I/Oインターフェイスの概念
I/Oインターフェイスは、電子回路（ICチップまたはインターフェイスボードの形式）であり、多くの特殊なレジスタと対応する制御ロジック回路で構成されています。これは、CPUとI/Oデバイス間の情報を交換するための媒体とブリッジであり、CPUと外部デバイスとメモリ間の接続とデータ交換は、I/Oインターフェイスとして知られているインターフェイスデバイスを介して実現する必要があります。後者はメモリインターフェイスとして知られています。メモリは通常、CPUの制御下で同期されます。インターフェイス回路は比較的単純です。 I / Oデバイスの品種では、対応するインターフェイス回路も異なります。したがって、インターフェイスはI / Oインターフェイスのみを指すと言うのが慣習です。
I/Oインターフェイス基本関数
(1)実行するポートデコードデバイスの選択をアドレス。
(2)I/Oデバイスステータス情報とCPUへのコマンドデコードを提供します。
(3)タイミングと対応するタイミング制御。
(4)コンピューターと周辺機器の間の「タイミング」またはデータ処理速度の違いを排除するために、送信データのバッファリングを提供します。
(5)情報形式に関して、コンピューターと周辺のデバイス間の互換性の変換を提供します。提供する電気適応。
(6)また、中断することにより、CPUと末梢デバイス間の情報の交換を実現できます。
制御方法
（1）プログラムクエリメソッド
この方法では、CPUはI/O命令を介して指定された周辺の現在の状態を要求し、周辺機器の準備ができた場合、データの入力または出力を実行します。それ以外の場合は、CPUが周期的に待機し、質問します。
この方法の利点は、構造が単純であり、ほんの少数であることですハードウェア回路は、CPUの速度が周辺よりもはるかに高いため、通常は待機状態では、作業効率が非常に低いことです。
（2）割り込み処理方法
このように、CPUはパッシブ待機ではなくなりましたが、周辺機器がデータ交換の準備ができたら、CPUにサービス要求を提出することができます。現在のプログラムの実行は、リクエストに対応するサービスプログラムの実行に移動し、元のプログラムの完了後に中断されたプログラムの実行を継続します。
割り込み処理の利点は明らかです。それは、CPUが周辺のステータスを照会し、周辺機器がCPUの効率を改善するために時間を費やす準備ができているのを待つだけでなく、リアルタイムの要件を満たすために節約するだけでなく、周辺。ただし、I/Oデバイスごとに割り込み要求番号と対応する割り込みサービスプログラムを割り当てる必要があります。コントローラ（I/Oインターフェイスチップ）は、I/Oデバイスによって行われた割り込みマスクの設定、割り込み要求の優先度などなど、I/Oデバイスによって作成された割り込み要求を管理するために必要です。
さらに、割り込み処理方法の欠点は、キャラクターのすべての送信を中断して中断コントローラーを起動するだけでなく、元のプログラムの実行を継続するためにシーンを保持および復元する必要があることです。ワークロードは非常に大きいことです。 、そのため、多数のデータ交換が必要な場合、システムのパフォーマンスは非常に低くなります。
(3) DMA（直接メモリアクセス）転送方法
DMAの最も明白な機能の1つは、CPUの介入なしに、メモリと周辺機器の間のデータ交換を制御するためにソフトウェアではなく専門的なコントローラーを使用して、CPUの効率を大幅に改善することです。
DMAデータ転送の前に、DMAコントローラーはCPUへのバス制御を適用し、CPUは許可されている場合はコントロールを担当します。したがって、バス制御はデータ交換中にDMAコントローラーによって保持され、転送の終了時に、DMAコントローラーはバスコントロールをCPUに戻します。
（4）無条件転送方法
（5）I/Oチャネルメソッド
（6）I/Oプロセッサメソッド
産業管理ネットワーク
産業コントロールネットワークは一般にローカルエリアネットワーク（LAN）であり、一般に数キロメートルの範囲内で機能します。生産施設を中心に分散した測定デバイスと、さまざまな機能を備えた自動化システムに接続します。制御ネットワークは、生産プラント、組立ライン、温室、穀物デポ、ダム、トンネル、さまざまな交通規制システム、建物、軍事、消防、環境にありますテスト、建物と家。
