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Geinus I/O总线的特性、网络实现及应用分析

2020年04月02日 09:33 次阅读

1、引言

geinus i/o总线是美国ge fanuc自动化公司推出的一种工业控制总线,它既是i/o总线又是通信网络,非常适合于大量i/o处理和数据传输。可作为一个网络、或作为一个交换实时信息的高速局域通信网络而进行工作,对安装在不同位置上的i/o系统进行控制。

ge fanuc自动化公司的多种产品支持geinus i/o总线,如plc 90-30、plc 90-70、versamax、field control、powermate h和d、ge传动、人机接口软件cimplicity hmi 和frameworx。geinus i/o总线稳定性极强,适于高速及长距离传送,是一种确定性和开放性的总线,是为工业环境中的可靠通信而设计的,是一种重要的工业应用总线和最具特色的plc网络通信。

genius是一种将i/o监控系统与信息处理集成于一体的分布式i/o系统。genius总线已成为分布式i/o的工业标准,引导外设和接口的开发。

2 、genius i/o总线

2.1 genius总线结构

genius i/o总线结构和传输如图1,适用于不同距离下的高速数据传输,除i/o传输器外,还要求多种总线设备间进行数据传输。

Geinus I/O总线的特性、网络实现及应用分析

(1) genius总线采用逻辑令牌环作为介质访问控制协议构成,总线上的每个网站都有权获得令牌来发送数据,总线上不存在一个主通信控制器。genius总线是一种点对点的“令牌总线”系统,在网络中有一种电子“令牌”(token)传送给每台设备,通过它传输输入和诊断信息。

(2) genius总线提供全局数据(global data)和数据报文(data gram)两种类型的信息传送方式。前者可自由收发数据而无需编程,后者是从总线上一台设备送到另一台设备的直接信息传送。

(3) genius总线采用调频(fsk)的方式对数据信号进行调制,即:用高频信号代表0,低频信号代表1。这种调制方式使得genius总线的抗干扰性得到提高、传输距离增长。

(4) genius总线采用如下方法保证通讯可靠进行:每个数据被编码后,连续发送三次,接收方作三选二表决。接收完一个完整的数据包之后,接收方会对整个数据包作crc-6环冗余校验,一旦校验失败,数据包会被要求重发。

2.2 genius总线特性

(1) genius总线是开放的,通过与其它总线的接口,使用户现存的网络与genius总线相连。通过加拿大pro-log公司的genius远程接口grl,可实现genius与a-b公司的产品的通信;通过horner electric公司的genius gateway模块ggm,可应用在scada系统中,可以与modbus/rut的主站通信。

(2) genius总线的互连性已向下扩充到设备一级,具有现场设备级接口。如pmeumatic 公司、numaTIcs公司的阀可直接由genius总线进行控制。

(3) genius总线具有与多种计算机操作系统的接口,软件应用具有最大的灵活性,包括基于pc的人机接口软件包及控制和数据采集软件。

(4) 通信当中出现的总线错误不防碍i/o系统的正常的连续操作和运行。如果发生了总线错误,那么不正确的数据被拒绝,相应的总线故障被报告给主处理器。连接到通讯总线上的所有的设备之间是隔离的。

(5) 在genius总线上可以使用几种不同的通信连接方式,如通过光缆接口使用光纤实现通信、通过红外收发器接口实现无线通信、通过汇流环接口实现船用环境的通信。

(6) genius总线支持冗余配置,包括通信电缆和i/o模块。

2.3 genius总线技术指标

(1) 通信速率:153.6kbit。

(2) 在不使用中继器的情况下genius总线最长通信距离可达2.3km。

(3) 一条总线上最多可连接32台设备,包括计算机、plc和其它设备。

(4) 总线支持的物理介质包括双绞线和光纤,总线电缆为单屏蔽双绞线时与地面1500v绝缘,可避免电子噪音的影响。

(5) 总线扫描时间独立于plc扫描时间。

(6) 对每个网站的数据吞吐量为:发送128 bytes ,接收128 bytes。

3、 genius网络的实现

3.1 genius总线接口

在许多应用中,genius总线需要与运行在plc或主计算机上的控制程序交换信息。ge fanuc有多种类型的genius接口,总线控制器(gbc)、通信模块(gcm)和总线接口单元(gbi),是实现genius网络的重要环节。gbc支持genius局域网络、gcm支持对等设备的genius通信、gbi支持genius现场总线的实现。ge fanuc自动化产品的genius总线接口及应用及应用如附表所示。

