PEVNÉ ADRESOVÁNÍ PERIFERIÍ

Charakteristika

Pevné adresování představuje pevnou vazbu mezi polohou I/O modulu a přidělenou adresou v PLC. Jinými slovy, modul má takovou bázovou adresu jaká je přidělena slotu, ve kterém je umístěn. Pevné adresování patří k nejstaršímu způsobu adresování periferií a bylo použito i u prvního PLC. V současnosti je i nadále používáno u malých systémů a mikrosystémů.

Malé systémy

Pro malé systémy je pevné adresování výhodné v tom, že je jednoduché pro realizaci a pouhým sestavením PLC (CPU + I/O moduly) je vytvořena adresová struktura. Systémy využívají velmi jednoduchou strukturu sestavení, kdy se adresa skládala Byte po Byte, viz. obrázek 1, a CPU adresuje konkrétní I/O moduly přímo.

		periferie
Slot:	CPU	0	1	2	3	4	5	6	7
Input Byte:		0	1	2			5	6
Output Byte:					3	4			7
Obrázek 1 Příklad pevného adresování jednoduchých I/O modulů po Bytev malém systému.

Při použití kombinovaných I/O modulů je možno v jednom slotu použít vstupy i výstupy se společnou první (bázovou) adresou modulu, viz. obrázek 2 (I/O modul ve slotu 2 a 5).

		periferie
Slot:	CPU	0	1	2	3	4	5	6	7
Input Byte:		0	1	2-3		6		8-9
Output Byte:		0		2	4-5	6	7		10
Obrázek 2 Příklad pevného adresování kombinovaných I/O modulů po Byte v malém systému.

Vývoj v oblasti PLC ale i do těchto systémů přináší možnost variabilního adresování a pevné adresování zůstává pouze u skupiny označované jako programovatelná relé.

Střední a velké systémy

Pro střední a velké systémy, kdy se zpracovává velké množství signálů, je již nutno počítat i s rozměrovou zástavbou celého PLC. Pro tyto případy se vyrábí I/O moduly, které obsahují více signálů v modulu než u malých systémů a tím se snižují rozměrové nároky instalace. Tato změna však vyžaduje i změnu koncepce adresování, i když se stále jedná o pevné adresování.

Výrobci PLC nabízejí fyzický přístup k adresnímu prostoru digitálních I/O periferií po Byte nebo po slovech (Word), podle toho, jakou koncepci organizace paměti používají v systému. Z hlediska fyzické obsluhy adresování periferií rozdíl není. Rozdíl je v uživatelském prostředí, kdy adresování po Byte je odvozeno přepočítáním adresy velikosti slovo na Byte a selekcí příslušného obsahu v CPU. Uživatel pak adresuje Byte.bit (bit <0,7>) nebo Word.bit (bit <0,15>).

U obou případů adresování Byte/slovo je počet dostupných bitů stejný I/O prostoru stejný. U středních a velkých systémů může být ve slotu osazen digitální vstupní nebo výstupní modul bez ohledu na adresu.

Adresování po Byte

Uživatelské adresování periferiím po Byte je takové, kdy první pozice (slot) pro I/O modulu v rámu má pevně přiřazen adresní prostor 0 - 3, tedy 4 Byte, následující pozice má přidělen adresní prostor o 4 Byte vyšší, tj. 4 - 7 Byte atd., až do vyčerpání pozic pro I/O moduly v rámu, viz obrázek 3. 

			periferie (8 až 16 slotů / pozic)
Rám Rack 0
	Slot	CPU	0	1	2	3	4	5	6	7
	Byte		0	4	8	12	16	20	24	28
			1	5	9	13	17	21	25	29
			2	6	10	14	18	22	26	30
			3	7	11	15	19	23	27	31
	Obrázek 3 Pevného adresování I/O modulů po Byte v centrálním rámu.

Adresování po slovech

Uživatelské adresování periferií po slovech (Word) je takové, kdy prdní pozice (slot) pro I/O modul v rámu má pevně přiřazen adresní prostor 0 - 1, tedy 2 slova, následující pozice má přidělen adresní prostor o 2 slova vyšší, tj. 2 - 3 slovo atd. až do vyčerpání pozic pro I/O moduly v rámu, viz obrázek 4.

			periferie (8 až 16 slotů / pozic)
Rám Rack 0
	Slot	CPU	0	1	2	3	4	5	6	7
	Word		0	2	4	6	8	10	12	14
			1	3	5	7	9	11	13	15
	Obrázek 4 Pevného adresování I/O modulů po slovech v centrálním rámu.

Centrální rám

U malého nebo menšího počtu modulů I/O periferií vystačí svou kapacitou pozic centrální rám (Rack 0), ve kterém se nachází i CPU, viz obrázek 3, 4 výše. CPU ovládá přímo adresovou sběrnici, stejně jako u malých systémů, tedy CPU adresuje jednotlivé I/O moduly přímo a modul pro adresaci (viz dále) není potřeba.

Rozšiřující rámy

V následujícím popisu je uveden pouze přístup po Byte, přístup po slovech odpovídá principu uvedenému výše.

V případě většího počtu I/O modulů, který přesahuje možnosti osazení v centrálním rámu (Rack 0) je možno výstavbu rozšířit o další, rozšiřující rám nebo rámy (Rack 1, 2 ... n), viz obrázek 5. Možný počet rozšiřujících rámů je dán možnostmi adresování systému i technickými prostředky přenosu dat, prakticky je celkový počet rámů omezen na 8 (1+7).

