Concetto di interfaccia I/O.
L'interfaccia I/O è un circuito elettronico (sotto forma di chip IC o scheda di interfaccia), composto da un numero di registri specializzati e circuiti logici di controllo corrispondenti. È il medio e il ponte per lo scambio di informazioni tra dispositivi CPU e I/O e la connessione e lo scambio di dati tra CPU e dispositivi esterni e la memoria devono essere realizzati tramite il dispositivo di interfaccia, che è noto come interfaccia I/O Quest'ultimo è noto come interfaccia di memoria. La memoria è generalmente sincronizzata sotto il controllo della CPU, il circuito di interfaccia è relativamente semplice; E la varietà del dispositivo I / O, anche il circuito di interfaccia corrispondente è diverso, pertanto è consuetudine dire che l'interfaccia si riferisce solo all'interfaccia I / O.
Interfaccia I/O Funzioni di base
(1)EseguireportaSelezione del dispositivo di decodifica dell'indirizzo.
(2)Fornire informazioni sullo stato del dispositivo I/O e decodifica dei comandi alla CPU.
(3)Timing e controllo del tempo corrispondente.
(4)Fornisce buffering di dati trasmessi per eliminare le differenze nella velocità di elaborazione dei "tempi" o dei dati tra il computer e le periferiche.
(5)Fornire trasformazioni di compatibilità tra il computer e i dispositivi periferici rispetto ai formati di informazioni. Fornireelettricoadattamenti.
(6)Può anche realizzare lo scambio di informazioni tra CPU e dispositivi periferici interrompendo.
Metodo di controllo
(1) Metodo di query del programma
In questo metodo, la CPU chiede lo stato corrente della periferica specificata attraverso le istruzioni I/O e se la periferica è pronta, esegue l'ingresso o l'output di dati; Altrimenti, la CPU attende e domande ciclicamente.
Il vantaggio di questo metodo è che la struttura è semplice, solo un piccolo numero dihardwareI circuiti possono essere, lo svantaggio è che la velocità della CPU è molto più alta della periferica, quindi di solito in uno stato di attesa, l'efficienza del lavoro è molto bassa.
(2) Metodo di elaborazione di interruzione
In questo modo, la CPU non è più un'attesa passiva, ma può eseguire altri programmi, una volta che la periferica è pronta per lo scambio di dati, può presentare una richiesta di servizio alla CPU, se la CPU risponde alla richiesta, interromperà temporaneamente L'esecuzione del programma corrente, vai all'esecuzione del programma di servizio corrispondente alla richiesta, quindi continua l'esecuzione del programma che è stato interrotto dopo il completamento del programma originale.
I vantaggi dell'elaborazione di interruzione sono ovvi, ma non solo consente alla CPU di interrogare lo stato della periferica e in attesa che la periferica sia pronta a trascorrere del tempo per migliorare l'efficienza della CPU, ma anche per soddisfare i requisiti in tempo reale dei requisiti in tempo reale il periferico. Tuttavia, è necessario assegnare un numero di richiesta di interruzione e un corrispondente programma di servizio di interruzione per ciascun dispositivo I/O e, inoltre, un interruptcontroller(CHIP di interfaccia I/O) è necessario per gestire le richieste di interrupt effettuate dal dispositivo I/O, come l'impostazione della maschera di interruzione, la priorità della richiesta di interruzione e così via.
Inoltre, lo svantaggio del metodo di elaborazione dell'interrupt è che ogni trasmissione di un personaggio deve essere interrotta per avviare il controller di interruzione, ma anche per conservare e ripristinare la scena per continuare l'esecuzione del programma originale, il carico di lavoro è molto grande , in modo che se sono richiesti un gran numero di scambi di dati, le prestazioni del sistema saranno molto basse.
(3) DMA(Accesso alla memoria diretta) Metodo di trasferimento
Una delle caratteristiche più ovvie di DMA è che non utilizza software ma un controller specializzato per controllare lo scambio di dati tra la memoria e le periferiche, senza l'intervento della CPU, migliorando notevolmente l'efficienza della CPU.
Prima del trasferimento di dati DMA, il controller DMA si applica per il controllo del bus per la CPU e la CPU consegna il controllo se è consentito farlo. Pertanto, il controllo del bus è tenuto dal controller DMA durante lo scambio di dati e alla fine del trasferimento, il controller DMA restituisce il controllo del bus alla CPU.