Geinus I/O总线的特性、网络实现及应用分析

3.2 genius网络的配置

应用于工业企业dcs自动控制系统的一种简单和典型的genius网络结构如图2所示,具有独立节点的一个以上的plc控制站和一台以上的pc机和相应的网络设备。pc机,即操作站或工程师站;plc控制站为ge fanuc自动化公司的90-30 plc或90-70 plc或versamax 系列等。

Geinus I/O总线的特性、网络实现及应用分析

以90-30 plc系列为例,一种简单的网络设备基本配置如下:

(1) cpu模块

ic693cpuxxx(cpu311、cpu313、cpu323、cpu350、cpu352、cpu360、cpu363、cpu364)plc站控制器;[page]

(2) 总线接口模块(gbc):

ic693bem331;

genius网络电缆:屏蔽双绞线或光纤;

genius i/o总线终端插头:ic693acc307;

genius i/o ibm pc接口卡:ic660elb921(单通道),pcim卡,遵守isa总线协议;

(3) pc机

pⅲ或pⅳ机,大于20g硬盘,大于128m内存,支windwods2000或windwosnt4.1操作系统软件运行,具有isa总线扩展插槽。

3.3 genius网络的主要特性

(1) 总线型网络拓补结构

通过多点连接(mulTI-drop)将每个网站接入,构成总线型网络拓补结构,每个网站是通过磁耦合挂在总线上的,一个站设备出现故障,并不影响整个总线的通讯,安全性强。

(2) 简单的i/o控制

通过gbc模块可对genius i/o模块进行简单的i/o控制,也可构成genius区域网络通信系统。

(3) 安装简单方便

为本地背板安装,是即插即用网络。

(4) 具有故障自诊断功能,易于网络的编程与组态。

(5) 对离散和连续过程控制应用场合,均具有确定性和可重复性功能。

(6) 扩展性强

网络为模块式结构,可根据需要进行扩展,不影响已建成和正在运行的部分。

(7) 网络结构具有良好的开放性,利于网络的管理。

3.4 genius网络的主要技术指标

(1) 通信速率:153.6kbit;

(2) 最长通信距离可达2.3km;

(3) 最多可连接32个站;

(4) 总线支持的物理介质:双绞线和光纤;

3.5 genius网络的编程

每个站通过硬件设定一个独立的站号,并在下列软件开发环境下,完全实现一个genius网络的编程。

(1) gbc模块的编程

ge fanuc自动化公司提供的logicmaster 90软件,提供了用于plc站的通信功能的编程,包括gbc模块的编程,编程方式为组态式。软件具有提供系统的通信、诊断特性,通用的用户界面和特性设置、通用的梯形图指令集、i/o组态功能和可靠的通信功能。

(2) pcim卡的软件

含串行接口软件和pcim管理软件,前者为genius网络和双口ram(dpr)提供通信接口。串行接口软件和pcim管理软件之间有一个公共存储区,即共享ram区域。从双口ram区域中出来的数据由pcim管理软件格式化后送至共享ram接口(sri)和存储器中。

(3) genius网络监控

工业dcs系统常通过上位机人机交换界面实现对网络的监控,上位机就是系统的操作站,其网络接口都配有合适的软件,提供开发平台和操作系统。ge fanuc自动化公司提供的配套自动化软件cimplicity提供了透明的编程方法,此外目前应用较广泛的其它自动化软件如intelluTIon公司的ifix、wonderware公司的intouch等也都提供了相应的驱动软件。

4、 genius网的工程应用

四川华蓥山水泥厂是一干法转窑水泥厂,工艺流程从石灰石破碎、原料输送、生料磨、生料储备、煤粉制备、烧成、熟料输送、熟料储备,到水泥磨和水泥储备。厂dcs自动控制系统设置三台操作站和三个控制站,控制站采用ge fanuc的90-30系列plc,每个站配置一块gbc总线控制器;操作站选用工业控制计算机,每个站配置一块pcim卡,通过genius i/o总线实现系统的通信,通信介质为双绞线,网络通信的编程通过ge fanuc与硬件配套的软件环境实现。使用wonderware公司的intouch人机界面软件环境实现系统监控软件的开发,如图3。系统投入运行以来运行状态很好。

