Geinus I/O总线在自动控制系统中的应用

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。

（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。

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。

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;