Concepte d'interfície d'E/S
La interfície d'E/S és un circuit electrònic (en forma de xip IC o placa d'interfície), que es compon de diversos registres especialitzats i circuits lògics de control corresponents. És el mitjà i el pont per intercanviar informació entre els dispositius de CPU i E/S, i cal realitzar la connexió i l’intercanvi de dades entre la CPU i els dispositius externs i la memòria a través del dispositiu d’interfície, que es coneix com a interfície E/S, i la Aquest últim es coneix com a interfície de memòria. La memòria sol es sincronitza sota el control de la CPU, el circuit d’interfície és relativament senzill; i la varietat de dispositius d'E / S, el circuit d'interfície corresponent també és diferent, per tant, és habitual dir que la interfície només fa referència a la interfície d'E / S.
Interfície d'E/S Funcions bàsiques
(1)RealitzarportSelecció de dispositius de descodificació d’adreces.
(2)Proporcioneu informació d’estat del dispositiu d’E/S i descodificació d’ordres a la CPU.
(3)Control i control de sincronització corresponent.
(4)Proporciona un amortiment de dades transmeses per eliminar les diferències en el "temps" o la velocitat de processament de dades entre l'ordinador i els perifèrics.
(5)Proporcionar transformacions de compatibilitat entre l’ordinador i els dispositius perifèrics respecte als formats d’informació. Proveirelèctricadaptacions.
(6)També es pot adonar de l’intercanvi d’informació entre la CPU i els dispositius perifèrics interrompent.
Mètode de control
(1) Mètode de consulta del programa
En aquest mètode, la CPU demana l’estat actual del perifèric especificat mitjançant instruccions d’E/S i, si el perifèric està a punt, realitza l’entrada o la sortida de les dades; En cas contrari, la CPU espera cíclicament.
L’avantatge d’aquest mètode és que l’estructura és senzilla, només un petit nombre demaquinariEls circuits poden ser, l’inconvenient és que la velocitat de la CPU és molt superior a la perifèrica, de manera que normalment en estat d’espera, l’eficiència del treball és molt baixa.
(2) Interrompre el mètode de processament
D’aquesta manera, la CPU ja no s’espera passiu, sinó que pot executar altres programes, un cop el perifèric estigui preparat per a l’intercanvi de dades, pot presentar una sol·licitud de servei a la CPU, si la CPU respon a la sol·licitud, s’aturarà temporalment L’execució del programa actual, aneu a l’execució del programa de servei corresponent a la sol·licitud i, a continuació, continueu l’execució del programa que s’ha interromput després de la finalització del programa original.
Els avantatges del processament d’interrupció són evidents, no només estalvia la CPU de la consulta de l’estat del perifèric i esperant que el perifèric estigui a punt per passar temps per millorar l’eficiència de la CPU, sinó també per complir els requisits en temps real el perifèric. Tanmateix, és necessari assignar un número de sol·licitud d’interrupció i un programa de servei d’interrupció corresponent per a cada dispositiu d’E/S i, a més, una interrupciócontrolador(Xip d'interfície d'E/S) és necessari per gestionar les sol·licituds d'interrupció del dispositiu d'E/S, com ara configurar la màscara d'interrupció, la prioritat de la sol·licitud d'interrupció, etc.
A més, l’inconvenient del mètode de processament d’interrupció és que s’ha d’interrompre cada transmissió d’un personatge per iniciar el controlador d’interrupció, però també per retenir i restaurar l’escena per continuar l’execució del programa original, la càrrega de treball és molt gran , de manera que si es requereixen un gran nombre d’intercanvis de dades, el rendiment del sistema serà molt baix.
(3) DMAMètode de transferència (accés de memòria directa)
Una de les característiques més evidents de la DMA és que no utilitza programari, sinó un controlador especialitzat per controlar l’intercanvi de dades entre la memòria i els perifèrics, sense la intervenció de la CPU, millorant molt l’eficiència de la CPU.
Abans de la transferència de dades de DMA, el controlador DMA s'aplica per al control del bus a la CPU i la CPU lliura el control si es permet fer -ho. Per tant, el control del bus el manté el controlador DMA durant l’intercanvi de dades i, al final de la transferència, el controlador DMA lliura el control del bus de nou a la CPU.
