8310N2 Invensys Triconex system

Description

8310N2 Invensys Triconex system
8310N2 Invensys Triconex system
Module Clips Drive controller servo motor
Contact: Mr. Lai
Wechat:17750010683
Whats app：+86 17750010683
Skype：+86 17750010683
QQ: 3221366881
3221366881@qq.com
Application of Data Acquisition IO Module in Thermal Power Plant System8310N2 Invensys Triconex system
The Ethernet IO module is a data acquisition and control device. It uses Ethernet as a communication method to transmit data from various industrial control sensors and actuators to computers or other devices for management and monitoring. As a modern energy supply base, thermal power plants need to widely apply various intelligent control technologies to improve operational efficiency, reduce costs, and improve safety. In this context, the application of barium rhenium Ethernet IO modules is particularly important.
In the application of thermal power plants, the main function of the barium rhenium Ethernet IO module is to achieve real-time monitoring and control of the production process. By connecting to various sensors and actuators, the barium rhenium Ethernet IO module can collect real-time environmental parameters, machine operation status, and other data of the thermal power plant. By analyzing and processing these data, commanders can understand the operation of the thermal power plant and make corresponding adjustments. Compared to traditional automatic control systems, the barium rhenium Ethernet IO module has the advantages of stronger flexibility, faster reaction speed, and higher accuracy, which can greatly improve the operational efficiency and reliability of thermal power plants.
The real-time monitoring and control of thermal power plants require many capabilities of barium rhenium Ethernet IO modules. Here are several common application scenarios:
Firstly, the barium rhenium module can monitor parameters such as gas flow and water flow in thermal power plants. These parameters are crucial for ensuring the normal operation of the thermal power plant. Once these parameters undergo abnormal changes, the DO channel can be connected to the barium rhenium Ethernet IO module, and the alarm signal will immediately sound to remind the command personnel to handle it. Meanwhile, due to the fact that the barium rhenium Ethernet IO module can collect these data in real-time and transmit it to the monitoring system for recording, it can provide better technical support for quality management in thermal power plants.
Secondly, the barium rhenium Ethernet IO module can also monitor the operating status of mechanical equipment in thermal power plants. This includes parameters such as temperature, pressure, vibration, etc. By monitoring and analyzing these parameters, the barium rhenium Ethernet IO module can detect machine equipment faults in a timely manner, thereby avoiding the expansion of losses. In addition, during machine equipment maintenance, historical data recorded by the barium rhenium Ethernet IO module can be used to develop more scientific and reasonable maintenance plans, reduce maintenance costs, and improve maintenance efficiency.
Finally, the barium rhenium Ethernet IO module can also help thermal power plants achieve distributed control. We can remotely control and monitor multiple areas of the thermal power plant by connecting multiple barium rhenium modules to a network. This not only reduces the on-site debugging of equipment, but also strengthens the evaluation of equipment reliability.
In summary, the barium rhenium Ethernet IO module has unique advantages in real-time monitoring and control of thermal power plants. It can help command personnel monitor machine data in real-time, discover abnormal information, take timely measures to avoid impacts, and improve production efficiency and safety.
Remote IO modules based on Ethernet communication are widely used in the field of industrial IoT
With the development of IIOT (Industrial IOT) industrial Internet of Things technology, many traditional assets need to be connected to the internet to achieve unified data collection, analysis, processing, and storage, breaking the traditional phenomenon of device information silos. Therefore, the MQTT Ethernet IO acquisition module M160T, which supports the Internet of Things protocol, is able to unleash its potential by being compatible with existing devices and able to connect to IoT platforms. The MQTT Ethernet IO acquisition module will be widely used in industrial IoT, such as smart property, smart parks, smart factories, smart transportation, smart water conservancy, smart agriculture, smart campuses, smart communities, smart distribution, smart water conservancy, and many other industries.
Ethernet communication technology is a mature communication technology that has been widely applied. Therefore, Ethernet communication is the first choice for enterprises to connect various assets to the Internet of Things platform. Its reasons are stable and reliable, mature technology, fast transmission speed, and fast construction wiring.8310N2 Invensys Triconex system
For traditional various assets, such as low-voltage distribution rooms, air compressor rooms, property and living pump rooms, street light control, liquid level collection, temperature and humidity collection, etc., through the MQTT Ethernet IO collection module, they can be quickly connected to the Internet of Things platform.
