Konsep Antarmuka I/O.
Antarmuka I/O adalah sirkuit elektronik (dalam bentuk chip IC atau papan antarmuka), yang terdiri dari sejumlah register khusus dan sirkuit logika kontrol yang sesuai. Ini adalah medium dan jembatan untuk bertukar informasi antara perangkat CPU dan I/O, dan koneksi dan pertukaran data antara CPU dan perangkat eksternal dan memori perlu direalisasikan melalui perangkat antarmuka, yang dikenal sebagai antarmuka I/O, dan yang terakhir dikenal sebagai antarmuka memori. Memori biasanya disinkronkan di bawah kendali CPU, sirkuit antarmuka relatif sederhana; Dan variasi perangkat I / O, sirkuit antarmuka yang sesuai juga berbeda, oleh karena itu, adalah kebiasaan untuk mengatakan bahwa antarmuka hanya mengacu pada antarmuka I / O.
Fungsi Dasar Antarmuka I/O
(1)MelakukanpelabuhanAlamat pemilihan perangkat decoding.
(2)Berikan informasi status perangkat I/O dan decoding perintah ke CPU.
(3)Pengaturan waktu dan kontrol waktu yang sesuai.
(4)Memberikan buffering data yang ditransmisikan untuk menghilangkan perbedaan dalam "waktu" atau kecepatan pemrosesan data antara komputer dan periferal.
(5)Memberikan transformasi kompatibilitas antara komputer dan perangkat periferal sehubungan dengan format informasi. Menyediakanlistrikadaptasi.
(6)Ini juga dapat mewujudkan pertukaran informasi antara CPU dan perangkat periferal dengan mengganggu.
Metode kontrol
(1) Metode permintaan program
Dalam metode ini, CPU menanyakan keadaan saat ini dari periferal yang ditentukan melalui instruksi I/O, dan jika periferal siap, ia melakukan input atau output data; Kalau tidak, CPU menunggu dan menanya secara siklis.
Keuntungan dari metode ini adalah bahwa strukturnya sederhana, hanya sejumlah kecilperangkat kerasSirkuit dapat, kerugiannya adalah bahwa kecepatan CPU jauh lebih tinggi daripada periferal, jadi biasanya dalam keadaan menunggu, efisiensi kerja sangat rendah.
(2) Metode pemrosesan interupsi
Dengan cara ini, CPU tidak lagi menunggu pasif, tetapi dapat menjalankan program lain, setelah periferal siap untuk pertukaran data, ia dapat mengajukan permintaan layanan ke CPU, jika CPU menanggapi permintaan tersebut, ia akan berhenti sementara untuk sementara waktu akan berhenti sementara Eksekusi program saat ini, pergi ke pelaksanaan program layanan yang sesuai dengan permintaan, dan kemudian lanjutkan pelaksanaan program yang telah terganggu setelah penyelesaian program asli.
Keuntungan dari pemrosesan interupsi sudah jelas, tetapi tidak hanya menyelamatkan CPU dari menanyakan status periferal dan menunggu periferal siap untuk menghabiskan waktu untuk meningkatkan efisiensi CPU, tetapi juga untuk memenuhi persyaratan waktu nyata dari periferal. Namun, perlu untuk menetapkan nomor permintaan interupsi dan program layanan interupsi yang sesuai untuk setiap perangkat I/O, dan di samping itu, interupsipengontrol(Chip antarmuka I/O) diperlukan untuk mengelola permintaan interupsi yang dibuat oleh perangkat I/O, seperti mengatur topeng interupsi, prioritas permintaan interupsi, dan sebagainya.
Selain itu, kerugian dari metode pemrosesan interupsi adalah bahwa setiap transmisi karakter harus terganggu untuk memulai pengontrol interupsi, tetapi juga untuk mempertahankan dan memulihkan adegan untuk melanjutkan pelaksanaan program asli, beban kerja sangat besar , sehingga jika sejumlah besar pertukaran data diperlukan, kinerja sistem akan sangat rendah.
(3) DMAMetode transfer (akses memori langsung)
Salah satu fitur DMA yang paling jelas adalah tidak menggunakan perangkat lunak tetapi pengontrol khusus untuk mengontrol pertukaran data antara memori dan periferal, tanpa intervensi CPU, sangat meningkatkan efisiensi CPU.
Sebelum transfer data DMA, pengontrol DMA berlaku untuk kontrol bus ke CPU, dan CPU menyerahkan kontrol jika diizinkan untuk melakukannya. Oleh karena itu, kontrol bus dipegang oleh pengontrol DMA selama pertukaran data, dan pada akhir transfer, pengontrol DMA mengembalikan kontrol bus kembali ke CPU.
