I/O interfeisa koncepcija
I/O interfeiss ir elektroniska shēma (IC mikroshēmas vai interfeisa plates formā), kas sastāv no vairākiem specializētiem reģistriem un atbilstošām vadības loģikas shēmām. Tas ir vide un tilts informācijas apmaiņai starp CPU un I/O ierīcēm, kā arī savienojuma un datu apmaiņa starp CPU un ārējām ierīcēm un atmiņu ir jānospiež caur interfeisa ierīci, kas ir pazīstama kā I/O interfeiss, un Pēdējais ir pazīstams kā atmiņas saskarne. Atmiņu parasti sinhronizē CPU kontrolē, interfeisa ķēde ir samērā vienkārša; un I / O ierīču šķirne, arī atbilstošā interfeisa shēma ir atšķirīga, tāpēc ir ierasts teikt, ka interfeiss attiecas tikai uz I / O interfeisu.
I/O interfeisa pamatfunkcijas
(1)IzpildītostaAdreses dekodēšanas ierīces izvēle.
(2)Nodrošiniet I/O ierīces statusa informāciju un komandu dekodēšanu CPU.
(3)Laika un atbilstošā laika kontrole.
(4)Nodrošina pārraidīto datu buferizēšanu, lai novērstu atšķirības "laika" vai datu apstrādes ātrumā starp datoru un perifērijas ierīcēm.
(5)Saderības pārvērtību nodrošināšana starp datoru un perifērijas ierīcēm attiecībā uz informācijas formātiem. Nodrošinātelektrībaspielāgojumi.
(6)Tas var arī realizēt informācijas apmaiņu starp CPU un perifēro ierīcēm, pārtraucot.
Kontroles metode
(1) Programmas vaicājuma metode
Šajā metodē CPU prasa norādītā perifērijas pašreizējo stāvokli, izmantojot I/O instrukcijas, un, ja perifērija ir gatava, tā veic datu ievadi vai izvadi; Pretējā gadījumā CPU cikliski gaida un vaicājumus.
Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka struktūra ir vienkārša, tikai neliels skaitsaparatūraĶēdes var būt, trūkumi ir tādi, ka CPU ātrums ir daudz lielāks nekā perifērs, tāpēc parasti gaidīšanas stāvoklī darba efektivitāte ir ļoti zema.
(2) pārtraukt apstrādes metodi
Tādā veidā CPU vairs nav pasīva gaidīšana, bet var izpildīt citas programmas, kad perifērija ir gatava datu apmaiņai, tā var iesniegt pakalpojumu CPU, ja CPU atbildēs uz pieprasījumu, tas uz laiku pārtrauks Pašreizējās programmas izpilde, dodieties uz pieprasījuma atbilstības programmas izpildi un pēc tam turpiniet izpildīt programmu, kas pārtraukta pēc sākotnējās programmas pabeigšanas.
Pārtraukšanas apstrādes priekšrocības ir acīmredzamas, tas ne tikai ietaupa CPU no perifērijas statusa vai gaidīšanas, kamēr perifērija būs gatava tērēt laiku, lai uzlabotu CPU efektivitāti, bet arī lai izpildītu reālā laika prasības perifērija. Tomēr katrai I/O ierīcei ir jāpiešķir pārtraukuma pieprasījuma numurs un atbilstoša pārtraukuma pakalpojumu programma, kā arī pārtraukšanakontrolieris(I/O interfeisa mikroshēma) ir nepieciešama, lai pārvaldītu I/O ierīces pārtraukšanas pieprasījumus, piemēram, pārtraukuma maskas iestatīšanu, pārtraukuma pieprasījuma prioritāti utt.
Turklāt pārtraukuma apstrādes metodes trūkums ir tāds, ka, lai sāktu pārtraukuma kontrolieri, ir jāpārtrauc katra rakstura pārraide, kā arī lai saglabātu un atjaunotu ainu, lai turpinātu sākotnējās programmas izpildi, darba slodze ir ļoti liela , lai būtu nepieciešams liels skaits datu apmaiņas, sistēmas veiktspēja būs ļoti zema.