(4) Mètode de transferència incondicional
(5) Mètode de canal d'E/S
(6) Mètode del processador d'E/S
Control industrialXarxes
IndustrialLes xarxes de control són generalment xarxes d’àrea local (LANS), que generalment funcionen dins d’un rang d’uns quants quilòmetres. Connecta dispositius de mesura i control distribuïts al voltant de les instal·lacions de producció en sistemes d'automatització amb diferents funcions. Les xarxes de control es troben en plantes de producció, línies de muntatge, hivernacles, dipòsits de gra, preses, túnels, diversos sistemes de control de trànsit, edificis, militars, bombers, medi ambientproves, edificis i cases.
Nodes de xarxes de control industrial
Els nodes d’una xarxa de control industrial són principalment dispositius de mesura amb informàtica icomunicaciócapacitats. Potser tenen unincrustatCPU, però la funció és relativament única, la seva potència informàtica pot ser molt inferior a un PC normal, no hi ha cap teclat, visualització i altres interfícies d’interacció humà-ordinador. Alguns fins i tot no tenen CPU,microcontrolador, només amb un simpleInterfície de comunicació, com ara interruptors de límit, interruptors inductius i altres tipus de commutadors,fotoelèctric, temperatura, pressió, flux, nivell i altres tipus desensors, transmissors, una varietat de dispositius d’adquisició de dades, etc.
Control les tasques de xarxa i l’entorn de treball
Xarxa de control industrial per afrontar la producció industrial de fortes interferències electromagnètiques, enfrontant -se a una varietat demecànicLes vibracions, orientades a l’entorn de treball de camp fred i calent, per anar a la xarxa de control es poden adaptar a aquest dur entorn de treball. A més, els equips d’autocontrol varia molt, la constatació de la interconnexió i la interoperabilitat de la xarxa de control és sovint molt difícil.
Control la xarxa de requisits en temps real
La xarxa de control ha de complir els requisits de control en temps real. El control en temps real de determinades variables de les dades sovint requereix un refrescament precís i regular, el paper de control s’ha de completar en un termini determinat o les accions de control relacionades s’han de completar d’acord amb la seqüència de qüestions especificades.
Classificació de la interfície de camp
A partir d’aquestes característiques de la xarxa de control, una varietat d’interfícies han d’assegurar -se que compleixin els requisits de la xarxa de control. Actualment, hi ha quatre tipus d’interfícies en l’àmbit industrial:
(1) Rellevància de la plataforma Protocol comú: OPC / DDE
L’OPC es proposa amb l’objectiu d’estandarditzar les interfícies de programari entre dispositius i aplicacions de diferents subministramentsvenedorsi fer més senzill l’intercanvi de dades entre elles. Com a resultat, és possible proporcionar als usuaris components de programari de control de processos que es poden combinar i utilitzar lliurement sense confiar en un entorn específic del llenguatge i el desenvolupament.
(2) Protocols de comunicació independents de la plataforma: Modbus, Profibus
El protocol Modbus és un llenguatge universal utilitzat en els controladors electrònics. Mitjançant aquest protocol, els controladors es comuniquen entre ells, controladors a través de la xarxa (per exempleEthernet) i altres dispositius. S’ha convertit en un estàndard industrial comú. Profibus, un estàndard de camp de camp de camp internacional, obert i independent del fabricant, permet connectar dispositius de control de diferents fabricants a una xarxa industrial per al control i el control centralitzats. La velocitat de transmissió de Profibus es pot seleccionar de 9,6kbaud a 12MBaud i tots els dispositius connectats al bus s’han d’establir a la mateixa velocitat quan s’activa el sistema de bus. Àmpliament utilitzat en la fabricació d'automatització, automatització i construcció de la indústria de processos, transport i energia i altres àrees d'automatització. Profibus és un camp de camptecnologiaPer a la botiga d'automatització de fàbriques de control del nivell de la botiga i el nivell de dispositiu de camp Comunicació i control de dades.
(3) Protocols propietaris independents de la plataforma: la majoriaDCProtocols, protocols Ethernet industrials
(4) Protocols especials:Programacióport, port imprès i altres maneres especials d’obtenir l’acord
Els protocols de comunicació de transmissió industrial són més variats principalment a causa del llegat històric i del monopoli artificial. Tot i que encara hi ha un gran nombre d’estàndards de camp de camp, però cap estàndard és més vital que Ethernet industrial.
