第5章总线式工控机.ppt

第五章总线和总线式工控机,本章要点1.了解总线的概念及分类2.了解PC总线的主要特性3.了解IPC的主要特点4.了解常见的IPC产品5.远程数据采集与控制模块,本章主要内容,引言,5.1总线及其分类,5.2工业控制计算机的总线系统,5.3总线式工业控制计算机,5.5远程数据采集与控制模块,5.4IPC产品简介,引言,2.总线式工业控制计算机的优点：,3.工控机的应用：,1.计算机总线的特点：,设计标准化、生产模块化、维护方便,可靠性高、实时性好、功能丰富、配套完善、扩充灵活、开发周期短,中小型控制系统中担当主要控制装置；作为大型网络控制系统中最基层的一种控制单元。,5.1总线及其分类,5.1.1总线的概念,1.总线的定义,总线是一组信号线的集合，是一种传送规定信息的公共通路，它定义了各引线的信号、电气和机械特性。利用总线可以实现芯片内部、印制电路板各部件之间、机箱内各模板之间、主机与外部设备之间或系统与系统之间的连接与通信。,用户可以依照某种标准总线选择不同生产厂家的各种模板或设备，灵活地构成各种用途的计算机系统。,2.定义总线的目的,生产厂家能按照统一的标准设计制造计算机；,5.1总线及其分类,5.1.2总线的分类,1.片内总线,2.内部总线,在集成电路芯片内部，用来连接各功能单元的信息通路。,内部总线是指总线式计算机系统内部各个功能模板之间的信息通路，通过机箱内的无源底板插槽，完成系统内各插件模板之间的信息传送，因此称为板级总线，也常称为系统总线。,通常意义下的计算机总线概念即是指系统总线。采用系统总线标准设计、组装的计算机模板与设备的兼容性很强。因接插件的机械尺寸、各引脚的信号定义、逻辑关系、时序要求和驱动能力等都遵守统一总线标准。,5.1.2总线的分类,3.外部总线,并行总线的特点是多位数据同时传输，其优点是传输速度快、接口简单；缺点是电缆线数多、成本较高。,计算机系统与系统之间或计算机系统与外设之间的信息通路，常称为通信总线。,串行总线的特点是多位数据一位一位地顺序传输，其优点是电缆线数少、适合于远距离通信；缺点是传输速度慢、接口复杂。,4.现场总线,用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。,5.1.3总线的模板化结构,1.概念,2.常用模板,为了提高计算机系统的通用性、灵活性和扩展性，计算机的各部件采用模板化结构，再通过总线把各模板连接起来，称之为总线的模板化结构。它的核心是设计若干块通用功能模板。,CPU、RAM/ROM、A/D、D/A、DI、DO、PIO(并行输入输出)、SIO(串行输入输出),3.优点,提高了系统的灵活性、通用性、扩展性、可靠性和可维护性。,5.2工控机的系统总线,5.2.1系统总线的简介,1.常见系统总线,PC/AT总线,3.工业控制计算机用系统总线,STD总线,VME总线、MULTIBUS总线、NUBUS总线、UNIBUS总线、FASTBUS总线、FUTUREBUS总线、STD总线、PC总线及PCI总线,PCI总线,2.系统总线功能分类,数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB和电源总线PB,（和）、I/O端口读写（和）等。,5.2.2PC/AT总线简介,1.PC总线,IBMPC总线共有62根引脚线，其CPU是Intel公司准16位的8088或16位的8086，表5-1列出了PC总线的62根引脚分配。其中,电源线和辅助电源线为11根，数据总线为8根，地址总线为20根（寻址能力1M），控制总线为21根，另外还有外态线2根，即I/OCHCK(I/O通道检查)、I/OCHRDY(I/O通道准备好)。,控制总线包括中断请求(IRQ2IRQ7)、DMA请求(DRQ1DRQ3）、DMA响应（）、存储器读写,表5-1,保持原来PC总线的62个引脚信号，以便原先的PC/XT适配器板可以插在AT机的插槽上。同时为使数据总线扩展到16位，地址总线扩展到24位，而增加一个延伸的36引脚插槽。新增加的36个引脚定义列于表5-2，主要包括高位地址线（新增A20A23和重复A17A19，不带锁存）、高位数据线（D8D15）、中断请求(IRQ10IRQ15)、DMA请求（DRQ0、DRQ5DRQ7）、DMA响应（、）、存储器读写（、16MB范围有效）、16位存储器片选（）、16位I/O片选（）等。,5.2.2PC/AT总线简介,2.AT总线,表5-1,5.3总线式工业控制计算机（IPC）,5.3.1IPC的硬件组成,5.3总线式工业控制计算机（IPC）,5.3.2IPC的特点,1.加固型工业机箱,2.工业级抗干扰电源,3.无源总线底板,4.一体化主板,5.多种形式的显示设备,6.电子盘,7.输入/输出模板,8.丰富的控制软件,5.4IPC产品简介,1.机箱,2.底板,3.ISA总线CPU卡,4.PCI总线CPU卡,5.ISA总线I/O卡,6.PCI总线I/O卡,5.4远程数据采集与控制模块,5.4.1模块特点,由于其中内置了微处理器和采用了网络进行数据通信，彻底改变了传统的模拟量I/O、数字量I/O模板的结构方式，大大方便了分散型控制系统的构成。使用远程I/O模块时,每一模块可放在现场一次变送器处，将现场信号转换