(3) DMA(Tiešās atmiņas piekļuve) pārsūtīšanas metode
Viena no acīmredzamākajām DMA īpašībām ir tā, ka tā neizmanto programmatūru, bet gan specializētu kontrolieri, lai kontrolētu datu apmaiņu starp atmiņu un perifēriskajām ierīcēm, bez CPU iejaukšanās, ievērojami uzlabojot CPU efektivitāti.
Pirms DMA datu pārsūtīšanas DMA kontrolieris attiecas uz kopnes vadību CPU, un CPU nodod kontroli, ja tas ir atļauts to darīt. Tāpēc autobusu vadību DMA kontrolieris tur datu apmaiņas laikā, un pārsūtīšanas beigās DMA kontrolieris nodod kopnes vadību atpakaļ uz CPU.
(4) Beznosacījumu pārsūtīšanas metode
(5) I/O kanāla metode
(6) I/O procesora metode
Rūpnieciskā kontroleTīkli
RūpniecisksKontroles tīkli parasti ir vietējie apgabala tīkli (LAN), kas parasti darbojas dažu kilometru diapazonā. Tas savieno mērīšanas un vadības ierīces, kas sadalītas ap ražošanas iekārtām automatizācijas sistēmās ar dažādām funkcijām. Kontroles tīkli ir atrodami ražošanas rūpnīcās, montāžas līnijās, siltumnīcās, graudu noliktavos, aizsprostos, tuneļos, dažādās satiksmes kontroles sistēmās, ēkās, militārajā, ugunsdzēsības, videspārbaude, ēkas un mājas.
Rūpnieciskās vadības tīklu mezgli
Rūpnieciskās vadības tīkla mezgli lielākoties ir mērīšanas ierīces ar skaitļošanu unsakarsiespējas. Viņiem var būtiestrādātsCPU, bet funkcija ir salīdzinoši viena, tā skaitļošanas jauda var būt daudz mazāka nekā parastais personālais dators, nav tastatūras, displeja un citu cilvēku datora mijiedarbības saskarņu. Dažiem pat nav CPU,mikrokontrollers, tikai ar vienkāršusakaru saskarne, piemēram, ierobežojumu slēdži, induktīvie slēdži un cita veida slēdži,fotoelektrisks, temperatūra, spiediens, plūsma, līmenis un cita veidasensori, raidītāji, dažādas datu iegūšanas ierīces un tā tālāk.
Kontroles tīkla uzdevumi un darba vide
Rūpnieciskās vadības tīkls, lai stātos pretī spēcīgu elektromagnētisko traucējumu rūpnieciskai ražošanai, saskaroties ar dažādiemmehānisksVibrācija, saskaroties ar aukstā un karstā lauka darba vidi, lai dotos uz vadības tīklu, var pielāgoties šai skarbajai darba videi. Turklāt paškontroles aprīkojums ļoti atšķiras, vadības tīkla savienojuma un savietojamības realizācija bieži ir ļoti sarežģīta.
Kontrolē reālā laika prasību tīklu
Vadības tīklam jāatbilst reālā laika kontroles prasībām. Dažu datu mainīgo reāllaika kontrole bieži prasa precīzu un regulāru atspirdzinājumu, kontroles lomai jābūt pabeigtai noteiktā termiņā, vai arī saistītās kontroles darbības jāaizpilda saskaņā ar norādīto jautājumu secību.