Resum de diverses bases de camp/protocols/interfícies
Nom delautomatització industrialCaracterístiques d’identificació de bus/protocol/interfície Introducció Descripció
El bus del sensor/actuador ASI per al nivell de control inferior AS-Interfície s’utilitza per connectar sensors i actuadors al nivell de control superior amb un cablejat senzill i econòmic. La interfície AS compleix els estàndards internacionals EN 50295 i IEC 62026-2. AS-Interface (AS-I=Actuador/Sensor Interfície) és un esquema de comunicació de Bieldbus per connectar actuadors i sensors. Organitzador] Interfícies/Protocols/Especificacions ASI
Bacnet ==CONTROL DE CONTROL DE CONTROL DE CONTROL DE NETACIÓ DE COMUNICACIÓ DE COMUNICACIONS DE COMUNICACIÓ DE CONTROL DE CONTROL DE CONSTRUCCIÓ AUTOMACIÓXarxa【Organitzar】 Automatització industrial del protocol de comunicació d'automatització d'edificis: BACNET
BaldaquíEl bus multi-master per a actuadors/sensors L’ús eficaç de l’ample de banda del bus permet a CANOPEN aconseguir temps de resposta del sistema curts a taxes de dades relativament baixes. Els principals avantatges del bus CAN són: seguretat de dades elevada i la capacitat de retenir la capacitat de multi-mestre.
CC-Link Fieldbus per al mercat asiàtic CC-Link (Link de control i comunicació) és un sistema de bus obert per a la comunicació entre el nivell de control i el nivell de camp de camp, principalment a la regió asiàtica.
ControlNet FieldBus Standardized ControlNet és un sistema de camp de camp obert. El protocol de bus permet que les dades cícliques i acícliques es puguin intercanviar sobre el bus alhora sense interferir entre elles.
Estàndard de comunicació Dali per a l’automatització d’edificis L’estàndard Dali (IEC 60929) és un protocol que s’aconsegueix fabricant que té com a objectiu assegurar la interoperabilitat dels llastos electrònics en aplicacions d’il·luminació. Aquest nou estàndard s'utilitza per substituir la interfície 1-10 v dimmer. DigitalDirigibleIl·luminacióLa interfície (DALI) és un estàndard d’automatització d’edificis per al control digital dels llastos electrònics. Dali s'utilitza com a subsistema, per exemple per a la il·luminació, les persianes o el control de la temperatura i es comunica directament amb el sistema de gestió de l'edifici. Bus d’automatització industrial per a l’automatització d’edificis - Interfície d’il·luminació: Dali
Devicenet Device Bus amb Can Technology Devicenet és un sistema de bus de sensor/actuador que es va originar als EUA, però que ara s’utilitza cada cop més a Europa i Àsia. Devicenet es basa en el bus de llauna (zona de controlador).
DMX EIB L’estàndard de comunicació en el camp de l’automatització d’edificis EIB (bus d’instal·lació europea) és un sistema d’autobusos per a la creació de cablejat, que s’utilitza àmpliament a Europa.
Enoceanés una tecnologia sense fils sense bateries i sense filferro. S’utilitza principalment en l’automatització d’edificis: diferents mòduls de dispositius (per exemple, un interruptor de llum) s’incorporen amb suport Enocean. Aleshores el dispositiu pot ser controlat pel controlador. Automatització industrial del protocol sense fils d'automatització d'edificis: Enocean
EtherCat == d'alta velocitat en temps real Ethernet Fieldbus EtherCat (EthernetAutomatització de controlTecnologia) és una solució Ethernet per a l’automatització industrial caracteritzada per un alt rendiment i un funcionament fàcil.
Ethernet/IP Industrial Ethernet Solutions d’ODVA Ethernet/IP és l’estàndard Ethernet industrial desenvolupat per ODVA (Open Devicenet Vendor Association) i es basa en els estàndards Ethernet TCP/IP i UDP/IP.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet és un estàndard important en el sector de l’oficina. Molts dels avantatges de Ethernet, com ara taxes de transmissió elevades, una integració senzilla a les xarxes existents, una àmplia gamma de serveis i una gran varietat d’interfícies, també es reflecteixen en els productes Ethernet de Beckhoff.