(4) Metodo di trasferimento incondizionato
(5) Metodo del canale I/O
(6) Metodo del processore I/O
Controllo industrialeReti
IndustrialeLe reti di controllo sono generalmente reti locali (LAN), che generalmente funzionano entro una gamma di pochi chilometri. Collega i dispositivi di misurazione e controllo distribuiti attorno agli impianti di produzione in sistemi di automazione con diverse funzioni. Le reti di controllo si trovano in impianti di produzione, linee di montaggio, serre, depositi di grano, dighe, tunnel, vari sistemi di controllo del traffico, edifici, militari, fuoco antincendio, ambientaleTest, edifici e case.
Nodi di reti di controllo industriale
I nodi di una rete di controllo industriale sono principalmente dispositivi di misurazione con calcolo ecomunicazionecapacità. Potrebbero avere unincorporatoCPU, ma la funzione è relativamente singola, la sua potenza di calcolo può essere molto inferiore a un normale PC, non esiste una tastiera, un display e altre interfacce di interazione umana-computer. Alcuni addirittura non hanno una CPU,microcontrollore, solo con un sempliceinterfaccia di comunicazione, come interruttori di limite, interruttori induttivi e altri tipi di interruttori,fotoelettrico, temperatura, pressione, flusso, livello e altri tipi disensori, trasmettitori, una varietà di dispositivi di acquisizione dei dati e così via.
Controlla le attività di rete e l'ambiente di lavoro
Rete di controllo industriale per affrontare la produzione industriale di forti interferenze elettromagnetiche, di fronte a una varietà dimeccanicoLe vibrazioni, di fronte all'ambiente di lavoro a campo caldo e caldo, per andare alla rete di controllo possono adattarsi a questo duro ambiente di lavoro. Inoltre, le apparecchiature di autocontrollo variano notevolmente, la realizzazione dell'interconnessione e l'interoperabilità della rete di controllo è spesso molto difficile.
Controllare la rete di requisiti in tempo reale
La rete di controllo deve soddisfare i requisiti di controllo in tempo reale. Il controllo in tempo reale di alcune variabili dei dati richiede spesso un ristoro accurato e regolare, il ruolo di controllo deve essere completato entro un determinato limite di tempo o le relative azioni di controllo devono essere completate in conformità con la sequenza delle questioni specificate.
Classificazione dell'interfaccia di campo
Sulla base di queste caratteristiche della rete di controllo, una varietà di interfacce deve garantire che soddisfino i requisiti della rete di controllo. Al momento, ci sono quattro tipi di interfacce nel campo industriale:
(1) Protocollo comune per rilevanza della piattaforma: OPC / DDE
L'OPC è proposto allo scopo di standardizzare le interfacce software tra dispositivi e applicazioni da diverse forniturevenditorie rendere più semplice lo scambio di dati tra loro. Di conseguenza, è possibile fornire agli utenti componenti software di controllo di processo che possono essere combinati e utilizzati liberamente senza fare affidamento su un linguaggio di sviluppo e sviluppo specifico.
(2) Protocolli di comunicazione indipendenti dalla piattaforma: Modbus, Profibus
Il protocollo Modbus è un linguaggio universale utilizzato nei controller elettronici. Attraverso questo protocollo, i controller comunicano tra loro, controller attraverso la rete (EGEthernet) e altri dispositivi. È diventato uno standard industriale comune. Profibus, uno standard internazionale, aperto, indipendente dal produttore, consente ai dispositivi di controllo di diversi produttori di essere collegati a una rete industriale per il monitoraggio e il controllo centralizzati. La velocità di trasmissione di Profibus può essere selezionata da 9.6kbaud a 12 MBaud e tutti i dispositivi collegati al bus devono essere impostati alla stessa velocità quando il sistema del bus è attivato. Ampiamente utilizzato nell'automazione della produzione, nell'automazione del settore del processo e nell'edilizia, nei trasporti e nell'energia e altre aree di automazione. Profibus è un bus di campotecnologiaPer l'automazione di fabbrica Officina il monitoraggio a livello del pavimento e la comunicazione e il controllo dei dati a livello di dispositivo di campo.
(3) Protocolli proprietari indipendenti dalla piattaforma: la maggior parteDCSProtocolli, protocolli Ethernet industriali
(4) Protocolli speciali:Programmazioneporta, porta di stampa e altri modi speciali per ottenere l'accordo
I protocolli di comunicazione di trasmissione industriale sono più vari principalmente a causa dell'eredità storica e del monopolio artificiale. Sebbene ci siano ancora un gran numero di standard di bus di campo, ma nessuno standard è più vitale di Ethernet industriale.