Lauka interfeisa klasifikācija
Balstoties uz šīm vadības tīkla īpašībām, dažādām saskarnēm ir jānodrošina, kas atbilst vadības tīkla prasībām. Pašlaik rūpniecības jomā ir četri saskarņu veidi:
(1) Platformas atbilstība Kopējais protokols: OPC / DDE
OPC tiek ierosināts, lai standartizētu programmatūras saskarnes starp ierīcēm un lietojumprogrammām no dažādām piegādēmpārdevējiun vienkāršāka datu apmaiņa starp tiem. Tā rezultātā lietotājiem ir iespējams nodrošināt procesa vadības programmatūras komponentus, kurus var brīvi apvienot un izmantot, nepaļaujoties uz noteiktu attīstības valodu un attīstības vidi.
(2) No platformas neatkarīgi komunikācijas protokoli: Modbus, Profibus
Modbus protokols ir universāla valoda, ko izmanto elektroniskos kontrolieros. Izmantojot šo protokolu, kontrolieri sazinās savā starpā, kontrolleri caur tīklu (piemēram,Ethernet) un citas ierīces. Tas ir kļuvis par kopīgu rūpniecības standartu. Profibus, starptautisks, atvērts, no ražotāju neatkarīgs lauka brauciena standarts, ļauj dažādu ražotāju kontroles ierīcēm savienot ar rūpniecības tīklu centralizētai uzraudzībai un kontrolei. Profibus pārraides ātrumu var izvēlēties no 9,6 kbaud līdz 12MBaud, un visas ierīces, kas savienotas ar kopni, jāiestata uz tādu pašu ātrumu, kad tiek aktivizēta kopņu sistēma. Plaši izmanto automatizācijas, procesu nozares automatizācijas un celtniecības, transporta un jaudas ražošanā un citās automatizācijas jomās. PROFIBUS ir lauka kopumstehnoloģijarūpnīcas automatizācijas veikala grīdas līmeņa uzraudzībai un lauka ierīces līmeņa datu komunikācijai un vadībai.
(3) No platformas neatkarīgi patentētie protokoli: visvairākDCSprotokoli, rūpniecisko Ethernet protokoli
(4) Īpašie protokoli:Programmēšanaosta, drukas ports un citi īpašie līguma iegūšanas veidi
Rūpnieciskās pārraides komunikācijas protokoli ir daudzveidīgāki galvenokārt vēsturiskā mantojuma un mākslīgā monopola dēļ. Lai gan joprojām ir liels skaits lauka kopu standartu, bet neviens standarts nav svarīgāks par rūpniecisko Ethernet.
Dažādu lauka uzņēmumu/protokolu/saskarņu kopsavilkums
Nosaukumsrūpnieciskā automatizācijaBus/protokola/interfeisa identifikācijas raksturlielumi Ievads Apraksts
ASI sensora/izpildmehānisma kopne zemākam vadības līmenim AS-saskarne tiek izmantota, lai savienotu sensorus un izpildmehānismus ar augšējo vadības līmeni ar vienkāršu un ekonomisku vadu. As interfeiss atbilst starptautiskajiem standartiem EN 50295 un IEC 62026-2. As-Interface (AS-I=pievada/sensora interfeiss) ir lauka brauciena komunikācijas shēma izpildmehānismu un sensoru savienošanai. Organizators] ASI saskarnes/protokoli/specifikācijas
Bacnet ==Ēku automatizācijas vadības tīkla datu komunikācijas protokols ēkas automatizācijas kontroleTīkls【Organizējiet】 ēku automatizācijas komunikācijas protokola rūpniecisko automatizāciju: BACNet
NojumeVairāku meistaru autobuss izpildmehānismiem/sensoriem, efektīva autobusu joslas platuma izmantošana ļauj nojumei sasniegt īsās sistēmas reakcijas laiku ar salīdzinoši zemu datu pārraides ātrumu. Galvenās CAN kopnes priekšrocības ir: augsta datu drošība un spēja saglabāt vairāku meistaru iespējas.
CC-Link Field Bus Āzijas tirgus CC-Link (Control & Communication Link) ir atvērta autobusu sistēma saziņai starp vadības līmeni un lauka kopuma līmeni, galvenokārt Āzijas reģionā.