産業制御ネットワークのノード
産業制御ネットワークのノードは、ほとんどがコンピューティングを備えた測定デバイスであり、コミュニケーション機能。彼らは持っているかもしれません埋め込みCPUですが、関数は比較的単一であり、そのコンピューティング能力は通常のPCよりもはるかに少ない場合があり、キーボード、ディスプレイ、その他のヒューマンコンピューターの相互作用インターフェイスはありません。 CPUを持っていない人もいます、マイクロコントローラー、シンプルでのみ通信インターフェイス、制限スイッチ、誘導スイッチ、その他の種類のスイッチなど、光電、温度、圧力、流れ、レベル、およびその他のタイプセンサー, 送信機、さまざまなデータ収集デバイスなど。
コントロールネットワークタスクと作業環境
強力な電磁干渉の工業生産に直面する産業制御ネットワーク。機械コントロールネットワークに行くために、寒いフィールド作業環境に直面している振動は、この厳しい作業環境に適応できます。さらに、セルフコントロール機器は大きく異なり、制御ネットワークの相互接続と相互運用性の実現は非常に困難です。
リアルタイム要件の制御ネットワーク
制御ネットワークは、リアルタイムの制御要件を満たす必要があります。データの特定の変数のリアルタイム制御では、正確かつ定期的なリフレッシュが必要な場合、特定の時間制限内で制御ロールを完了する必要があります。または、指定された一連の事項に従って関連する制御アクションを完了する必要があります。
フィールドインターフェイス分類
制御ネットワークのこれらの特性に基づいて、さまざまなインターフェイスは、制御ネットワークの要件を満たすことを保証する必要があります。現在、産業分野には4種類のインターフェイスがあります。
（1）プラットフォーム関連性共通プロトコル：OPC / DDE
OPCは、デバイスとさまざまな供給からのアプリケーション間のソフトウェアインターフェイスを標準化する目的で提案されていますベンダーそして、それらの間のデータの交換をより簡単にします。その結果、特定の開発言語と開発環境に依存することなく、自由に組み合わせて使用できるプロセス制御ソフトウェアコンポーネントをユーザーに提供することができます。
（2）プラットフォームに依存しない通信プロトコル：Modbus、Profibus
Modbusプロトコルは、電子コントローラーで使用される普遍的な言語です。このプロトコルを通じて、コントローラーは互いに通信し、ネットワークを介してコントローラーを通信します（例：イーサネット）およびその他のデバイス。それは一般的な産業標準になりました。国際的なオープンなメーカーに依存しないFieldBus標準であるProfibusは、さまざまなメーカーの制御デバイスを、集中監視と制御のために産業ネットワークに接続できるようにします。 Profibusの送信速度は9.6kbaudから12mbaudまで選択でき、バスシステムがアクティブになったときにバスに接続されているすべてのデバイスを同じ速度に設定する必要があります。製造自動化、プロセス業界の自動化と建物、輸送と電力、およびその他の自動化分野で広く使用されています。 ProfibusはFieldbusですテクノロジーファクトリーオートメーションショップフロアレベルの監視およびフィールドデバイスレベルのデータ通信と制御用。
（3）プラットフォームに依存しない独自のプロトコル：ほとんどDCSプロトコル、産業イーサネットプロトコル
（4）特別なプロトコル：プログラミングポート、印刷ポート、および契約を取得するその他の特別な方法
産業用トランスミッション通信プロトコルは、主に歴史的な遺産と人工独占により、より多様です。まだ多くのFieldBus基準がありますが、産業用イーサネットほど重要な標準はありません。
さまざまなフィールドバス/プロトコル/インターフェイスの概要
の名前産業用自動化バス/プロトコル/インターフェース識別特性紹介の説明
