sensor) jest schematem komunikacji Fieldbus do łączenia siłowników i czujników. Organizator] Interfejsy/protokoły/specyfikacje ASI
Bacnet ==Budowanie automatyzacji Sieć sieci Komunikacja Protokół Budowanie Automatyzacji Kontrola automatyzacjiSieć【Organizuj】 Automatyzacja przemysłowa protokołu komunikacji automatyzacji budynków: BACNET
CanopenMulti-Master Bus dla siłowników/czujników Skuteczne wykorzystanie przepustowości magistrali pozwala Canopenowi osiągnąć krótkie czasy reakcji systemu przy stosunkowo niskich prędkościach danych. Głównymi zaletami magistrali CAN to: Wysokie bezpieczeństwo danych i możliwość zachowania możliwości wielu mistrza.
CC-Link Fieldbus dla rynku azjatyckiego CC-Link (Link Control & Communication) to system otwartych autobusów do komunikacji między poziomem kontroli a poziomem Fieldbus, głównie w regionie azjatyckim.
Controlnet Standaryzowany FieldBus Controlnet to otwarty standardowy system Fieldbus. Protokół magistrali umożliwia jednocześnie wymianę danych cyklicznych i acyklicznych przez magistralę bez wzajemnej ingerowania.
Dali Standard komunikacji dla automatyzacji budynku Standard DALI (IEC 60929) to protokół obejmujący producent, którego celem jest zapewnienie interoperacyjności elektronicznych balastów w aplikacjach oświetleniowych. Ten nowy standard służy do zastąpienia interfejsu Dimmer 1-10. CyfrowyAdresowalneOświetlenieInterfejs (DALI) to standard automatyzacji budynku dla cyfrowej kontroli elektronicznych balastów. Dali jest używany jako podsystem, np. Do oświetlenia, żaluzji lub kontroli temperatury i komunikuje się bezpośrednio z systemem zarządzania budynkiem. Automatyka przemysłowa do automatyzacji budynku - interfejs oświetlenia: Dali
DeviceNet Device Bus z technologią CAN Devicenet to system autobusu czujnika/siłownika, który powstał w USA, ale jest teraz coraz częściej stosowany w Europie i Azji. DeviceNet opiera się na magistrali CAN (Area Area Net).
DMX EIB Standard komunikacji w dziedzinie automatyzacji budynku EIB (europejska magistrala instalacyjnego) to system magistrali do budowy okablowania, który jest szeroko stosowany głównie w Europie.
Enoceanto technologia bezprzewodowa bez konserwacji, bez baterii i bez przewodów. Jest używany głównie w automatyzacji budynku: różne moduły urządzeń (np. Przełącznik światła) są osadzone w obsłudze Enocean. Następnie urządzenie może być kontrolowane przez kontroler. Automatyzacja przemysłowa protokołu bezprzewodowego automatyzacji budynków: Enocean
Ethercat == szybki czas rzeczywistej ethernet fieldbus ethercat (EthernetAutomatyzacja kontroliTechnologia) jest rozwiązaniem Ethernet do automatyzacji przemysłowej charakteryzującej się wysoką wydajnością i łatwą obsługą.
Ethernet/IP Industrial Ethernet Solutions z ODVA Ethernet/IP to przemysłowy standard Ethernet opracowany przez ODVA (Open Devicenet Vendor Association) i jest oparty na standardach Ethernet TCP/IP i UDP/IP.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet jest ważnym standardem w sektorze biurowym. Wiele zalet Ethernet, takich jak wysokie wskaźniki transmisji, prosta integracja z istniejącymi sieciami, szeroki zakres usług i szeroką gamę interfejsów, znajduje również odzwierciedlenie w produktach Ethernet z Beckhoff.