Riepilogo di vari buste/protocolli/interfacce
Nome delAutomazione industrialeCaratteristiche di identificazione del bus/protocollo/interfaccia Introduzione
Bus Sensore/attuatore ASI per l'interfaccia AS ASTERFACE Viene utilizzato per collegare sensori e attuatori al livello di controllo superiore con cablaggio semplice ed economico. L'interfaccia AS è conforme agli standard internazionali EN 50295 e IEC 62026-2. AS-Interface (AS-I=Actuator/Sensor Interface) è uno schema di comunicazione Fieldbus per collegare attuatori e sensori. Organizzatore] Interfacce/protocolli/specifiche ASI
Bacnet ==Building Automation Control Network Data Communication Protocol Controllo dell'automazione dell'ediliziaRete【Organizzare】 Automazione industriale del protocollo di comunicazione dell'automazione dell'edificio: BACNET
CanopenIl bus multi-master per attuatori/sensori l'uso efficace della larghezza di banda del bus consente a CANOPEN di ottenere brevi tempi di risposta del sistema a velocità di dati relativamente basse. I principali vantaggi del bus CAN sono: alta sicurezza dei dati e capacità di conservare la capacità multi-master.
CC-Link Fieldbus per il mercato asiatico CC-Link (Control & Communication Link) è un sistema di bus aperto per la comunicazione tra il livello di controllo e il livello di Fieldbus, principalmente nella regione asiatica.
ControlNet Fieldbus standardizzato ControlNet è un sistema Fieldbus Open Standard. Il protocollo del bus consente di scambiare i dati ciclici e aciclici sul bus contemporaneamente senza interferire tra loro.
Standard di comunicazione DALI per l'automazione dell'edificio Lo standard DALI (IEC 60929) è un protocollo che si trasmette al produttore che mira a garantire l'interoperabilità dei reattori elettronici nelle applicazioni di illuminazione. Questo nuovo standard viene utilizzato per sostituire l'interfaccia Dimmer 1-10 V. DigitaleIndirizzabileIlluminazioneL'interfaccia (DALI) è uno standard di automazione dell'edificio per il controllo digitale dei reattori elettronici. DALI viene utilizzato come sottosistema, ad esempio per illuminazione, persiane o controllo della temperatura e comunica direttamente con il sistema di gestione dell'edificio. Bus di automazione industriale per l'automazione dell'edificio - Interfaccia di illuminazione: Dali
Devicenet Device Bus with Can Technology Devicenet è un sistema di autobus per sensori/attuatori che ha avuto origine negli Stati Uniti, ma ora è sempre più utilizzato in Europa e in Asia. Devicenet si basa sul bus CAN (Area controller Net).
DMX EIB Lo standard di comunicazione nel campo dell'automazione dell'edificio EIB (Bus europeo di installazione) è un sistema di autobus per il cablaggio dell'edificio, che è ampiamente utilizzato principalmente in Europa.
Enoceanè una tecnologia wireless senza manutenzione, senza batteria e senza fili. Viene utilizzato principalmente nell'automazione dell'edificio: diversi moduli di dispositivo (ad esempio un interruttore della luce) sono incorporati con il supporto enocea. Quindi il dispositivo può essere controllato dal controller. Automazione industriale del protocollo wireless di automazione dell'edificio: Enocean
EtherCat == Ethernetbus Ethercat Ethercat (Ethercat ad alta velocità ad alta velocità (EthernetAutomazione del controlloTecnologia) è una soluzione Ethernet per l'automazione industriale caratterizzata da prestazioni elevate e un facile funzionamento.
Ethernet/IP Soluzioni Ethernet industriali da ODVA Ethernet/IP è lo standard Ethernet industriale sviluppato da ODVA (Open Devicenet Vendor Association) e si basano sugli standard Ethernet TCP/IP e UDP/IP.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet è uno standard importante nel settore dell'ufficio. Molti dei vantaggi di Ethernet, come alti tassi di trasmissione, una semplice integrazione nelle reti esistenti, una vasta gamma di servizi e un'ampia varietà di interfacce, si riflettono anche nei prodotti Ethernet di Beckhoff.
