工业控制计算机总线的应用和实现

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：下面，就以STD总线为例，简述工业控制总线的结构。STD总线简述工业控制的总线协议种类很多，如ISA，EISA，PCI，STD，CAN等，分别适用不同的控制要求和计算机。其中，STD总线是一个通用工业控制的八位微型机总线，它定义了八位微处理器总线标准，可容纳各种八位通用微处理器。图5－23现场总线控制结构另外，目前流行的计算机集成制造系统，其概念是在20世纪70年代由美国学者哈林顿博士提出，随着计算机和信息技术的发展最终得以实施。

（1）什么是总线

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

总线是一类信号线的集合，是模块间传输信息的公共通道，通过它，计算机各部件间可进行各种数据和命令的传送。为使不同供应商的产品间能够互换，给用户更多的选择，总线的技术规范要标准化。

总线的标准制定要经周密考虑，要有严格的规定。总线标准（技术规范）包括以下几部分。

①机械结构规范：模块尺寸、总线插头、总线接插件以及安装尺寸均有统一规定。

②功能规范：总线每条信号线（引脚的名称）、功能以及工作过程要有统一规定。

③电气规范：总线每条信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力等。

下面，就以STD总线为例，简述工业控制总线的结构。

（2）STD总线简述

工业控制的总线协议种类很多，如ISA，EISA，PCI，STD，CAN等，分别适用不同的控制要求和计算机。其中，STD总线是一个通用工业控制的八位微型机总线，它定义了八位微处理器总线标准，可容纳各种八位通用微处理器。

STD总线最早是在1978年由Pro－Log公司作为工业标准发明的，由STDGM制定为STD80规范，随后被批准为国际标准IEEE961。STD80／MPX作为STD80追加标准，支持多主（Multi－Master）系统。STD总线工控机是工业型计算机，STD总线的十六位总线性能满足嵌入式和实时性应用要求，特别是它的小板尺寸、垂直放置无源背板的直插式结构、丰富的工业I／O模板、低成本、低功耗、扩展的温度范围、可靠性和良好的可维护性设计，使其在空间和功耗受到严格限制的、可靠性要求较高的工业自动化领域得到了广泛应用。

STD总线的主要技术特点如下：

①小板结构，高度的模板化；

②严格的标准化，广泛的兼容性；

③面向I／O的设计，适合工业控制应用；

④高可靠性。

STD总线工业控制机的主要功能模板：

①人—机接口模板；

②输入—输出接口模板；

③串行通信接口和工业局域网络功能模板。

（3）总线式工业控制机

总线式工业控制机即依赖某种标准总线，按工业化标准设计，包括主机在内的各种I／O接口功能模板而组成的计算机，如图5－22所示。

图5－22　总线式工业控制机

（4）现场总线控制系统

现场总线控制系统（Field Bus Control System，FCS）是20世纪90年代兴起的迅速得以应用的新型计算机控制系统，已广泛应用在工业生产过程自动化领域，现场总线控制系统是利用现场总线将各智能现场设备，各级计算机和自动化设备互联，形成了一个数字式全分散双向串行传输，多分支结构和多点通信的通信网络。现场总线控制结构如图5－23所示。

图5－22　总线式工业控制机

（4）现场总线控制系统

图5－23　现场总线控制结构

另外，目前流行的计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS），其概念是在20世纪70年代由美国学者哈林顿博士提出，随着计算机和信息技术的发展最终得以实施。尽管目前CIMS工程在企业的推广存在许多困难，但是它确实是企业真正走向现代化的方向。

图5－23　现场总线控制结构

工业控制计算机总线的应用和实现

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