Fias fias == interfejs Fidelio i specyfikacja aplikacji == (oszacowane) ** f ** idelio**Interfejs** ** pplication ** S ** FIANS SECIFICACJA (interfejs Fidelio i specyfikacja aplikacji) to wiodący na świecie interfejs oprogramowania do zarządzania hotelarstwem. Organizator] Automatyzacja przemysłowa automatyzacji budynku interfejsu oprogramowania do zarządzania hotelami: FIAS i Fidelio
FIPIO zgodne z WorldFIP Fieldbus FIP jest zgodne z europejskim standardem EN 50170 i jest wspierany przez niezależnych producentów z organizacji WorldFip Fieldbus. Wydajność magistrali można dostosować do konkretnej aplikacji poprzez wymianę cyklicznych i niecyklicznych zmiennych i informacji.
IEEE 1588 Interbus Interbus, wprowadzony na rynek w 1987 r. Międzybusy terenowe, charakteryzują się łatwą konfiguracją, dużą prędkością i niezawodnością. Ten protokół komunikacji rejestru System System System System może poprawić wydajność cyklicznej komunikacji.
[Organizator] Fieldbus: Interbus
Io-link io-link doskonale standaryzuje różne interfejsy wymaganesystemy sterowaniai przetwarzanie narzędzi. IO-Link pozwala na podłączenie czujników i siłowników z warstwą kontrolną za pomocą ekonomicznej metody połączenia punkt-punkt. Jako otwarty interfejs, IO-Link można zintegrować ze wszystkimi powszechnie używanymi systemami Fieldbus. System IO-Link składa się z urządzeń IO-Link, takich jak czujniki, siłowniki lub kombinacja obu. Korzystają z tradycyjnej technologii połączeń z trzema druciami. Organizator] io-link
Lightbus == szybki światłowodowy field Fieldbus bez interferencji Komunikacja pola do szybkiej kontroli maszyny Jest to system magistrali światłowodowej opracowany przez BeckhoffzWysoki stopień dojrzałości, główne cechy obejmują: dużą odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, łatwą instalację, bardzo szybką i cykliczną transmisję danych oraz wysoki stopień pewności.
Lon Standard komunikacji w dziedzinie automatyzacji budynków LON (lokalna sieć operacyjna) to system komunikacji z wieloma połączeniami sieciowymi dla aplikacji rozproszonych, głównie w dziedzinie komercyjnej automatyzacji budynków.
Modbus Open Fieldbus Modbus to otwarty protokół komunikacji szeregowej oparty na strukturze master/niewolniczej. Protokół jest powszechnie rozpoznawany, ponieważ można go bardzo łatwo zaimplementować na wszystkich rodzajach interfejsów szeregowych.
MP-Bus [Organizer] MP-Bus
Profibus Profibus DP/FMS jest zgodny ze standardem europejskim EN50170 Profibus to szybka magistrala, która jest szeroko stosowana do rozproszonych urządzeń peryferyjnych (Profibus DP). Oprócz Profibus DP i FMS, Beckhoff obsługuje również protokół Profibus MC dlaprowadzićkomunikacja.
Profinet Industrial Ethernet Solutions z PNO Profinet to otwarty przemysłowy standard Ethernet opracowany przez PNO (organizacja użytkownika Profibus), podczas gdy do komunikacji stosuje się standardy IT, takie jak TCP/IP.
RS232/RS485Najbardziej opłacalne rozwiązanie do tworzenia sieciRs232a RS485 są „tradycyjnymi” interfejsami szeregowymi i zawsze były szeroko stosowane. Moduły I/O Beckhoffa RS485/RS232 używają prostego, łatwego do wdrożenia protokołu komunikacji szeregowej.
Sercos III Bus z pola inżynierii napędowej, Sercos został pierwotnie opracowany jako szybki system magistrali światłowodowej do dysków. Dzięki opracowaniu łącznika autobusowego Sercos przez Beckhoffa niektóre zalety magistrali SERCOS (np. Wysokie szybkości transferu danych i krótkie czasy cyklu) mogą być również używane na peryferyjne we/wy.
USBSzybki interfejs USB do użytku laboratoryjnego stał się standardowym interfejsem dla aplikacji w dziedzinie technologii komputerowej. Dzięki wysokiej szybkości transmisji, elastycznej topologii (za pośrednictwem zintegrowanych piast) i łączniku autobusowym USB z Beckhoff, system USB może być wykorzystany jako alternatywa dla rozkładów polowych w aplikacjach z krótkimi odległościami.