Conceito de interface de E/S.
A interface de E/S é um circuito eletrônico (na forma de chip IC ou placa de interface), que é composta por vários registros especializados e circuitos lógicos de controle correspondentes. É o meio e a ponte para a troca de informações entre os dispositivos de CPU e E/S, e a conexão e a troca de dados entre a CPU e os dispositivos externos e a memória precisam ser realizados através do dispositivo de interface, que é conhecido como interface de E/S, e a interface e a interface, e a interface, e a interface e a interface de E/S, e a O último é conhecido como interface de memória. A memória é geralmente sincronizada sob o controle da CPU, o circuito de interface é relativamente simples; e variedade de dispositivos de E / S, o circuito de interface correspondente também é diferente; portanto, é habitual dizer que a interface se refere apenas à interface de E / S.
Interface de E/S Funções básicas
(1)ExecutarportaSeleção de dispositivos de decodificação de endereço.
(2)Forneça informações de status do dispositivo de E/S e decodificação de comando para a CPU.
(3)Timing e controle de tempo correspondente.
(4)Fornece buffer de dados transmitidos para eliminar diferenças no "tempo" ou na velocidade de processamento de dados entre o computador e os periféricos.
(5)Fornecendo transformações de compatibilidade entre os dispositivos de computador e periféricos em relação aos formatos de informação. FornecerElétricaadaptações.
(6)Também pode realizar a troca de informações entre a CPU e os dispositivos periféricos interrompendo.
Método de controle
(1) Método de consulta do programa
Neste método, a CPU pergunta o estado atual do periférico especificado através das instruções de E/S e, se o periférico estiver pronto, ele realizará a entrada ou saída de dados; Caso contrário, a CPU espera e consulta ciclicamente.
A vantagem desse método é que a estrutura é simples, apenas um pequeno número dehardwareOs circuitos podem ser, a desvantagem é que a velocidade da CPU é muito maior que a periférica; portanto, geralmente em um estado de espera, a eficiência do trabalho é muito baixa.
(2) Método de processamento de interrupção
Dessa forma, a CPU não está mais passiva em espera, mas pode executar outros programas, uma vez que o periférico estiver pronto para a troca de dados, ele pode apresentar uma solicitação de serviço à CPU, se a CPU responder à solicitação, ele parará temporariamente A execução do programa atual, vá para a execução do programa de serviço correspondente à solicitação e continue a execução do programa que foi interrompido após a conclusão do programa original.
As vantagens do processamento de interrupções são óbvias, mas também salva a CPU de consultar o status do periférico e esperar que o periférico esteja pronto para gastar tempo para melhorar a eficiência da CPU, mas também para atender aos requisitos em tempo real dos requisitos de o periférico. No entanto, é necessário atribuir um número de solicitação de interrupção e um programa de serviço de interrupção correspondente para cada dispositivo de E/S e, além disso, uma interrupçãocontrolador(Chip de interface de E/S) é necessário para gerenciar as solicitações de interrupção feitas pelo dispositivo de E/S, como definir a máscara de interrupção, a prioridade da solicitação de interrupção e assim por diante.
Além disso, a desvantagem do método de processamento de interrupção é que toda transmissão de um personagem deve ser interrompida para iniciar o controlador de interrupção, mas também para reter e restaurar a cena para continuar a execução do programa original, a carga de trabalho é muito grande , para que, se for necessário um grande número de trocas de dados, o desempenho do sistema será muito baixo.
(3) DMA(Acesso à memória direta) Método de transferência
Um dos recursos mais óbvios do DMA é que ele não usa software, mas um controlador especializado para controlar a troca de dados entre a memória e os periféricos, sem a intervenção da CPU, melhorando bastante a eficiência da CPU.
Antes da transferência de dados do DMA, o controlador DMA se aplica ao controle do barramento na CPU, e a CPU entrega o controle se for permitido fazê -lo. Portanto, o controle do barramento é mantido pelo controlador DMA durante a troca de dados e, no final da transferência, o controlador DMA entrega o controle do barramento de volta à CPU.