So, what characteristics do MQTT Ethernet IO modules need to have when used in IoT solutions? The details are as follows:
1. Actively connect to cloud platforms:
Based on the characteristics of Ethernet communication networking, the Ethernet IO acquisition module must support the TCP Client function, which is not only the TCP client function, so that the Ethernet IO module can actively connect to the IoT platform without the need for complex settings such as peanut shells;
2. Compatible with existing systems:
Support TCP Server and Modbus TCP protocol functions, which can be compatible with traditional upper computer systems or device access of HMI”s TCP client;
3. Access to IoT platforms:
Supports standard MQTT protocol and Modbus TCP protocol, and can be connected to various MQTT protocol IoT platforms such as Huawei Cloud and Alibaba Cloud, or traditional SCADA and DCS systems;
4. Rich IO interfaces and scalability:
There are various types of data to be collected on site, and it is necessary to support the collection of various devices such as 4-20Ma, RS485, DI, DO, etc. At the same time, it is also necessary to have the ability to read RS485 device instrument data or expand the functions of the IO acquisition module;
5. Easy installation method:
The volume of the control box is very limited, so it is necessary to use directly inserted and unplugged wiring terminals, as well as a rail installation method.
6. Industrial grade design
The industrial environment is harsh, and the Ethernet IO module must adopt an industrial grade design to ensure continuous and stable operation in harsh environments.
Through the MQTT Ethernet IO acquisition module, there is no need to replace various existing enterprise assets and the digital transformation of accessing IoT platforms can be quickly achieved. Therefore, the MQTT Ethernet IO acquisition module will be widely used in industrial IoT, such as smart properties, smart parks, smart factories, smart transportation, smart water conservancy, smart agriculture, smart campuses, smart communities, smart power distribution, smart water conservancy, and many other industries.
Safety Instrumented System (SIS) is a8310N2 Invensys Triconex system safety system used to monitor and control production processes, and is a system that prevents catastrophic accidents from occurring. SIS is usually composed of sensors, logic solvers, and actuators, which can monitor and control various industrial production processes, including petrochemical, power, metallurgy, pharmaceuticals, pulp, and paper industries. The main function of SIS is to ensure the safety and reliability of industrial processes to prevent accidents from occurring. It can determine whether there are potential hazards or accident risks by monitoring the status of equipment, process parameters, and environmental factors, and take appropriate measures in a timely manner to prevent accidents from occurring. SIS can also be integrated with other control systems such as DCS or PLC to achieve more efficient production process monitoring and management.8310N2 Invensys Triconex system
Invensys is an industrial software and control systems company headquartered in the UK, established in 1987. The company provides a range of solutions, including process automation, factory automation, energy management, railway transportation, aerospace, defense, and automotive fields. Invensys has over 30000 employees worldwide and customers worldwide. In 2019, Invensys was acquired by Schneider Electric of France.
Connex is a provider of industrial automation and information solutions headquartered in the United States, established in 2000. The company mainly provides data collection, monitoring, and visualization solutions, as well as industrial network and communication solutions. Kangjisen has over 2000 employees worldwide and customers worldwide. In China, Kangjisen is fully responsible by Beijing Kangjisen Huagen Technology Co., Ltd., providing sales, technical support, engineering, training, and a series of engineering and technical services.
The MXXE series remote IO module is designed at an industrial level, suitable for industrial IoT and automation control systems. The MXXE industrial Ethernet remote I/O is equipped with two Ethernet ports for MAC layer data exchange chips, allowing data to flow down from the expandable daisy chain Ethernet remote I/O array to another local Ethernet device or up to the server.
Factory automation, security, and monitoring systems, as well as tunnel communication applications, can utilize daisy chain Ethernet to build multi-point I/O networks through standard Ethernet cables. Many industrial automation users are familiar with the most commonly used multipoint configurations in fieldbus solutions. The daisy chain function of MxxXE remote I/O not only improves the scalability and installation possibility of remote I/O applications, but also reduces the overall cost by reducing the need for individual Ethernet switches. This daisy chain equipment installation method will also reduce overall labor and wiring costs.