ControlNet Standartized FieldBus ControlNet ir atvērta standarta lauka brauciena sistēma. Autobusa protokols ļauj vienlaikus apmainīties ar cikliskajiem un acikliskajiem datiem, neiejaucoties viens otram.
Dali komunikācijas standarts ēku automatizācijai Dali standarts (IEC 60929) ir ražotāja aptveršanas protokols, kura mērķis ir nodrošināt elektronisko balastu savietojamību apgaismojuma lietojumos. Šis jaunais standarts tiek izmantots, lai aizstātu 1-10 V Dimmer interfeisu. DigitālsAdresējamsApgaismojumsSaskarne (Dali) ir ēkas automatizācijas standarts elektronisko balastu digitālās vadības līmenim. Dali tiek izmantots kā apakšsistēma, piemēram, apgaismojumam, žalūzijām vai temperatūras kontrolei, un tieši sazinās ar ēku pārvaldības sistēmu. Rūpniecības automatizācijas autobuss ēku automatizācijai - apgaismojuma saskarne: Dali
DeviceNet ierīces kopne ar CAN Technology DeviceNet ir sensora/izpildmehānisma kopņu sistēma, kas radusies ASV, bet tagad to arvien vairāk izmanto Eiropā un Āzijā. DeviceNet balstās uz CAN (kontroliera zonas tīkla) kopni.
DMX EIB Komunikācijas standarts ēku automatizācijas EIB jomā (Eiropas uzstādīšanas kopne) ir autobusu sistēma elektroinstalācijai, kuru galvenokārt izmanto galvenokārt Eiropā.
Enoceānsir bezvadu tehnoloģija, kas nesatur apkopi, bez akumulatoriem un bez vadiem. To galvenokārt izmanto ēku automatizācijā: dažādi ierīču moduļi (piemēram, gaismas slēdzis) ir iestrādāti ar Enocean atbalstu. Tad ierīci var kontrolēt kontrolieris. Ēkas automatizācijas bezvadu protokola rūpnieciskā automatizācija: Enocean
EtherCat == ātrgaitas reālā laika Ethernet Fieldbus EtherCat (EthernetKontroles automatizācijaTehnika) ir Ethernet risinājums rūpniecības automatizācijai, kurai raksturīga augstas veiktspējas un ērta darbība.
Ethernet/IP rūpniecības Ethernet risinājumi no ODVA Ethernet/IP ir rūpnieciskais Ethernet standarts, ko izstrādājusi ODVA (Open DeviceNet pārdevēju asociācija), un tā pamatā ir Ethernet TCP/IP un UDP/IP standarti.
Ethernet TCP/IP tīkla kopnes Ethernet ir svarīgs standarts biroja nozarē. Daudzas no Ethernet priekšrocībām, piemēram, augstie pārraides ātrumi, vienkārša integrācija esošajos tīklos, plašs pakalpojumu klāsts un ļoti dažādas saskarnes, atspoguļojas arī Bekhofa Ethernet produktos.
Fias Fias == Fidelio interfeiss un lietojumprogrammas specifikācija == (aprēķināts) ** f ** Idelio** I ** Nterface** A ** PPLICATION ** S ** PECIFIKĀCIJAS FIAS (Fidelio interfeiss un lietojumprogrammu specifikācija) ir pasaules vadošā saskarne viesmīlības pārvaldības programmatūrai. Organizators] Viesnīcu pārvaldības programmatūras interfeisa ēku automatizācija: Fias un Fidelio
FIPIO WorldFIP saderīgais Field Bus FIP atbilst Eiropas standartam EN 50170, un to atbalsta neatkarīgi ražotāji no WorldFip Fieldbus organizācijas. Autobusa veiktspēju var pielāgot īpašajam pielietojumam, apmaiņā no cikliskajiem un nehikliskajiem mainīgajiem un informāciju.