(4) Método de transferência incondicional
(5) Método de canal de E/S
(6) Método do processador de E/S
Controle industrialRedes
IndustrialAs redes de controle geralmente são redes de área local (LANS), que geralmente funcionam dentro de uma faixa de alguns quilômetros. Ele conecta dispositivos de medição e controle distribuídos em torno de instalações de produção em sistemas de automação com diferentes funções. Redes de controle são encontradas em plantas de produção, linhas de montagem, estufas, depósitos de grãos, barragens, túneis, vários sistemas de controle de tráfego, edifícios, militares, combate a incêndios, ambientaisteste, edifícios e casas.
Nós de redes de controle industrial
Os nós de uma rede de controle industrial são principalmente dispositivos de medição com computação ecomunicaçãorecursos. Eles podem ter umintegradoCPU, mas a função é relativamente única, seu poder de computação pode ser muito menor que um PC comum, não há teclado, exibição e outras interfaces de interação humano-computador. Alguns até não têm uma CPU,microcontrolador, apenas com um simplesinterface de comunicação, como interruptores de limite, interruptores indutivos e outros tipos de interruptores,fotoelétrico, temperatura, pressão, fluxo, nível e outros tipos desensores, transmissores, uma variedade de dispositivos de aquisição de dados e assim por diante.
Controle tarefas de rede e ambiente de trabalho
Rede de controle industrial para enfrentar a produção industrial de forte interferência eletromagnética, enfrentando uma variedade demecânicoA vibração, enfrentando o ambiente de trabalho de campo frio e quente, para ir à rede de controle pode se adaptar a esse ambiente de trabalho severo. Além disso, o equipamento de autocontrole varia bastante, a realização da interconexão e interoperabilidade da rede de controle geralmente é muito difícil.
Rede de controle de requisitos em tempo real
A rede de controle deve atender aos requisitos de controle em tempo real. O controle em tempo real de certas variáveis dos dados geralmente requer refresco preciso e regular, a função de controle deve ser concluída dentro de um determinado limite de tempo ou as ações de controle relacionadas devem ser concluídas de acordo com a sequência de questões especificadas.
Classificação da interface de campo
Com base nessas características da rede de controle, uma variedade de interfaces deve garantir que atendam aos requisitos da rede de controle. Atualmente, existem quatro tipos de interfaces no campo industrial:
(1) Protocolo comum de relevância da plataforma: OPC / DDE
O OPC é proposto com o objetivo de padronizar as interfaces de software entre dispositivos e aplicativos de diferentes fornecedoresfornecedorese simplificar a troca de dados entre eles. Como resultado, é possível fornecer aos usuários componentes de software de controle de processo que podem ser combinados e usados livremente sem depender de um ambiente específico de linguagem e desenvolvimento de desenvolvimento.
(2) Protocolos de comunicação independentes da plataforma: Modbus, Profibus
O protocolo Modbus é uma linguagem universal usada em controladores eletrônicos. Através deste protocolo, os controladores se comunicam, controladores através da rede (por exemplo,Ethernet) e outros dispositivos. Tornou -se um padrão industrial comum. O Profibus, um padrão de campo internacional, aberto, independente do fabricante, permite que dispositivos de controle de diferentes fabricantes sejam conectados a uma rede industrial para monitoramento e controle centralizados. A velocidade de transmissão PROFIBUS pode ser selecionada de 9,6kbaud para 12Mbaud e todos os dispositivos conectados ao barramento devem ser definidos para a mesma velocidade quando o sistema de barramento for ativado. Amplamente utilizado na automação de fabricação, automação e construção da indústria de processos, transporte e energia e outras áreas de automação. Profibus é um FieldbustecnologiaPara a automação de fábrica, monitoramento do nível do piso e comunicação de dados no nível do dispositivo de campo.
(3) Protocolos proprietários independentes da plataforma: a maioriaDCSProtocolos, protocolos industriais de Ethernet
(4) Protocolos especiais:Programaçãoporta, porta de impressão e outras maneiras especiais de obter o contrato
Os protocolos de comunicação de transmissão industrial são mais variados principalmente devido ao legado histórico e ao monopólio artificial. Embora ainda exista um grande número de padrões de campo, mas nenhum padrão é mais vital que a Ethernet industrial.