The difference between Ethernet remote IO module and industrial computer IO board card
The application of Ethernet remote IO module is very extensive, mainly used for distributed data collection and control, especially suitable for situations where data points are scattered and control points are scattered.
The traditional approach is to connect various instrument signals directly to the IO card through cables using an industrial computer and an IO board card. This method has high wiring costs and high signal attenuation.
The Ethernet remote IO module can directly connect the IO module to the PLC or industrial control computer, and connect the IO to the PLC or industrial control computer through an Ethernet cable. Various instrument controller signals can be directly connected to the Ethernet IO module nearby, which has several advantages:
1. It saves industrial control computers and IO boards, and Ethernet IO modules can be directly connected to the upper computer system;
2. Replacing 4-20mA signal transmission with 10/100MHz Ethernet transmission has improved transmission speed;
3. Replacing various instrument controller signal lines with an Ethernet cable reduces the attenuation of remote signal transmission;
4. The signal cable of the instrument controller only needs to be connected to the Ethernet IO module, greatly reducing cable costs and wiring workload;
5. The M160T series Ethernet remote IO module can also be directly transmitted to the Internet of Things platform through MQTT for remote monitoring.
The profinet to Modubs distributed remote IO module has now been applied in many fields, and Huajie Intelligent Control has implemented profinet remote IO modules that support Siemens 200smart, 3001200, and 1500.
Huajie Intelligent Control distributed IO supports Modubs 16D 16DO 32DI 32 DO, with flexible on-site installation, which can be installed nearby with sensors and actuators, saving wiring and PLC”s own IO points. Provides high-speed data transmission, enabling reliable communication between the controller CPU and I/O system
The advantage of using profinet distributed remote IO module in profinet is that the wiring is simple, only one network cable is needed, and each point is collected and controlled through the remote IO module. The program is controlled by Siemens 1200 or 1500, which not only reduces wiring work but also reduces wire costs
Huajie Intelligent Control has good compatibility with distributed IO and has expanded other bus based distributed IO systems, which can also help you more rationalize the management of your distributed remote devices and achieve unlimited expansion. The supporting software can assist with configuration, debugging, and diagnosis of your system. There are multiple series of models available, including HJ3204 to HJ3209, with stable performance and affordable prices, Provide maximum convenience for enterprise engineering.
What are the types of integrated IO modules8310N2 Invensys Triconex system
For a programmable logic controller, IO fulfills the responsibilities of data acquisition and instruction output. What control objectives can a PLC achieve, and the quantity and type of IO are crucial. For general integrated PLCs, the number and types of IO interfaces are constant. Some friends may ask, what if you encounter a complex control project with insufficient IO ports in the PLC? Don”t worry, nowadays PLCs have communication interfaces that can be connected to other IO couplers to achieve IO expansion. So, what are the types of IO modules that we can integrate in our daily lives? Actually, it can be mainly divided into four categories, namely:
1. Digital signal acquisition IO can achieve discontinuous signal acquisition, and a typical IO type is a counter input IO module.
Technology Oasis • Source: Guangcheng CAN Bus • Author: Guangcheng CAN Bus • 2022-05-09 09:52 • 1740 readings
For a programmable logic controller, IO fulfills the responsibilities of data acquisition and instruction output. What control objectives can a PLC achieve, and the quantity and type of IO are crucial. For general integrated PLCs, the number and types of IO interfaces are constant. Some friends may ask, what if you encounter a complex control project with insufficient IO ports in the PLC? Don”t worry, nowadays PLCs have communication interfaces that can be connected to other IO couplers to achieve IO expansion. So, what are the types of IO modules that we can integrate in our daily lives? Actually, it can be mainly divided into four categories, namely:
1. Digital signal acquisition IO can achieve discontinuous signal acquisition, and a typical IO type is a counter input IO module.
2. Digital output IO, which can send out command signals of digital quantities to control actuators, such as PWM IO, can send pulse signals to control servo motors and stepper motors. In addition to PWM IO, we often use relay output type IO.
3. After discussing digital IO, let”s talk about analog IO. Firstly, analog input IO includes voltage analog input IO, current analog input IO, temperature analog input IO, etc. They collect continuous signals.
