工业控制常用的接口协议大年夜全_总线_接口

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I/O接口观点

I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式涌现 ),其内有多少专用寄存器和相应的掌握逻辑电路构成。
它是CPU和I/O设备之间交流信息的媒介和桥梁。
CPU与外部设备、存储器的连接和数据交流都须要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。
存储器常日在CPU的同步掌握下事情，接口电路比较大略；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习气上说到接口只是指I/O接口。

工业控制常用的接口协议大年夜全_总线_接口工业控制常用的接口协议大年夜全_总线_接口科学

I/O接口基本功能

（图片来自网络侵删）

（1）进行端口地址译码设备选择。

（2）向CPU供应I/O设备的状态信息和进行命令译码。

（3）进行定时和相应时序掌握。

（4）对传送数据供应缓冲，以肃清打算机与外设在“定时”或数据处理速率上的差异。

（5）供应打算机与外设间有关信息格式的相容性变换。
供应有关电气的适配

（6）还可以中断办法实现CPU与外设之间信息的交流。

掌握办法

（1）程序查询办法

这种办法下，CPU通过I/O指令讯问指定外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行数据的输入或输出，否则CPU等待，循环查询。

这种办法的优点是构造大略，只须要少量的硬件电路即可，缺陷是由于CPU的速率远远高于外设，因此常日处于等待状态，事情效率很低

（2）中断处理办法

在这种办法下，CPU不再被动等待，而是可以实行其他程序，一旦外设为数据交流准备就绪，可以向CPU提出做事要求，CPU如果相应当要求，便暂时停滞当出路序的实行，转去实行与该要求对应的做事程序，完成后，再连续实行原来被中断的程序。

中断处理办法的优点是显而易见的，它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的韶光，提高了CPU的事情效率，还知足了外设的实时哀求。
但须要为每个I/O设备分配一个中断要求号和相应的中断做事程序，此外还须要一个中断掌握器（I/O接口芯片）管理I/O设备提出的中断要求，例如设置中断屏蔽、中断要求优先级等。

此外，中断处理办法的缺陷是每传送一个字符都要进行中断，启动中断掌握器，还要保留和规复现场以便能连续原程序的实行，花费的事情量很大，这样如果须要大量数据交流，系统的性能会很低。

（3）DMA（直接存储器存取）传送办法

DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采取一个专门的掌握器来掌握内存与外设之间的数据互换，无须CPU参与，大大提高CPU的事情效率。

在进行DMA数据传送之前，DMA掌握器会向CPU申请总线掌握权，CPU如果许可，则将掌握权交出，因此，在数据交流时，总线掌握权由DMA掌握器节制，在传输结束后，DMA掌握器将总线掌握权交还给CPU。

（4）无条件传送办法

（5）I/O通道办法

（6）I/O处理机办法

工业掌握网络

工业掌握网络一样平常为局域网，浸染范围一样平常在几km之内。
将分布在生产装置周围的测控设备连接为功能互异的自动化系统。
掌握网络遍布在工厂的生产车间、装置流水线、温室、粮库、堤坝、隧道、各种交通管系统、建筑、军工、消防、环境检测、楼宇家居等处。

工业掌握网络的节点

工业掌握网络的节点大都是具有打算与通信能力的丈量设备。
它们可能具有嵌入式CPU，但功能比较单一，其打算能力大概远不及普通PC，也没有键盘、显示等人机交互接口。
有的乃至不带CPU、单片机，只带有大略的通信接口，例如限位开关、感应开关等各种开关，光电、温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器，各种数据采集装置等等。

掌握网络的任务与事情环境

工业掌握网络要面临工业生产的强电磁滋扰，面临各种机器振动，面临寒冷酷暑的野外事情环境，要去掌握网络能适应这种恶劣的事情环境。
其余，自控设备千差万别，实现掌握网络的互联与互操作每每十分困难。

掌握网络的实时性哀求

掌握网络必须知足对掌握的实时性哀求。
实时掌握对某些变量的数据每每哀求准确定时刷新，掌握浸染必须在一定时限内完成，或者干系的掌握动作一定要按事变规定的先后顺序完成[1]。

现场接口分类

基于掌握网络的这些特点，个中的各种接口必须担保知足掌握网络的哀求。
目前工业现场的接口种类有以下四类[2]：

（1）平台干系性通用协议：OPC/ DDE

OPC 是为了不同供应厂商的设备和运用程序之间的软件接口标准化，使其间的数据交流更加大略化的目的而提出的。
作为结果，从而可以向用户供应不依赖于特定开拓措辞和开拓环境的可以自由组合利用的过程掌握软件组件产品。

（2）平台无关性通讯协议：ModBus、ProfiBus

Modbus 协议是运用于电子掌握器上的一种通用措辞。
通过此协议，掌握器相互之间、掌握器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。
它已经成为一通用工业标准。
有了它，不同厂商生产的掌握设备可以连成工业网络，进行集中监控。
Profibus，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。
Profibus 传送速率可在 9．6kbaud～12Mbaud 范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置该当被设成相同的速率。
广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。
Profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与掌握的现场总线技能。

（3）平台无关专有协议：大部分DCS协议、工业以太网协议

（4）分外协议：编程口、打印口等分外办法取得的协议

工业传输通讯的协议种类较多紧张有历史遗留和人为垄断两方面的缘故原由。
虽然目前还有大量的现场总线标准，但没有任何一种标准比工业以太网更具生命力[2]。

各种现场总线/协议/接口总结[3]