ASIセンサー/アクチュエータバス下部コントロールレベルのインターフェイスのためのバスは、単純で経済的な配線でセンサーとアクチュエーターを上部制御レベルに接続するために使用されます。 ASインターフェイスは、国際標準EN 50295およびIEC 62026-2に準拠しています。 As-interface（AS-I =アクチュエータ/センサーインターフェイス）は、アクチュエーターとセンサーを接続するためのフィールドバス通信スキームです。オーガナイザー] ASIインターフェイス/プロトコル/仕様
bacnet ==自動化制御ネットワークデータ通信プロトコルビルディングオートメーション制御ネットワークanuming整理】自動化通信プロトコルの建築の産業自動化：BACNET
キャノペンアクチュエーター/センサー用マルチマスターバスバス帯域幅を効果的に使用することで、Canopenは比較的低いデータレートで短いシステム応答時間を達成できます。缶バスの主な利点は、高いデータセキュリティとマルチマスター機能を維持する機能です。
アジア市場のCC-Link Fieldbus CC-Link（Control＆Communication Link）は、主にアジア地域の制御レベルとフィールドバスレベルの間の通信のためのオープンバスシステムです。
ControlNet標準化されたFieldBus ControlNetは、オープン標準のFieldBusシステムです。バスプロトコルでは、互いに干渉することなく、周期的および非環状データをバス上で交換することができます。
DALI通信自動化のための標準DALI標準（IEC 60929）は、照明アプリケーションにおける電子バラストの相互運用性を確保することを目的としたメーカーにまたがるプロトコルです。この新しい標準は、1-10 v調光器インターフェイスを置き換えるために使用されます。デジタルアドレス可能点灯インターフェイス（DALI）は、電子バラストのデジタル制御のための建築自動化標準です。 DALIは、照明、ブラインド、または温度制御などのサブシステムとして使用され、建物管理システムと直接通信します。建物の自動化用バス - 照明インターフェイス：ダリ
Devicenet Device Bus with Can Technology Devicenetは、米国で発信されたセンサー/アクチュエータバスシステムですが、現在はヨーロッパとアジアでますます使用されています。 Devicenetは、缶（コントローラーエリアネット）バスに基づいています。
DMX EIBビルディングオートメーションEIB（ヨーロッパ設置バス）の分野における通信基準は、主にヨーロッパで広く使用されているワイヤリング用のバスシステムです。
エノシーンメンテナンスフリーで、バッテリーフリーで、ワイヤーフリーのワイヤレステクノロジーです。これは主に自動化の構築に使用されます。さまざまなデバイスモジュール（ライトスイッチなど）には、Enoceanサポートが埋め込まれています。その後、デバイスはコントローラーによって制御できます。ビルディングオートメーションの産業自動化ワイヤレスプロトコル：Enocean
Ethercat ==高速リアルタイムイーサネットフィールドバスEthercat（イーサネット制御自動化テクノロジー）は、高性能と簡単な操作を特徴とする産業自動化のためのイーサネットソリューションです。
ODVAイーサネット/IPのイーサネット/IP産業イーサネットソリューションは、ODVA（Open Devicenet Vendor Association）によって開発された産業イーサネット標準であり、イーサネットTCP/IPおよびUDP/IP規格に基づいています。
イーサネットTCP/IPネットワークバスイーサネットは、オフィスセクターの重要な基準です。高い送信速度、既存のネットワークへの簡単な統合、幅広いサービス、さまざまなインターフェイスなど、イーサネットの利点の多くは、Beckhoffのイーサネット製品にも反映されています。
fias fias == fidelioインターフェイスとアプリケーション仕様==（推定）** f ** idelio**インタフェース** a ** pplication ** s ** Pecification fias（Fidelioインターフェイスとアプリケーション仕様）は、ホスピタリティ管理ソフトウェアへの世界をリードするインターフェイスです。オーガナイザー]ホテル管理ソフトウェアの自動化の産業自動化ソフトウェアインターフェイス：FIASとFIDELIO