4. Finally, there is the output type IO of analog quantity, mainly including voltage analog quantity output type IO and current analog quantity output type IO. Some friends may ask why there is no temperature this time, but there are relatively few applications, mainly based on voltage and current types.8310N2 Invensys Triconex system
Industrial automation solutions, starting with remote IO modules!
The remote IO module is mainly used for collecting analog and digital signals on industrial sites, and can also output analog and digital signals to control equipment. It is possible to expand the input and output ports of data processing equipment such as PLCs and collection instruments. For example, a PLC only has 10 analog input interfaces, but if 30 analog quantities need to be collected on site, remote IO expansion needs to be added.
Furthermore, due to the distance between the equipment and the main control PLC or industrial computer, RS-485 bus is usually used for transmission. There are also some factories with high levels of automation that use industrial Ethernet to control remote IO modules. In the past, when laying lines between equipment and cabinets, people had to connect them one by one, which greatly increased the cost of cables and construction time. Moreover, if the distance was relatively long, they also faced problems such as voltage attenuation. And with the remote IO module, it effectively solves this problem. If your cabinet is 200 meters away from the site and you do not use remote IO, then you need to lay out each signal line for 200 meters. Installing the remote IO module on site can save you a lot of cable costs and reduce the complexity of construction from a cost perspective.
Simply put, sometimes some IO is set up in the on-site device cluster, which can be connected to the PLC through a communication cable to send the signal to any place where it is needed, saving wiring and PLC”s own IO points. Sometimes, the logical “remote” is because the allowed number of “local IO” cannot meet the actual needs, and it needs to be connected to the “remote IO template”, depending on the actual situation.
In addition, the general cabinet room is located on the device site. But some control signals, such as emergency stop and bypass, are implemented in the control room, so remote IO modules need to be used to send these signals to the control system in the cabinet room.
Why use remote I/O?
1. Because in some industrial applications, it is impossible to install PLCs with local I/O modules near on-site equipment due to harsh environments.
2. When you want to place the I/O module near the field device to eliminate long multi-core cables, you can receive signals from distant sensors and send remote control signals to control valves, motors, and other final actuators. The signal can be transmitted at any distance using various transmission protocols such as Ethernet and Profibus through high-speed media such as twisted pair and fiber optic.
3. Multiple transmission protocols such as Ethernet and Profibus can be used to send signals at any distance on high-speed media such as twisted pair and fiber optic.
The barium rhenium technology MXXT remote IO module uses industrial grade components with a wide working voltage of DC9-36V, which can operate normally within the range of -20~70 ℃. It supports RS485/232 communication mode, and the communication protocol adopts standard Modbus TCP protocol, Modbus RTU over TCP protocol, and MQTT protocol. We strive to fully meet the needs of our customers with an electrical and mechanical system that is anti-interference, resistant to harsh environments, and compatible with general use. It has stable performance, reliable quality, short delivery time, and fast response.
Advantages of Barium Rhenium Remote I/O Module
1. It can be controlled by remote commands.
2. Save the cost of using industrial control computers and IO cards, and Ethernet I/O modules can be directly connected to the upper computer system;
3. Replacing 4-20mA signal transmission with 10/100MHz Ethernet transmission has improved transmission speed;
4. Replacing various instrument controller signal lines with an Ethernet cable reduces the attenuation of remote signal transmission;
5. The signal cable of the instrument controller only needs to be connected to the Ethernet I/O module, greatly reducing cable costs and wiring workload.
6. Convenient installation method. Rail installation, high reliability, strong anti-interference ability, and more convenient on-site installation.
Application Scheme of Industrial Ethernet Remote IO Module in Intelligent Manufacturing Workshop
With the advent of Industry 4.0, intelligent manufacturing has become a trend in industrial production. Intelligent manufacturing requires efficient, stable, and reliable industrial Ethernet remote IO modules to monitor the production process. This article will share an application case of an intelligent manufacturing workshop based on industrial Ethernet remote IO module.8310N2 Invensys Triconex system
The production process of this intelligent manufacturing workshop is mainly divided into two parts: injection molding and automated assembly. The injection molding process requires controlling parameters such as the melting temperature of the melt, the speed and pressure of the injection molding machine. The automated assembly process requires controlling the actions of the assembly robot and detecting the quality of the product. In addition to these production process data, there are also equipment production data such as daily and weekly production in the workshop, as well as equipment status data such as operation, manual, automatic, mold adjustment, and alarm.