(1) 生料控制站

采集和处理石灰石破碎、原料输送、生料磨、生料储备、烧成窑尾工艺的各种信号,实现生料磨的负荷自动控制、窑尾喂料的自动控制、增湿塔温度自动控制、原料仓和生料仓的料位联控制,同时实现各台电气设备的启/停控制和设备间的工艺联锁控制。

(2) 烧成控制站

采集和处理烧成窑中、烧成窑头、煤粉制备工艺的各种信号,实现煤磨温度自动控制、煤粉仓料位联锁控制,同时实现各台电气设备的启/停控制和设备间的工艺联锁控制。

(3) 水泥控制站

采集和处理熟料输送、熟料储备,水泥磨和水泥储备工艺的各种信号,实现熟料仓、水泥仓料位联锁控制,同时实现各台电气设备的启/停控制和设备间的工艺联锁控制。

3台操作站分别监控石灰石破碎、原料输送、生料磨、生料储备、烧成窑尾工艺,烧成窑中、烧成窑头、煤粉制备工艺和熟料输送、熟料储备,水泥磨和水泥储备工艺,并互为冗余,实现操作、监视、报警、记录、存储和报表等功能。

5、结束语

geinus i/o 总线技术在自动控制系统中的应用,优化了自动控制系统的结构,系统的合理配置极大地降低了成本。其在工程实践中的成功应用,证明了genius网络具有可靠性高、操作简单、维护方便等特点。

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发表于 2020-03-19 09:43 123次阅读
基于MILSTD1553B数据总线的通讯功能的实...

基于PXI总线和TestStand软件的测试平台...

随着中国汽车市场的快速发展和汽车电子的价值含量迅速提高,针对汽车电子的测试技术也变的日益复杂,在全球....
发表于 2020-03-19 09:35 93次阅读
基于PXI总线和TestStand软件的测试平台...

由中间直流总线供电的电源设计要求及问题

带有360-900V直流输入、可以直接由变频器中间直流总线供电,这样的电源听起来非常令人心动。但是这....
发表于 2020-03-19 09:28 119次阅读
由中间直流总线供电的电源设计要求及问题

Profibus -DP网络的基本原理、特性及实...

现场总线(Fieldbu)是20 世纪80 年代末、90 年代初发展起来的现场智能设备互连通信网络,....
发表于 2020-03-19 09:23 150次阅读
Profibus -DP网络的基本原理、特性及实...

基于RS485总线的温度监控系统有什么优点?

RS一485总线由于平衡差分传输的特性,具有抗干扰能力强,传输距离远、有较强的级连的能力。能实现多站远距离通信...
发表于 2020-03-19 07:19 86次阅读
基于RS485总线的温度监控系统有什么优点?

智能化时代下,工控机产业将迈入新时期

计算机、通信以及网络技术的发展,给人们的生活和工作方式带来了极大改变,信息化时代的到来,让人们不仅能....
发表于 2020-03-18 11:28 97次阅读
智能化时代下,工控机产业将迈入新时期

基于CAN总线解决方案实现丝网印花机的印花控制系...

丝网印花机是一种在一块材料上整齐有序地印制多种色彩、标签、字符等标示符的设备。能印刷材料相当广泛,比....
发表于 2020-03-18 10:22 80次阅读
基于CAN总线解决方案实现丝网印花机的印花控制系...

通过Profibus DP总线实现9E级燃机控制...

淮安燃气发电有限公司2x200MW燃气发电机组项目是科远股份在华电武昌9E燃机项目成功投运的基础上,....
发表于 2020-03-18 09:50 69次阅读
通过Profibus DP总线实现9E级燃机控制...

MCC Lin Driver 2.2从站的问题

我有一个关于MCC Lin Driver 2.2从机的问题:目标系统:PIC18F14K22(作为Lin从机)开发工具:MAPLAB...
发表于 2020-03-17 10:29 47次阅读
MCC Lin Driver 2.2从站的问题

实时协议转换系统怎么设计?

近年来,ГOCT18977、1553B和ARINC429已成为我军机载设备间、飞机与导弹间数据通信所广泛采用的总线标准。这种...
发表于 2020-03-16 06:25 95次阅读
实时协议转换系统怎么设计?