RESUMO DE VÁRIOS FIELDBUSES/PROTOCOLS/INTERFACES
Nome doAutomação industrialCaracterísticas de identificação de barramento/protocolo/interface Introdução Descrição
O barramento de sensor/atuador ASI para o nível mais baixo de controle AS é usado para conectar sensores e atuadores ao nível de controle superior com fiação simples e econômica. A interface AS está em conformidade com os padrões internacionais EN 50295 e IEC 62026-2. AS-interface (AS-I=ATUATOR/interface sensor) é um esquema de comunicação de campo para conectar atuadores e sensores. Organizador] Interfaces/Protocolos/Especificações ASI
Bacnet ==Controle de automação de edifício Rede Dados de comunicação de comunicação Controle de automação de edifíciosRede【Organizar】 Automação industrial do Protocolo de Comunicação de Automação de Construção: BACNET
CanopenoO barramento de vários mestres para atuadores/sensores de uso eficaz da largura de banda do barramento permite que o Canopen atinja tempos de resposta curtos do sistema em taxas de dados relativamente baixas. As principais vantagens do barramento CAN são: alta segurança de dados e capacidade de reter a capacidade de vários mestres.
O CC-Link FieldBus para o mercado asiático CC-Link (Link de Controle e Comunicação) é um sistema de ônibus aberto para comunicação entre o nível de controle e o nível de campo, principalmente na região asiática.
ControlNet Padronizado FieldBus ControlNet é um sistema de campo padrão aberto. O protocolo de barramento permite que os dados cíclicos e aciclicos sejam trocados pelo barramento ao mesmo tempo sem interferir entre si.
Dali Communication Standard for Building Automation O padrão DALI (IEC 60929) é um protocolo de salto do fabricante que visa garantir a interoperabilidade de reatores eletrônicos em aplicações de iluminação. Este novo padrão é usado para substituir a interface 1-10 v dimmer. DigitalEndereçávelIluminaçãoA Interface (DALI) é um padrão de automação de construção para o controle digital de reatores eletrônicos. O DALI é usado como um subsistema, por exemplo, para iluminação, persianas ou controle de temperatura e se comunica diretamente com o sistema de gerenciamento de edifícios. Bus de automação industrial para automação de construção - Interaface de iluminação: Dali
O barramento de dispositivos DeviceNet com a CAN Technology DeviceNet é um sistema de barramento de sensores/atuadores que se originou nos EUA, mas agora é cada vez mais usado na Europa e na Ásia. O DeviceNet é baseado no barramento CAN (LENT da área do controlador).
DMX EIB O padrão de comunicação no campo do EIB da automação de edifícios (barramento europeu de instalação) é um sistema de ônibus para a fiação de construção, que é amplamente utilizada principalmente na Europa.
Enoceanoé uma tecnologia sem fio sem manutenção, sem bateria e sem fios. É usado principalmente na automação de edifícios: diferentes módulos de dispositivo (por exemplo, um interruptor de luz) estão incorporados ao suporte Enocean. Em seguida, o dispositivo pode ser controlado pelo controlador. Automação industrial do Protocolo sem fio da Automação de Construção: Enocean
Ethercat == em alta velocidade Ethernet Fieldbus Ethercat (EthernetControle automaçãoTecnologia) é uma solução Ethernet para automação industrial caracterizada por alto desempenho e operação fácil.
A Ethernet/IP Industrial Ethernet Solutions da ODVA Ethernet/IP é o padrão Industrial Ethernet desenvolvido pela ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) e é baseado nos padrões Ethernet TCP/IP e UDP/IP.
O Ethernet Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet é um padrão importante no setor de escritórios. Muitas das vantagens da Ethernet, como altas taxas de transmissão, integração simples nas redes existentes, uma ampla gama de serviços e uma ampla variedade de interfaces, também se refletem nos produtos Ethernet da Beckhoff.