In the past, the production process of the factory mainly relied on traditional hard wiring to control the production process, resulting in low work efficiency due to the need for frequent replacement of transmission lines to meet production needs. Moreover, it is very difficult to collect a large number of types of detection and monitoring data for intelligent manufacturing. In order to improve efficiency, production quality, and reliability, the factory has introduced the industrial Ethernet remote IO module MxxT using barium rhenium technology.
The injection molding machine itself comes with MODBUS industrial control bus data or basic status signal output. The barium rhenium technology remote IO module collects data from the device interface RS232/RS485 port, collects status information of the injection molding machine such as startup, operation, and pause, and uploads it to the injection molding machine controller, or wirelessly uploads it to the cloud server. Based on devices, according to the communication protocols and interfaces of different devices, data is obtained by calling their interface channels, and then transmitted to the server.
The remote IO module is connected to the controller of the injection molding machine, and the operation data of the injection molding machine is uploaded and distributed wirelessly, achieving remote monitoring and intelligent control of the injection molding machine. In addition, the remote I/O module supports perceptual access to peripheral devices such as mold temperature machines, cutting machines, and dryers for injection molding machines, providing users with smart factory services.
During the injection molding process, the industrial Ethernet remote IO module transmits real-8310N2 Invensys Triconex systemtime data such as temperature, pressure, and speed to the main controller for monitoring and adjustment, ensuring the stability and compliance of production parameters under different conditions. In the automated assembly process, the industrial Ethernet remote IO module collects data through sensors and other devices, and transmits the relevant data to the main controller for adjustment of relevant actions. For example, the industrial Ethernet remote IO module can monitor the actions of assembly robots, detect the accuracy of product assembly and product quality, and ensure the production quality and stability of the product. At the same time, all production data can also be collected and analyzed remotely, helping enterprise managers better monitor production efficiency and quality.
By introducing industrial Ethernet remote IO modules, this intelligent manufacturing workshop not only improves production efficiency and stability, but also reduces labor and energy costs. Because the industrial Ethernet remote IO module can help enterprises complete the collection and monitoring of production data with one click, as well as avoid unnecessary line replacement and the need for workers to enter and exit the production process, thereby reducing costs and improving production efficiency for enterprises.
In summary, the application of industrial Ethernet remote IO modules in intelligent manufacturing workshops not only improves production efficiency and quality, reduces costs, but also achieves intelligent and digital management of production processes, bringing more opportunities and development space for enterprise development.
In addition, this device is widely used for networking and data collection of industrial equipment such as injection molding machines, air compressors, CNC machine tools, on-site PLCs, instruments, sensors, CNC, and electromechanical equipment.
Building a High Channel Density Digital IO Module for the Next Generation Industrial Automation Controller
There are currently many articles introducing Industry 4.0, and smart sensors are becoming increasingly popular in factory environments (I and other authors have written about these topics). Although we have all noticed a significant increase in the use of sensors in factories, processing plants, and even some newly built automation systems, the widespread use of sensors has also brought about an important change, which is the need to handle a large amount of IO within these old controllers. These IOs may be digital or analog. This requires the construction of high-density IO modules with size and heat limitations. In this article, I will focus on digital IO, and in subsequent articles, I will introduce analog IO.
Usually, digital IO in PLC consists of discrete devices such as resistors/capacitors or independent FET drives. In order to minimize the size of the controller as much as possible and to handle 2 to 4 times the number of channels, this has led to a shift from a separate approach to an integrated approach.
We can use the entire article to illustrate the drawbacks of the split method, especially when the number of channels processed by each module reaches 8 or more. However, when it comes to high heat/power consumption, a large number of split components (from the perspective of size and mean time between failures (MTBF)), and the need for reliable system specifications, it is sufficient to demonstrate that the split method is not feasible.
Figure 1 shows the technical challenges faced in building high-density digital input (DI) and digital output (DO) modules. In both Di and DO systems, size and heat dissipation issues need to be considered.