工业自动化总线/协议/接口的名称

标识

特点简介

解释

ASI

用于下位掌握级的传感器/实行器总线 AS-interface 用于将传感器和实行器连接至上位掌握层，布线大略、经济。
AS interface 符合国际标准EN 50295 和IEC 62026-2 标准。
AS-Interface（AS-i = 实行器/传感器接口）是用于连接实行器和传感器的现场总线通讯方案。

【整理】ASI接口/协议/规范

BACnet==楼宇自动掌握网络数据通讯协议

Building Automation Control Network

【整理】工业自动化之楼宇自动化之通讯协议：BACnet

CANopen

用于实行器/传感器领域的多主站总线对总线带宽的有效利用使得CANopen能够在数据传输速率相对较低的情形下实现较短的系统相应韶光。
CAN 总线的主要优点有：数据安全性高，能够保留多主站能力。

CC-Link

紧张针对亚洲市场的现场总线CC-Link（Control & Communication Link，掌握与通信链路）是一种开放式总线系统，用于掌握级和现场总线级之间的通讯，运用范围紧张为亚洲地区。

ControlNet

标准化现场总线ControlNet 是一种开放式标准现场总线系统。
该总线协议许可循环数据和非循环数据同时通过总线进行交流，而两者之间互不影响。

DALI

楼宇自动化领域的通讯标准 DALI 标准（IEC60929）是一种超过厂商的协议，其目的是在照明运用中确保电子镇流器的互用性。
这个新标准用于替代1-10V调光器接口。
数字可寻址照明接口（DALI，Digital Addressable Lighting Interface）是一种楼宇自动化标准，用于电子镇流器的数字掌握。
DALI 作为一种子系统利用，例如照明、百叶帘或温度掌握，可直接与楼宇管理系统进行通讯。

【整理】工业自动化总线之楼宇自动化之照明接口：DALI

DeviceNet

采取CAN技能的设备总线DeviceNet 是一种传感器/实行器总线系统，起源于美国，但现在在欧洲和亚洲地区也得到越来越多的运用。
DeviceNet 基于CAN（Controller Area Net，掌握器局域网）总线。

DMX

EIB

楼宇自动化领域的通讯标准EIB（European Installation Bus，欧洲安装总线）是一种用于楼宇布线的总线系统，紧张在欧洲地区广泛运用。

EnOcean

免掩护、无需电池、无需接线是一种无线技能。
紧张用于楼宇自动化：不同的设备模块（比如一个灯的开关）内嵌了EnOcean支持。
则就可以通过掌握器掌握该设备。

【整理】工业自动化之楼宇自动化之无线协议：EnOcean

EtherCAT==高速实时以太网现场总线

EtherCAT（Ethernet Control Automation Technology，用于掌握和自动化技能的以太网）是用于工业自动化的以太网办理方，具有性能精良和操作大略等特点。

EtherNet/IP

来自ODVA 的工业以太网办理方案Ethernet/IP 是由ODVA（Open DeviceNet Vendor Association，开放式设备网络供货商协会）制订的工业以太网标准，它以Ethernet TCP/IP 和UDP/IP 标准为根本。

Ethernet TCP/IP

网络总线以太网是办公领域的一项主要标准，以太网所具备的很多优点，如传输速率高、与现有网络的集成大略、做事范围广以及接口种类多等，在Beckhoff 的以太网产品中也得到充分表示。

FIAS

FIAS==Fidelio接口和运用规范==（估计是）Fidelio Interface Application Specification FIAS（Fidelio接口和运用规范）是天下领先的酒店管理软件的接口。

【整理】工业自动化之楼宇自动化之酒店管理软件的接口：FIAS和Fidelio

Fipio

符合WorldFIP 标准的现场总线FIP 符合欧洲标准EN 50170，并受到来自WorldFIP 现场总线组织的独立制造商支持。
通过周期性和非周期性的变量和信息交流，能够根据详细的运用调度总线性能

IEEE 1588

InterBus

Interbus，于1987年进入市场interbus 现场总线具有组态方便、速率快、可靠性高特点。
这种主/从站系统的移位寄存器通信协议可提高循环通信的效率。

【整理】现场总线：InterBus

IO-Link

IO-Link完美地将掌握系统和工具加工所需的不同接口实现了标准化。
IO-Link 可利用经济的点对点连接方法将传感器和实行器连接至掌握层。
作为一种开放式接口，IO-Link 可集成于所有常用的现场总线系统中。
IO-Link 系统由IO-Link 设备组成，如传感器、实行器或两者的结合。
它们采取的是传统的三线制连接技能。

【整理】IO-Link

LightBus==高速光纤现场总线

无滋扰现场总线通讯，用于高速机器掌握这是由Beckhoff 公司开拓的一种光纤总线系统，具有很高的成熟度，紧张特点包括：抗电磁滋扰性强、安装简便，数据传输速率非常快并具循环性和高度确定性。

LON

楼宇自动化领域的通讯标准LON（Local Operating Network，局域操作网络）是一种能够进行多网络连接的通讯系统，用于分布式运用，紧张用于商业楼宇的自动化运用领域。

Modbus

开放式现场总线Modbus 是一种基于主/从站构造的开放式串行通讯协议。
由于该协议可以非常轻松地在所有类型的串行接口上实行，因此得到了广泛认可。

MP-Bus

【整理】MP-Bus

Profibus

PROFIBUS DP/FMS 符合欧洲标准EN50170PROFIBUS 作为一种高速总线，被广泛应用于分布式外围设备（PROFIBUS DP）。
除了PROFIBUS DP 和FMS 之外，Beckhoff还支持用于驱动器通讯的PROFIBUS MC协议

PROFINET