Fias Fias == Fidelio Interface e Specifica dell'applicazione == (stimato) ** f ** idelio**Interfaccia** a ** pplication ** s ** Fias di pecificazione (Interfaccia Fidelio e specifica dell'applicazione) è l'interfaccia leader mondiale per il software di gestione dell'ospitalità. Organizzatore] Automazione industriale dell'automazione dell'edificio dell'interfaccia software di gestione alberghiera: Fias e Fidelio
FIPIO WorldFip Fieldbus FIP è conforme allo standard europeo EN 50170 ed è supportato da produttori indipendenti dell'organizzazione WorldFip Fieldbus. Le prestazioni del bus possono essere adattate all'applicazione specifica attraverso lo scambio di variabili e informazioni cicliche e non cicliche.
IEEE 1588 InterBus InterBus, introdotto sul mercato nel 1987 InterBus Fieldbus è caratterizzato da una facile configurazione, alta velocità e affidabilità. Questo protocollo di comunicazione del registro di spostamento del sistema master/slave può migliorare l'efficienza della comunicazione ciclica.
[Organizer] Fieldbus: interbus
IO-Link IO-Link standardizza perfettamente le diverse interfacce richieste persistemi di controlloed elaborazione degli strumenti. IO-Link consente a sensori e attuatori di essere collegati allo strato di controllo utilizzando un metodo di connessione punto-punto economico. Come interfaccia aperta, IO-Link può essere integrato in tutti i sistemi di bus di campo comunemente usati. Un sistema IO-Link è costituito da dispositivi IO-Link come sensori, attuatori o una combinazione di entrambi. Usano la tradizionale tecnologia di connessione a tre fili. Organizzatore] IO-Link
LightBus == Comunicazione Fieldbus Fieldbus Fieldbus Field-Optic Bbus ad alta velocità per il controllo della macchina ad alta velocità Questo è un sistema di bus fibre-ottico sviluppato da BeckhoffconUn alto grado di maturità, le caratteristiche principali includono: alta immunità all'interferenza elettromagnetica, installazione facile, trasmissione di dati molto rapida e ciclica e un alto grado di certezza.
LON Lo standard di comunicazione nel campo dell'edificio Automation Lon (rete operativa locale) è un sistema di comunicazione con più connessioni di rete per applicazioni distribuite, principalmente nel campo dell'automazione degli edifici commerciali.
Modbus Open Fieldbus Modbus è un protocollo di comunicazione seriale aperto basato su una struttura master/slave. Il protocollo è ampiamente riconosciuto perché può essere implementato molto facilmente su tutti i tipi di interfacce seriali.
MP-BUS [Organizer] MP-BUS
Profibus Profibus DP/FMS è conforme allo standard europeo EN50170 Profibus è un bus ad alta velocità che è ampiamente utilizzato per i dispositivi periferici distribuiti (Profibus DP). Oltre a Profibus DP e FMS, Beckhoff supporta anche il protocollo di Profibus MC perguidarecomunicazione.
Profinet Industrial Ethernet Solutions dal PNO Profinet è lo standard Ethernet industriale aperto sviluppato dal PNO (Organizzazione degli utenti Profibus), mentre gli standard IT riconosciuti a livello internazionale come TCP/IP sono utilizzati per la comunicazione.
RS232/RS485La soluzione più economica per il networkingRs232E RS485 sono le interfacce seriali "tradizionali" e sono sempre state ampiamente utilizzate. I moduli I/O RS485/RS232 di Beckhoff utilizzano un protocollo di comunicazione seriale semplice e di facile implementazione.
Sercos III Il bus dal campo dell'ingegneria della guida, Sercos è stato originariamente sviluppato come sistema di autobus in fibra ottica ad alta velocità per le unità. Grazie allo sviluppo dell'accoppiatore di bus Sercos di Beckhoff, alcuni dei vantaggi del bus Sercos (ad es. Tariffe alte di trasferimento di dati e tempi di ciclo brevi) possono ora essere utilizzati anche per le periferiche I/O.
USBL'interfaccia ad alta velocità USB per l'uso di laboratorio è diventata l'interfaccia standard per le applicazioni nel campo della tecnologia PC. Grazie all'elevata velocità di trasmissione, alla sua topologia flessibile (tramite hub integrate) e all'accoppiatore di bus USB di Beckhoff, il sistema USB può essere utilizzato come alternativa alle businetti di campo nelle applicazioni con brevi distanze.