Digital input
size
heat
Supports all input types
Type 1, 2, 3, Input
Supports 24 V and 48 V inputs
Robust operating specifications
Wire breakage detection
Digital output
Support for different types of output driver configurations
size
Integrated demagnetization of inductive loads
Heat – When driving multiple outputs
Drive accuracy
diagnosis
For digital input, it is also important to note that it supports different input types, including 1/2/3 type inputs, and in some cases, 24V and 48V inputs. In all cases, reliable operating characteristics are crucial, and sometimes circuit detection is also crucial.
For digital outputs, the system uses different FET configurations to drive the load. The accuracy of the driving current is usually an important consideration. In many cases, diagnosis is also very important.
We will explore how integrated solutions can help address some of these challenges.
Design a High Channel Density Digital Input Module
The traditional split design uses a resistive voltage divider network to convert 24V/48V signals into signals that can be used by microcontrollers. The front-end can also use discrete RC filters. If isolation is required, external optocouplers are sometimes used.
Figure 1 shows a typical discrete method for constructing digital input circuits.
Figure 1. Considerations for digital input and output modules.
This type of design is suitable for a certain number of digital inputs; 4 to 8 per board. Beyond this number, this design will soon become impractical. This separation scheme can bring various problems, including:
High power consumption and related board high temperature points.
Each channel requires an optocoupler.
Excessive components can lead to low FIT rate and even require larger devices.
More importantly, the split design method means that the input current increases linearly with the input voltage. Assuming a 2.2K Ω input resistor and 24V V is used. When the input is 1, for example, at 24V, the input current is 11mA, which is equivalent to a power consumption of 264mW. The power consumption of the 8-channel module is greater than 2W, and the power consumption of the 32-bit module is greater than 8W. Refer to Figure 3 below
From a cooling perspective alone, this split design cannot support multiple channels on a single board.
One of the biggest advantages of integrated digital input design is the significant reduction in power consumption, thereby reducing heat dissipation. Most integrated digital input devices allow configurable input current limitations to significantly reduce power consumption.
When the current limiting value is set to 2.6mA, the power consumption is significantly reduced, with each channel approximately 60mW. The rated value of the 8-channel digital input module can now be set below 0.5
Another reason for opposing the use of split logic design is that sometimes DI modules must support different types of inputs. The standard 24V digital input specifications published by IEC are divided into Type 1, Type 2, and Type 3. Type 1 and Type 3 are usually used in combination because their current and threshold limits are very similar. Type 2 has a current limit of 6mA, which is higher. When using the split method, it may be necessary to redesign as most discrete values need to be updated.
However, integrated digital input products typically support all three types. Essentially, Type 1 and Type 3 are generally supported by integrated digital input devices. However, in order to meet the minimum current requirement of 6mA for Type 2 input, we need to use two channels in parallel for one field input. And only adjust the current limiting resistance. This requires a circuit board change, but the change is minimal.
Modify the watchdog time of the PROFINET IO device under 16 STEP7
3.2 Check if the installation of PROFINET IO communication equipment meets the specifications
Most cases of PROFINET IO communication interference problems are caused by equipment installation that does not comply with the installation specifications for PROFINET IO communication, such as incomplete shielding, unreliable grounding, and being too close to interference sources. Installation that meets the specifications can avoid communication failures caused by electromagnetic interference. You can refer to the following brief installation requirements for PROFINET:
1. Wiring of PROFINET 8310N2 Invensys Triconex system
In order to reduce the coupling of electric and magnetic fields, the larger the parallel distance between PROFINET and other power cable interference sources, the better. In accordance with IEC 61918, the minimum distance between PROFINET shielded cables and other cables can be referred to Table 1. PROFINET 8310N2 Invensys Triconex system can be wired together with other data cables, network cables, and shielded analog cables. If it is an unshielded power cable, the minimum distance is 200mm.
Comprehensive analysis of the principle and application skills of microcontroller IO port
IO port operation is the most basic and important knowledge in microcontroller practice. This article takes a long time to introduce the principles of IO ports. I also consulted a lot of materials to ensure the accuracy of the content, and spent a long time writing it. The principle of IO ports originally required a lot of in-depth knowledge, but here it has been simplified as much as possible for easy understanding. This will be of great help in solving various IO port related problems in the future.
The IO port equivalent model is my original method, which can effectively reduce the difficulty of understanding the internal structure of the IO port. And after consulting and confirming, this model is basically consistent with the actual working principle.