(4) Metode transfer tanpa syarat
(5) metode saluran I/O
(6) Metode prosesor I/O
Kontrol industriJaringan
IndustriJaringan kontrol umumnya adalah jaringan area lokal (LAN), yang umumnya berfungsi dalam kisaran beberapa kilometer. Ini menghubungkan perangkat pengukuran dan kontrol yang didistribusikan di sekitar fasilitas produksi ke dalam sistem otomasi dengan fungsi yang berbeda. Jaringan kontrol ditemukan di pabrik produksi, jalur perakitan, rumah kaca, depot biji -bijian, bendungan, terowongan, berbagai sistem kontrol lalu lintas, bangunan, militer, pemadam kebakaran, lingkunganpengujian, bangunan dan rumah.
Node jaringan kontrol industri
Node dari jaringan kontrol industri sebagian besar adalah perangkat pengukuran dengan komputasi dankomunikasikemampuan. Mereka mungkin memilikitertanamCPU, tetapi fungsinya relatif tunggal, daya komputasi mungkin jauh lebih sedikit daripada PC biasa, tidak ada keyboard, tampilan dan antarmuka interaksi manusia-komputer lainnya. Beberapa bahkan tidak memiliki CPU,Mikrokontroler, hanya dengan yang sederhanaantarmuka komunikasi, seperti sakelar batas, sakelar induktif dan jenis sakelar lainnya,fotoelektrik, suhu, tekanan, aliran, level dan jenis lainnyasensor, pemancar, berbagai perangkat akuisisi data dan sebagainya.
Mengontrol tugas jaringan dan lingkungan kerja
Jaringan kontrol industri untuk menghadapi produksi industri gangguan elektromagnetik yang kuat, menghadapi berbagaimekanisGetaran, menghadapi lingkungan kerja lapangan yang dingin dan panas, untuk pergi ke jaringan kontrol dapat beradaptasi dengan lingkungan kerja yang keras ini. Selain itu, peralatan kontrol diri sangat bervariasi, realisasi interkoneksi dan interoperabilitas jaringan kontrol seringkali sangat sulit.
Kontrol jaringan persyaratan waktu nyata
Jaringan kontrol harus memenuhi persyaratan kontrol real-time. Kontrol real-time dari variabel data tertentu sering membutuhkan penyegaran yang akurat dan teratur, peran kontrol harus diselesaikan dalam batas waktu tertentu, atau tindakan kontrol terkait harus diselesaikan sesuai dengan urutan masalah yang ditentukan.
Klasifikasi Antarmuka Lapangan
Berdasarkan karakteristik jaringan kontrol ini, berbagai antarmuka harus memastikan bahwa memenuhi persyaratan jaringan kontrol. Saat ini, ada empat jenis antarmuka di bidang industri:
(1) Platform Relevansi Protokol Umum: OPC / DDE
OPC diusulkan untuk tujuan menstandarkan antarmuka perangkat lunak antara perangkat dan aplikasi dari berbagai penyediaanvendordan membuat pertukaran data di antara mereka lebih sederhana. Akibatnya, dimungkinkan untuk memberi pengguna komponen perangkat lunak kontrol proses yang dapat dikombinasikan secara bebas dan digunakan tanpa mengandalkan bahasa pengembangan dan lingkungan pengembangan tertentu.
(2) Protokol komunikasi platform-independen: Modbus, Profibus
Protokol Modbus adalah bahasa universal yang digunakan dalam pengontrol elektronik. Melalui protokol ini, pengontrol berkomunikasi satu sama lain, pengontrol melalui jaringan (misalnyaEthernet) dan perangkat lainnya. Ini telah menjadi standar industri yang umum. Profibus, standar fieldbus internasional, terbuka, independen produsen, memungkinkan perangkat kontrol dari berbagai produsen untuk dihubungkan ke jaringan industri untuk pemantauan dan kontrol terpusat. Kecepatan transmisi Profibus dapat dipilih dari 9.6kbaud ke 12MBAUD dan semua perangkat yang terhubung ke bus harus diatur ke kecepatan yang sama ketika sistem bus diaktifkan. Banyak digunakan dalam otomatisasi manufaktur, otomatisasi industri proses dan bangunan, transportasi dan daya dan area otomatisasi lainnya. profibus adalah fieldbusteknologiUntuk pemantauan tingkat lantai otomatisasi pabrik dan komunikasi dan kontrol data tingkat perangkat.