Fias fias == interfície Fidelio i especificació de l'aplicació == (estimada) ** f ** idelio** i ** nterface** A ** Pplication ** S ** Pecificació Fias (Fidelio Interface and Application Specification) és la interfície principal del món en el programari de gestió de l’hostaleria. Organitzador] Automatització industrial de l’automatització d’edificis de la interfície de programari de gestió d’hotels: Fias i Fidelio
FIPIO WorldFip-Fieldbus Field FIP compleix la norma europea EN 50170 i compta amb el suport de fabricants independents de l'Organització WorldFip Fieldbus. El rendiment del bus es pot adaptar a l’aplicació específica mitjançant l’intercanvi de variables i informació cícliques i no cícliques.
IEEE 1588 Interbus Interbus, introduït al mercat el 1987 Interbus Field Buse es caracteritza per una configuració fàcil, alta velocitat i fiabilitat. Aquest protocol de comunicació de desplaçament del sistema de màster/esclau pot millorar l'eficiència de la comunicació cíclica.
[Organitzador] Fieldbus: Interbus
Io-link io-link estandarditza perfectament les diferents interfícies necessàries per aSistemes de controli processament d’eines. IO-Link permet connectar sensors i actuadors a la capa de control mitjançant un mètode de connexió punt a punt econòmic. Com a interfície oberta, IO-Link es pot integrar en tots els sistemes de camp de camp utilitzats. Un sistema IO-Link consisteix en dispositius IO-Link com ara sensors, actuadors o una combinació d’ambdós. Utilitzen la tradicional tecnologia de connexió de tres fils. Organitzador] IO-LINK
LightBus == Fibro-Optic de fibra de fibra òptica de fibra de fibra de fibra de fibra Comunicació de camp de camp d'alta velocitat per al control de màquines d'alta velocitat Es tracta d'un sistema de bus de fibra òptica desenvolupat per BeckhoffambUn alt grau de maduresa, les principals característiques inclouen: alta immunitat a la interferència electromagnètica, instal·lació fàcil, transmissió de dades molt ràpida i cíclica i un alt grau de certesa.
LON L’estàndard de comunicació en el camp de l’automatització d’edificis LON (xarxa operativa local) és un sistema de comunicació amb diverses connexions de xarxa per a aplicacions distribuïdes, principalment en el camp de l’automatització comercial d’edificis.
Modbus Open Fieldbus Modbus és un protocol de comunicació en sèrie obert basat en una estructura de mestres/esclaus. El protocol és àmpliament reconegut perquè es pot implementar molt fàcilment en tot tipus d’interfícies en sèrie.
MP-Bus [Organitzador] MP-Bus
Profibus Profibus DP/FMS s’ajusta a l’estàndard europeu EN50170 Profibus és un autobús d’alta velocitat que s’utilitza àmpliament per a dispositius perifèrics distribuïts (Profibus DP). A més de Profibus DP i FMS, Beckhoff també dóna suport al protocol MC de Profibusconduircomunicació.
Profinet Industrial Ethernet Solutions del PNO Profinet és l’obert estàndard industrial Ethernet desenvolupat per la PNO (Organització d’usuaris de Profibus), mentre que s’utilitzen estàndards informàtics reconeguts internacionalment com TCP/IP per a la comunicació.
RS232/RS485La solució més rendible per a la creació de xarxesRS232i RS485 són les interfícies en sèrie "tradicionals" i sempre s'han utilitzat àmpliament. Els mòduls RS485/RS232 de Beckhoff utilitzen un protocol de comunicació en sèrie senzill i fàcil de implementar.
SERCOS III El bus del camp de l'enginyeria de la unitat, SERCOS es va desenvolupar originalment com a sistema de bus de fibra òptica d'alta velocitat per a unitats. Gràcies al desenvolupament de l’acoblador d’autobusos SERCOS de Beckhoff, alguns dels avantatges del bus SERCOS (per exemple, les taxes de transferència de dades altes i els temps de cicle curt) també es poden utilitzar per a perifèrics d’E/S.
USBLa interfície d’alta velocitat USB per a ús de laboratori s’ha convertit en la interfície estàndard per a aplicacions en el camp de la tecnologia de PC. Gràcies a la seva elevada taxa de transmissió, la seva topologia flexible (mitjançant hubs integrats) i l’acoblador de bus USB de Beckhoff, el sistema USB es pot utilitzar com a alternativa a les barres de camp en aplicacions amb distàncies curtes.