工業控制中常用的協議，超級全

控制對方鍵盤是什麼協議

I/O介面概念

I/O介面是一電子電路（以IC晶片或介面板形式出現 ），其內有若干專用暫存器和相應的控制邏輯電路構成。它是CPU和I/O裝置之間交換資訊的媒介和橋樑。CPU與外部裝置、儲存器的連線和資料交換都需要透過介面裝置來實現，前者被稱為I/O介面，而後者則被稱為儲存器介面。儲存器通常在CPU的同步控制下工作，介面電路比較簡單；而I/O裝置品種繁多，其相應的介面電路也各不相同，因此，習慣上說到介面只是指I/O介面。

I/O介面基本功能

（1）進行埠地址譯碼裝置選擇。

（2）向CPU提供I/O裝置的狀態資訊和進行命令譯碼。

（3）進行定時和相應時序控制。

（4）對傳送資料提供緩衝，以消除計算機與外設在“定時”或資料處理速度上的差異。

（5）提供計算機與外設間有關資訊格式的相容性變換。提供有關電氣的適配

（6）還可以中斷方式實現CPU與外設之間資訊的交換。

控制方式

（1）程式查詢方式

這種方式下，CPU透過I/O指令詢問指定外設當前的狀態，如果外設準備就緒，則進行資料的輸入或輸出，否則CPU等待，迴圈查詢。

這種方式的優點是結構簡單，只需要少量的硬體電路即可，缺點是由於CPU的速度遠遠高於外設，因此通常處於等待狀態，工作效率很低

（2）中斷處理方式

在這種方式下，CPU不再被動等待，而是可以執行其他程式，一旦外設為資料交換準備就緒，可以向CPU提出服務請求，CPU如果響應該請求，便暫時停止當前程式的執行，轉去執行與該請求對應的服務程式，完成後，再繼續執行原來被中斷的程式。

中斷處理方式的優點是顯而易見的，它不但為CPU省去了查詢外設狀態和等待外設就緒所花費的時間，提高了CPU的工作效率，還滿足了外設的實時要求。但需要為每個I/O裝置分配一箇中斷請求號和相應的中斷服務程式，此外還需要一箇中斷控制器（I/O介面晶片）管理I/O裝置提出的中斷請求，例如設定中斷遮蔽、中斷請求優先順序等。

此外，中斷處理方式的缺點是每傳送一個字元都要進行中斷，啟動中斷控制器，還要保留和恢復現場以便能繼續原程式的執行，花費的工作量很大，這樣如果需要大量資料交換，系統的效能會很低。

（3）DMA（直接儲存器存取）傳送方式

DMA最明顯的一個特點是它不是用軟體而是採用一個專門的控制器來控制記憶體與外設之間的資料交流，無須CPU介入，大大提高CPU的工作效率。

在進行DMA資料傳送之前，DMA控制器會向CPU申請匯流排控制 權，CPU如果允許，則將控制權交出，因此，在資料交換時，匯流排控制權由DMA控制器掌握，在傳輸結束後，DMA控制器將匯流排控制權交還給CPU。

（4）無條件傳送方式

（5）I/O通道方式

（6）I/O處理機方式

工業控制網路

工業控制網路一般為區域網，作用範圍一般在幾km之內。將分佈在生產裝置周圍的測控裝置連線為功能各異的自動化系統。控制網路遍佈在工廠的生產車間、裝配流水線、溫室、糧庫、堤壩、隧道、各種交通管系統、建築、軍工、消防、環境檢測、樓宇家居等處。

工業控制網路的節點

工業控制網路的節點大都是具有計算與通訊能力的測量裝置。它們可能具有嵌入式CPU，但功能比較單一，其計算能力也許遠不及普通PC，也沒有鍵盤、顯示等人機互動介面。有的甚至不帶CPU、微控制器，只帶有簡單的通訊介面，例如限位開關、感應開關等各類開關，光電、溫度、壓力、流量、物位等各種感測器、變送器，各種資料採集裝置等等。

控制網路的任務與工作環境

工業控制網路要面臨工業生產的強電磁干擾，面臨各種機械振動，面臨嚴寒酷暑的野外工作環境，要去控制網路能適應這種惡劣的工作環境。另外，自控裝置千差萬別，實現控制網路的互聯與互操作往往十分困難。

控制網路的實時性要求

控制網路必須滿足對控制的實時性要求。實時控制對某些變數的資料往往要求準確定時重新整理，控制作用必須在一定時限內完成，或者相關的控制動作一定要按事項規定的先後順序完成［1］。

現場介面分類

基於控制網路的這些特點，其中的各種介面必須保證滿足控制網路的要求。目前工業現場的介面種類有以下四類［2］：

（1）平臺相關性通用協議：OPC/ DDE

OPC 是為了不同供應廠商的裝置和應用程式之間的軟體介面標準化，使其間的資料交換更加簡單化的目的而提出的。作為結果，從而可以向用戶提供不依靠於特定開發語言和開發環境的可以自由組合使用的過程控制軟體元件產品。

（2）平臺無關性通訊協議：ModBus、ProfiBus

Modbus 協議是應用於電子控制器上的一種通用語言。 透過此協議，控制器相互之間、控制器經由網路（例如乙太網）和其它裝置之間可以通訊。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制裝置可以連成工業網路，進行集中監控。Profibus，是一種國際化、開放式、不依賴於裝置生產商的現場匯流排標準。 Profibus 傳送速度可在 9．6kbaud～12Mbaud 範圍內選擇且當匯流排系統啟動時， 所有連線到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用於製造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。Profibus是一種用於工廠自動化車間級監控和現場裝置層資料通訊與控制的現場匯流排技術。

（3）平臺無關專有協議：大部分DCS協議、工業乙太網協議

（4）特殊協議：程式設計口、列印口等特殊方式取得的協議

工業傳輸通訊的協議種類較多主要有歷史遺留和人為壟斷兩方面的原因。雖然目前還有大量的現場匯流排標準，但沒有任何一種標準比工業乙太網更具生命力［2］。

各種現場匯流排/協議/介面總結［3］

比如：

Beckhoff的CX9000透過匯流排耦合器可以接出去多種匯流排：

EtherCAT可以整合很多現場匯流排：

類似的擴充套件其他匯流排的實物圖是：

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