(3) Protokol Hak Milik Platform-Independen: Sebagian besarDCSProtokol, Protokol Ethernet Industri
(4) Protokol Khusus:Pemrogramanport, cetak port, dan cara khusus lainnya untuk mendapatkan perjanjian
Protokol komunikasi transmisi industri lebih bervariasi terutama karena warisan historis dan monopoli buatan. Meskipun masih ada sejumlah besar standar Fieldbus, tetapi tidak ada standar yang lebih vital daripada Ethernet industri.
Ringkasan berbagai fieldbus/protokol/antarmuka
NamaOtomatisasi IndustriBus/Protokol/Antarmuka Identifikasi Karakteristik Deskripsi Pendahuluan
Bus Sensor/Aktuator ASI untuk Level Kontrol yang lebih rendah as-antarmuka digunakan untuk menghubungkan sensor dan aktuator ke tingkat kontrol atas dengan kabel yang sederhana dan ekonomis. Antarmuka AS mematuhi Standar Internasional EN 50295 dan IEC 62026-2. As-interface (as-i=Actuator/Sensor Interface) adalah skema komunikasi FieldBus untuk menghubungkan aktuator dan sensor. Organizer] Asi Interfaces/Protocols/Spesifikasi
Bacnet ==Building Automation Control Jaringan Jaringan Komunikasi Komunikasi Kontrol Otomasi BangunanJaringan【Atur】 Otomatisasi Industri Protokol Komunikasi Otomasi Bangunan: Bacnet
CanopenBus multi-master untuk aktuator/sensor penggunaan bandwidth bus yang efektif memungkinkan Canopen untuk mencapai waktu respons sistem yang pendek pada tingkat data yang relatif rendah. Keuntungan utama dari bus CAN adalah: keamanan data tinggi dan kemampuan untuk mempertahankan kemampuan multi-master.
CC-Link Fieldbus untuk pasar Asia CC-Link (Tautan Kontrol & Komunikasi) adalah sistem bus terbuka untuk komunikasi antara tingkat kontrol dan tingkat Fieldbus, terutama di wilayah Asia.
ControlNet Standardized FieldBus ControlNet adalah sistem fieldbus standar terbuka. Protokol bus memungkinkan data siklik dan asiklik ditukar dengan bus secara bersamaan tanpa saling mengganggu.
Standar Komunikasi DALI untuk otomatisasi bangunan Standar DALI (IEC 60929) adalah protokol spanning pabrikan yang bertujuan untuk memastikan interoperabilitas ballast elektronik dalam aplikasi pencahayaan. Standar baru ini digunakan untuk menggantikan antarmuka 1-10 v dimmer. DigitalDapat dialamatkanPeneranganAntarmuka (DALI) adalah standar otomatisasi bangunan untuk kontrol digital ballast elektronik. Dali digunakan sebagai subsistem, misalnya untuk pencahayaan, tirai atau kontrol suhu, dan berkomunikasi langsung dengan sistem manajemen bangunan. Bus Otomasi Industri untuk Otomasi Bangunan - Antarmuka Pencahayaan: Dali
DeviceNet Device Bus dengan Can Technology DeviceNet adalah sistem bus sensor/aktuator yang berasal dari AS, tetapi sekarang semakin banyak digunakan di Eropa dan Asia. DeviceNet didasarkan pada bus CAN (Controller Area Net).
DMX EIB Standar komunikasi di bidang otomatisasi bangunan EIB (bus instalasi Eropa) adalah sistem bus untuk membangun kabel, yang banyak digunakan terutama di Eropa.
Enoceanadalah teknologi nirkabel bebas perawatan, bebas baterai, dan bebas kabel. Ini terutama digunakan dalam otomatisasi bangunan: modul perangkat yang berbeda (misalnya sakelar lampu) tertanam dengan dukungan Enocean. Maka perangkat dapat dikontrol oleh pengontrol. Otomatisasi Industri Protokol Nirkabel Otomasi Bangunan: Enocean
EtherCat == Ethernet Ethernet Fieldbus EtherCat berkecepatan tinggi (EthernetOtomatisasi KontrolTeknologi) adalah solusi Ethernet untuk otomatisasi industri yang ditandai dengan kinerja tinggi dan operasi yang mudah.
Solusi Ethernet/IP Industri Ethernet dari ODVA Ethernet/IP adalah standar Ethernet industri yang dikembangkan oleh ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) dan didasarkan pada standar Ethernet TCP/IP dan UDP/IP.
Ethernet TCP/IP Network Bus Ethernet adalah standar penting di sektor kantor. Banyak keunggulan Ethernet, seperti laju transmisi yang tinggi, integrasi sederhana ke dalam jaringan yang ada, berbagai layanan, dan berbagai antarmuka, juga tercermin dalam produk Ethernet dari Beckhoff.