I mentioned a lot earlier, and many people may already be eager to actually operate microcontrollers. The IO port, as the main means of communication between the microcontroller and the outside world, is the most basic and important knowledge for microcontroller learning. Previously, we programmed and implemented an experiment to light up the LED at the IO port. This article will continue to introduce the relevant knowledge of the IO port.
In order to better learn the operation of IO ports, it is necessary to understand the internal structure and related concepts of IO ports. These knowledge are very helpful for subsequent learning, with a focus on understanding and no need to memorize them intentionally. If you don”t remember, just come back and take a look. If you use it too much, you will naturally remember.
We have said that the most accurate and effective way to understand a chip is to refer to official chip manuals and other materials. But for beginners of microcontrollers, it may be difficult to understand the chip manual directly, especially when they see a bunch of English, unfamiliar circuits, and terminology. If it were me, I would definitely be crazy. But here I still provide a picture taken from Atmel”s official “Atmel 8051 Microcontrollers Hardware Manual”.
The purpose of giving this picture is not to dampen everyone”s enthusiasm for learning, but to help everyone understand how the various microcontroller materials we have seen come from and whether they are accurate. All of these can be clarified through official information, which will be helpful for everyone to further learn something in the future.
Introduction to the Second Function
The above figure is the authoritative 51 microcontroller IO port structure diagram provided by the official. It can be seen that the internal structure of the four sets of IO ports of the microcontroller is different, because some IO ports have a secondary function, as mentioned in the introductory section.
Do you remember this pin diagram? The second function name of the IO port is marked in parentheses. Except for P1, each interface has a second function. When introducing the microcontroller system module, I mentioned that the 51 microcontroller has an interface for reserved extended memory, which is the second function of P0 and P1 in the figure (while also using pins such as 29 and 30). Because it is not widely used and involves in-depth knowledge, no specific research will be conducted. By the way, the AD0~AD7 we see here are actually used for parallel ports. The second function of the P3 port, including serial port, will be introduced in detail later.
The drawbacks of network IO and the advantages of multiplexing IO
In order to talk about multiplexing, of course, we still need to follow the trend and adopt a whiplash approach. First, we will talk about the drawbacks of traditional network IO and use the pull and step method to grasp the advantages of multiplexing IO.
For the convenience of understanding, all the following code is pseudo code, and it is sufficient to know the meaning it expresses.
Blocking IO
The server wrote the following code to handle the data of client connections and requests.
Listenfd=socket()// Open a network communication port
Bind (listenfd)// binding
Listen (listenfd)// Listening while (1){
Connfd=accept (listenfd)// Blocking connection establishment
Int n=read (connfd, buf)// Blocking read data
DoSomeThing (buf)// What to do with the data you read
Close (connfd)// Close the connection and wait for the next connection in a loop
}
This code will be executed with stumbling blocks, just like this.
It can be seen that the thread on the server is blocked in two places, one is the accept function and the other is the read function.
If we expand on the details of the read function again, we will find that it is blocked in two stages.
This is traditional blocking IO.
The overall process is shown in the following figure.
So, if the client of this connection continues to not send data, the server thread will continue to block on the read function and not return, nor will it be able to accept other client connections.
This is definitely not feasible.
Non blocking IO
To solve the above problem, the key is to modify the read function.
A clever approach is to create a new process or thread every time, call the read function, and perform business processing.
While (1){
Connfd=accept (listenfd)// Blocking connection establishment
Pthread_ Create (doWork)// Create a new thread
}
Void doWork(){
Int n=read (connfd, buf)// Blocking read data
DoSomeThing (buf)// What to do with the data you read
Close (connfd)// Close the connection and wait for the next connection in a loop
}
In this way, once a connection is established for a client, it can immediately wait for a new client connection without blocking the read request from the original client.
However, this is not called non blocking IO, it just uses multithreading to prevent the main thread from getting stuck in the read function and not going down. The read function provided by the operating system is still blocked.
So true non blocking IO cannot be achieved through our user layer tricks, but rather by imploring the operating system to provide us with a non blocking read function.
The effect of this read function is to immediately return an error value (-1) when no data arrives (reaches the network card and is copied to the kernel buffer), rather than waiting for blocking.
The operating system provides this feature by simply setting the file descriptor to non blocking before calling read.