		CPU	periferie (8 až 16 slotů / pozic)																IM
Rám Rack 0
	Slot		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	IM
	Byte		0	4	8	12	16	20	24	28	32	36	40	44	48	52	56	60
			1	5	9	13	17	21	25	29	33	37	41	45	49	53	57	61
			2	6	10	14	18	22	26	30	34	38	42	46	50	54	58	62
			3	7	11	15	19	23	27	31	35	39	43	47	51	55	59	63

Rám Rack 1
	Slot		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	IM
	Byte		64	68	72	76	80	84	88	92	96	100	104	108	112	116	120	124
			...	...														...
			...														...	...
			67	71	75	79	83	87	91	95	99	103	107	111	115	119	123	127
Rám Rack 2
	Slot		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	IM
	Byte		128	132	136	140	144	146	150	154	158	162	166	170	174	180	184	188
			...	...														...
			...														...	...
			131	135	139	143	145	149	153	157	161	165	169	173	179	183	187	191
Rám Rack 3
	Slot		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	IM
	Byte		192	196	200	204	208	212	216	220	224	228	232	236	240	244	248	252
			...	...														...
			...														...	...
			195	199	203	207	211	215	219	223	227	231	235	239	243	247	251	255
	Obrázek 5 Příklad pevného adresování I/O modulů po Byte v několika rámech.

Adresový modul

V případě rozšiřujících rámů je nutné použití modulu, který obstarává adresaci pozic I/O modulů jednotlivých rozšiřujících rámů. Rám je adresován jako celek (skupina). V příkladech je modul označen jako IM (Interface Module) ale může být označen jako AM (Address Module), AS (Address Selector) nebo jinak. Tyto moduly musí být vzájemně propojeny a rozlišuje se modul, který je umístěn v centrálním rámu 0 (vysílací) a v ostatních rámech 1 - 7 (přijímací). Každý modul musí obsahovat identifikační selector, který určuje číslo rámu, ve kterém je modul použit. Toto je důležité pro aktivaci I/O modulů v adresně vybraném rámu. Adresový modul aktivuje jeden, a vždy týž, konkrétní slot v rámu, jehož pozice odpovídá adrese.

Na krátké vzdálenosti se používá (používala) paralelní sběrnice, prostě vytažená a pouze výkonově posílená, na větší vzdálenosti je používán sériový přenos dat mezi rámy.

Pevná adresa I/O modulu

Adresa I/O modulu je určena jako bázová adresa a je vždy sudá. Následující slot má bázovou adresu posunutu o +4 Byte / +2 slova (Word). Pokud I/O modul využívá méně než 4 Byte (1 nebo 2), jsou nevyužité Byte v adresaci vynechány a následující modul je adresován stejně, tedy +4 Byte, adekvátně u slovní organizace adresování, tedy +2 slova (Word).

Pevná adresa I/O modulu se skládá ze dvou částí, tj. čísla rámu a pozicí modulu v rámu viz tabulka 1. Doplňkovou částí adresy je informace pořadového čísla slova v modulu, selekci Byte a bitu pak provádí CPU.

Jednoduchý příklad (v blokovém znázornění) realizace dekódování adresy v IM modulu při pevném adresování je uveden na obrázku 6a a 6b. Obrázek 6a uvádí příklad, kdy je použit selektor, který umožňuje libovolnému rámu přiřadit libovolné číslo <1,7>. Obrázek 6b uvádí příklad, kdy první IM modul připojený za centrálním rámem adresuje rozšiřující rám jako "1", následující IM modul adresuje rám jako "2" ...

Obrázek 6a Princip dekódování adresy rámu a slotů s použitím adresového selectoru.	Obrázek 6b Princip dekódování adresy rámu a slotů postupným snižováním adresy.

Adresování analogových I/O

Výše popsaný způsob adresování je vhodný pouze pro digitální periferie. Analogové periferie vyžadují jiný přístup, kdy se vždy zpracovává informace o velikosti slova a analogový modul obsahuje i více analogových kanálů, tedy i datových slov. Pro rozlišení digitální a analogové periferie je tedy vyhrazen jeden adresový bit. Tímto rozlišením je adresový prostor rozdělen na dvě poloviny, kdy vyšší adresy jsou vyhrazeny pro analogové periferie.

Pro názornost předpokládejme, že celý adresový rozsah I/O modulů je 0 - 255 Byte / 0 - 127 slov. Při rozdělení adresového prostoru na poloviny je pro digitální I/O moduly k dispozici 0 - 127 Byte / 0 - 63 slov a stejný počet pro analogové I/O moduly. Konkrétně je možno použít 64 analogových slov, při organizaci 16 kanálů v jednom analogovém I/O modulu je možno do rámu osadit pouze 4 analogové I/O moduly. V takovém případě se analogové I/O osazují pouze do centrálního rámu. V rámu 0, pozicích 0, 1, 2, 3 je možno použít v libovolném místě buď digitální nebo analogový modul.

				periferie
Rám Rack 0
		Slot	CPU	0	1	2	3	4	5	6	7	IM
		Byte digital		0	4	8	12	16	20	24	28
				1	...		13	17	...		...
				2		...	14	18		...	...
				3	7	11	15	19	23	27	31
		Word analog		128	160	192	224
				130	...	...	226
				...			...
				...			...
				156	...	...	252
				158	190	222	254
Rám Rack 1
		Slot		0	1	2	3	4	5	6	7	IM
		Byte  digital		64	68	72	76	80	84	88	92
				...	...						...
				...						...	...
				67	71	75	79	83	87	91	95
		Obrázek 7 Příklad pevného adresování analogových a digitálních I/O modulů.

U malých systémů s pevným adresováním je situace podobná, rozdíl je v rozsahu adresace, která je zpravidla ½ nebo ¼ než u výše uvedeného příkladu na obrázku 7.