Fias fias == interface fidelio e especificação de aplicativos == (estimada) ** f ** idelio**Interface** A ** PLICAÇÃO ** S ** FIAS PECIFICAÇÃO (Fidelio Interface e Application Specification) é a principal interface do mundo para o software de gerenciamento de hospitalidade. Organizador] Automação industrial da automação de construção da interface de software de gerenciamento de hotéis: FIAS e FIDELIO
O Fieldbus FIP compatível com o Fipio Worldfip está em conformidade com o Standard European EN 50170 e é apoiado por fabricantes independentes da Organização WorldFip Fieldbus. O desempenho do barramento pode ser adaptado à aplicação específica através da troca de variáveis e informações cíclicas e não cíclicas.
O IEEE 1588 Interbus Interbus, introduzido no mercado em 1987, a Interbus Fieldbuses é caracterizada por uma configuração fácil, alta velocidade e confiabilidade. Este protocolo de comunicação de registro de mudança de mestre/escravo pode melhorar a eficiência da comunicação cíclica.
[Organizador] Fieldbus: Interbus
Io-link io-link padroniza perfeitamente as diferentes interfaces necessárias paraSistemas de controlee processamento de ferramentas. O IO-Link permite que sensores e atuadores sejam conectados à camada de controle usando um método econômico de conexão ponto a ponto. Como uma interface aberta, o IO-Link pode ser integrado a todos os sistemas de campo comumente usados. Um sistema de io-link consiste em dispositivos IO-Link, como sensores, atuadores ou uma combinação de ambos. Eles usam a tradicional tecnologia de conexão de três fios. Organizador] io-link
Lightbus == de alta velocidade de fibra-óptica de fibra-óptica Fieldbus Livre Fieldbus Comunicação para controle de máquina de alta velocidade Este é um sistema de barramento de fibra óptica desenvolvido por BeckhoffcomUm alto grau de maturidade, as principais características incluem: alta imunidade à interferência eletromagnética, instalação fácil, transmissão de dados muito rápida e cíclica e um alto grau de certeza.
Lon, o padrão de comunicação no campo da automação de edifícios LON (rede operacional local) é um sistema de comunicação com várias conexões de rede para aplicações distribuídas, principalmente no campo da automação comercial de edifícios.
O Modbus Open Fieldbus Modbus é um protocolo de comunicação serial aberto com base em uma estrutura mestre/escravo. O protocolo é amplamente reconhecido porque pode ser implementado com muita facilidade em todos os tipos de interfaces em série.
MP-Bus [Organizador] MP-Bus
O Profibus Profibus DP/FMS está em conformidade com o padrão europeu EN50170 PROFIBUS é um barramento de alta velocidade que é amplamente utilizado para dispositivos periféricos distribuídos (Profibus DP). Além do Profibus DP e FMS, Beckhoff também suporta o protocolo PROFIBUS MC paradirigircomunicação.
A Profinet Industrial Ethernet Solutions do PNO Profinet é o padrão de Ethernet industrial aberto desenvolvido pelo PNO (Organização do Usuário do Profibus), enquanto os padrões de TI reconhecidos internacionalmente, como TCP/IP, são usados para comunicação.
RS232/RS485A solução mais econômica para a redeRS232E o RS485 são as interfaces seriais 'tradicionais' e sempre foram amplamente utilizadas. Os módulos de E/S RS485/RS232 da Beckhoff usam um protocolo de comunicação serial simples e fácil de implementar.
Sercos III O ônibus do campo da engenharia de acionamento, os Sercos foram originalmente desenvolvidos como um sistema de barramento de fibra óptica de alta velocidade para unidades. Graças ao desenvolvimento do acoplador de barramento de Sercos por Beckhoff, algumas das vantagens do barramento Sercos (por exemplo, altas taxas de transferência de dados e tempo de ciclo curto) também podem ser usadas para os periféricos de E/S.
USBA interface USB de alta velocidade para uso laboratorial tornou-se a interface padrão para aplicações no campo da tecnologia PC. Graças à sua alta taxa de transmissão, sua topologia flexível (via hubs integrados) e o acoplador de barramento USB da Beckhoff, o sistema USB pode ser usado como uma alternativa aos fietbuses em aplicações com distâncias curtas.