Fcntl (connfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
Int n=read (connfd, buffer)= SUCCESS;
In this way, the user thread needs to loop through the call to read until the return value is not -1, and then start processing the business.
We noticed a detail here.
Non blocking read refers to the stage where data is non blocking before it reaches the network card, or before it reaches the network card but has not been copied to the kernel buffer.
When the data has reached the kernel buffer, calling the read function is still blocked and requires waiting for the data to be copied from the kernel buffer to the user buffer before returning.
The overall process is shown in the following figure
IO multiplexing
Creating a thread for each client can easily deplete the thread resources on the server side.
Of course, there is also a clever solution. After accepting each client connection, we can put the file descriptor (connfd) into an array.
Fdlist. add (connfd);
Then create a new thread to continuously traverse the array and call the non blocking read method for each element.
While (1){
For (fd “- fdlist){
If (read (fd)!=- 1){
DoSomeThing();
}
}
}
In this way, we successfully processed multiple client connections with one thread.
Do you think this means some multiplexing?
But this is just like using multithreading to transform blocked IO into seemingly non blocking IO. This traversal method is just a small trick that our users have come up with, and every time we encounter a read that returns -1, it is still a system call that wastes resources.
Making system calls in a while loop is not cost-effective, just like making rpc requests while working on distributed projects.
So, we still need to plead with the operating system boss to provide us with a function that has such an effect. We will pass a batch of file descriptors to the kernel through a system call, and the kernel layer will traverse them to truly solve this problem.

Company advantage service:
1.Has been engaged in industrial control industry for a long time, with a large number of inventories.
2.Industry leading, price advantage, quality assurance
3.Diversified models and products, and all kinds of rare and discontinued products
4.15 days free replacement for quality problems

All kinds of module card driver controller servo motor servo motor embedded card wires and cables Power module control module is applicable to steel, hydropower, nuclear power, power generation, glass factory, tire factory, rubber, thermal power, paper making, shipping, navigation, etc

ABB — AC 800M controller, Bailey, PM866 controller, IGCT silicon controlled 5SHY 3BHB01 3BHE00 3HNA00 DSQC series
BENTLY — 3500 system/proximitor, front and rear card, sensor, probe, cable 3500/20 3500/61 3500/05-01-02-00-001 3500/40M 176449-01 3500/22M 138607-01
Emerson — modbus card, power panel, controller, power supply, base, power module, switch 1C31,5X00, CE400, A6500-UM, SE3008,1B300,1X00,
EPRO — PR6423 PR6424 PR6425 PR6426 PR9376 PR9268 Data acquisition module, probe, speed sensor, vibration sensor
FOXBORO — FCP270 FCP280 FCM10EF FBM207 P0914TD CP40B FBI10E FBM02 FBM202 FBM207B P0400HE Thermal resistance input/output module, power module, communication module, cable, controller, switch
GE —- IS200/215/220/230/420 DS200/215 IC693/695/697/698 VMICPCI VMIVME 369-HI-R-M-0-0-E 469 module, air switch, I/O module, display, CPU module, power module, converter, CPU board, Ethernet module, integrated protection device, power module, gas turbine card
HIMA — F3 AIO 8/4 01 F3231 F8627X Z7116 F8621A 984862160 F3236 F6217 F7553 DI module, processor module, AI card, pulse encoder
Honeywell — Secure digital output card, program module, analog input card, CPU module, FIM card
MOOG — D136-001-007 Servo valve, controller, module
NI — SCXI-1100 PCI – PXIE – PCIE – SBRIO – CFP-AO-210 USB-6525 Information Acquisition Card, PXI Module, Card
Westinghouse — RTD thermal resistance input module, AI/AO/DI/DO module, power module, control module, base module
Woodward — 9907-164 5466-258 8200-1300 9907-149 9907-838 EASYGEN-3500-5/P2 8440-2145 Regulator, module, controller, governor
YOKOGAWA – Servo module, control cabinet node unit

Main products:
PLC, DCS, CPU module, communication module, input/output module (AI/AO/DI/DO), power module, silicon controlled module, terminal module, PXI module, servo drive, servo motor, industrial display screen, industrial keyboard, controller, encoder, regulator, sensor, I/O board, counting board, optical fiber interface board, acquisition card, gas turbine card, FIM card and other automatic spare parts