FIPIO WorldFipに準拠したFieldBus FIPは、欧州標準EN 50170に準拠しており、WorldFip Fieldbus組織の独立したメーカーによってサポートされています。バスのパフォーマンスは、周期的および非環状変数と情報を交換することにより、特定のアプリケーションに適合させることができます。
1987年に市場に導入されたIEEE 1588 Interbus Interbusは、簡単な構成、高速、信頼性によって特徴付けられます。このマスター/スレーブシステムシフトレジスタ通信プロトコルは、周期通信の効率を改善できます。
[オーガナイザー] Fieldbus：Interbus
IO-Link IO-Linkは、必要なさまざまなインターフェイスを完全に標準化します制御システムおよびツール処理。 IO-Linkを使用すると、経済的なポイントツーポイント接続法を使用して、センサーとアクチュエーターを制御層に接続できます。オープンインターフェイスとして、IO-Linkは一般的に使用されるすべてのFieldBusシステムに統合できます。 IO-Linkシステムは、センサー、アクチュエーター、またはその両方の組み合わせなどのIOリンクデバイスで構成されています。彼らは従来の3線接続テクノロジーを使用しています。オーガナイザー] io-link
Lightbus ==高速光ファイバーフィールドバス干渉のないフィールドバス通信高速機械制御と高度な成熟度、主な機能には、電磁干渉に対する高い免疫、簡単な設置、非常に高速で循環データ送信、高度な確実性が含まれます。
LON Building Automation Lon（ローカルオペレーティングネットワーク）の分野の通信基準は、主に商業ビルの自動化の分野にある、分散アプリケーション用の複数のネットワーク接続を備えた通信システムです。
Modbus Open FieldBus Modbusは、マスター/スレーブ構造に基づくオープンシリアル通信プロトコルです。プロトコルは、あらゆる種類のシリアルインターフェイスで非常に簡単に実装できるため、広く認識されています。
MP-Bus [オーガナイザー] MP-Bus
PROFIBUS PROFIBUS DP/FMSは、欧州標準EN50170 Profibusに準拠しており、分散周辺機器（Profibus DP）に広く使用されている高速バスです。 Profibus DPとFMSに加えて、BeckhoffはProfibus MCプロトコルもサポートしていますドライブコミュニケーション。
PNO ProfinetのProfinet Industrial Ethernet Solutionsは、PNO（Profibusユーザー組織）によって開発されたオープンな産業イーサネット標準であり、TCP/IPなどのIT標準が通信に使用されていることが国際的に認識されています。
RS232/RS485ネットワーキングのための最も費用対効果の高いソリューションRS232RS485は「従来の」シリアルインターフェイスであり、常に広く使用されています。 BeckhoffのRS485/RS232 I/Oモジュールは、シンプルで実装しやすいシリアル通信プロトコルを使用します。
Sercos IIIドライブエンジニアリングのフィールドからのバスであるSercosは、もともとドライブ用の高速光ファイバーバスシステムとして開発されました。 BeckhoffによるSercos Bus Couplerの開発のおかげで、Sercosバスの利点（たとえば、高いデータ転送速度や短いサイクル時間）のいくつかが、I/O周辺機器にも使用できるようになりました。
USB実験室での使用のためのUSB高速インターフェイスは、PCテクノロジーの分野でのアプリケーションの標準インターフェイスになりました。その高い送信レート、柔軟なトポロジ（統合ハブ経由）、およびBeckhoffのUSBバスカプラーのおかげで、USBシステムは、短距離のアプリケーションのフィールドバスの代替として使用できます。