IEEE 1588 Interbus Interbus, kas tirgū ieviesta 1987. gadā, Interbus Field Buses ir raksturīgs ar vieglu konfigurāciju, lielu ātrumu un uzticamību. Šis galvenā/vergu sistēmas maiņu reģistra komunikācijas protokols var uzlabot cikliskās komunikācijas efektivitāti.
[Organizators] Field Bus: Interbus
Io-link io-link lieliski standartizē dažādas saskarnes, kas vajadzīgasvadības sistēmasun instrumentu apstrāde. IO-Link ļauj sensoriem un izpildmehānismiem savienot ar vadības slāni, izmantojot ekonomisku savienojuma metodi no punkta līdz punktam. Kā atvērtu interfeisu IO-Link var integrēt visās parasti izmantotajās lauka braucienu sistēmās. IO-Link sistēma sastāv no IO-Link ierīcēm, piemēram, sensoriem, izpildmehānismiem vai abu kombinācijas. Viņi izmanto tradicionālo trīs vadu savienojuma tehnoloģiju. Organizators] io-link
Lightbus == Ātrgaitas optiskās šķiedras lauka brauciena bez traucējumiem.arLiela termiņa pakāpe, galvenās iezīmes ir: augsta imunitāte pret elektromagnētiskiem traucējumiem, ērta uzstādīšana, ļoti ātra un cikliska datu pārraide un augsta noteiktības pakāpe.
Lon Komunikācijas standarts ēku automatizācijas jomā LON (vietējais darbības tīkls) ir sakaru sistēma ar vairākiem tīkla savienojumiem izplatītām lietojumprogrammām, galvenokārt komerciālās ēku automatizācijas jomā.
Modbus Open Fieldbus Modbus ir atvērts seriālo sakaru protokols, kura pamatā ir galvenā/vergu struktūra. Protokols ir plaši atzīts, jo to var ļoti viegli ieviest visu veidu sērijveida saskarnēs.
MP-BUS [Organizators] MP-BUS
Profibus Profibus DP/FMS atbilst Eiropas standarta EN50170 Profibus ir ātrgaitas kopnes, ko plaši izmanto izplatītām perifērijas ierīcēm (profilus DP). Papildus Profibus DP un FMS, Bekhofs atbalsta arī Profibus MC protokolubrauktkomunikācija.
Profinet rūpniecības Ethernet risinājumi no PNO Profinet ir atklāts rūpniecības Ethernet standarts, ko izstrādājis PNO (PROFIBUS LIETOTĀJU ORGANIZĀCIJA), savukārt saziņai tiek izmantoti starptautiski atzīti IT standarti, piemēram, TCP/IP.
RS232/RS485Visrentablākais risinājums tīklošanaiRs232un RS485 ir “tradicionālās” sērijveida saskarnes, un tās vienmēr ir plaši izmantotas. Bekhofa RS485/RS232 I/O moduļi izmanto vienkāršu, viegli ieviešanu seriālo sakaru protokolu.
Sercos III Autobuss no piedziņas inženierijas lauka, Sercos sākotnēji tika izstrādāts kā ātrgaitas optisko šķiedru autobusu sistēma diskdziņiem. Pateicoties Bekhofa Sercos kopnes savienojuma izstrādei, dažas no Sercos kopnes priekšrocībām (piemēram, augstiem datu pārsūtīšanas ātrumiem un īsiem cikla laikiem) tagad var izmantot arī I/O perifērijas ierīcēs.
USBUSB ātrgaitas saskarne laboratorijas lietošanai ir kļuvusi par standarta saskarni lietojumprogrammām datoru tehnoloģijas jomā. Pateicoties augstajam pārraides ātrumam, tās elastīgajai topoloģijai (caur integrētiem centriem) un USB kopnes savienotāju no Beckhoff, USB sistēmu var izmantot kā alternatīvu lauka uzņēmumiem lietojumos ar nelieliem attālumiem.