Fias fias == fidelio antarmuka dan spesifikasi aplikasi == (estimasi) ** f ** idelio** i ** nterface** A ** PPLICATION ** S ** FIAS Penyiak (Antarmuka Fidelio dan Spesifikasi Aplikasi) adalah antarmuka terkemuka dunia untuk perangkat lunak manajemen perhotelan. Penyelenggara] Otomatisasi Industri Otomatisasi Bangunan Antarmuka Perangkat Lunak Manajemen Hotel: FIAS dan Fidelio
FIPIO WorldFIP yang sesuai dengan Fieldbus FIP mematuhi standar Eropa EN 50170 dan didukung oleh produsen independen dari Organisasi Fieldbus WorldFIP. Kinerja bus dapat disesuaikan dengan aplikasi spesifik melalui pertukaran variabel dan informasi siklik dan non-siklik.
IEEE 1588 Interbus Interbus, diperkenalkan ke pasar pada tahun 1987 Interbus Fieldbus ditandai dengan konfigurasi yang mudah, kecepatan tinggi dan keandalan. Protokol komunikasi register Sistem Master/Slave ini dapat meningkatkan efisiensi komunikasi siklik.
[Organizer] Fieldbus: Interbus
IO-Link IO-Link dengan sempurna menstandarkan berbagai antarmuka yang diperlukan untukSistem Kontroldan pemrosesan alat. IO-Link memungkinkan sensor dan aktuator untuk dihubungkan ke lapisan kontrol menggunakan metode koneksi titik-ke-titik yang ekonomis. Sebagai antarmuka terbuka, IO-Link dapat diintegrasikan ke dalam semua sistem Fieldbus yang umum digunakan. Sistem IO-Link terdiri dari perangkat IO-link seperti sensor, aktuator atau kombinasi keduanya. Mereka menggunakan teknologi koneksi tiga kawat tradisional. Organizer] io-link
Lightbus == Fieldbus fieldbus fieldbus fieldbus berkecepatan tinggi berkecepatan tinggi komunikasi fieldbus untuk kontrol mesin berkecepatan tinggi Ini adalah sistem bus serat optik yang dikembangkan oleh BeckhoffdenganTingkat kematangan yang tinggi, fitur utama meliputi: kekebalan tinggi terhadap gangguan elektromagnetik, pemasangan yang mudah, transmisi data yang sangat cepat dan siklik dan tingkat kepastian yang tinggi.
LON Standar komunikasi di bidang Lon Automation Building (jaringan operasi lokal) adalah sistem komunikasi dengan beberapa koneksi jaringan untuk aplikasi terdistribusi, terutama di bidang otomatisasi bangunan komersial.
Modbus Open Fieldbus Modbus adalah protokol komunikasi serial terbuka berdasarkan struktur master/slave. Protokol diakui secara luas karena dapat diimplementasikan dengan sangat mudah pada semua jenis antarmuka serial.
Mp-bus [organizer] mp-bus
Profibus Profibus DP/FMS sesuai dengan Standar Eropa EN50170 Profibus adalah bus berkecepatan tinggi yang banyak digunakan untuk perangkat periferal terdistribusi (Profibus DP). Selain Profibus DP dan FMS, Beckhoff juga mendukung protokol MC Profibusmenyetirkomunikasi.
Solusi Ethernet Industri Profinet dari PNO Profinet adalah standar Ethernet industri terbuka yang dikembangkan oleh PNO (Organisasi Pengguna Profibus), sementara standar TI yang diakui secara internasional seperti TCP/IP digunakan untuk komunikasi.
RS232/RS485Solusi yang paling hemat biaya untuk jaringanRS232dan RS485 adalah antarmuka serial 'tradisional' dan selalu banyak digunakan. Modul I/O RS485/RS232 Beckhoff menggunakan protokol komunikasi serial sederhana yang mudah diimplement.
Sercos III Bus dari bidang rekayasa drive, SERCOS awalnya dikembangkan sebagai sistem bus serat optik berkecepatan tinggi untuk drive. Berkat pengembangan SERCOS Bus Coupler oleh Beckhoff, beberapa keunggulan bus Sercos (mis. Laju transfer data yang tinggi dan waktu siklus pendek) sekarang juga dapat digunakan untuk periferal I/O.
USBAntarmuka berkecepatan tinggi USB untuk penggunaan laboratorium telah menjadi antarmuka standar untuk aplikasi di bidang teknologi PC. Berkat tingkat transmisi yang tinggi, topologi fleksibelnya (melalui hub terintegrasi) dan coupler bus USB dari Beckhoff, sistem USB dapat digunakan sebagai alternatif untuk fieldbus dalam aplikasi dengan jarak pendek.