1、引言

geinus i/o總線是美國ge fanuc自動化公司推出的一種工業控制總線，它既是i/o總線又是通信網絡，非常適合于大量i/o處理和數據傳輸。可作為一個網絡、或作為一個交換實時信息的高速局域通信網絡而進行工作，對安裝在不同位置上的i/o系統進行控制。

ge fanuc自動化公司的多種產品支持geinus i/o總線，如plc 90-30、plc 90-70、versamax、field control、powermate h和d、ge傳動、人機接口軟件cimplicity hmi 和frameworx。geinus i/o總線穩定性極強，適于高速及長距離傳送，是一種確定性和開放性的總線，是為工業環境中的可靠通信而設計的，是一種重要的工業應用總線和最具特色的plc網絡通信。

genius是一種將i/o監控系統與信息處理集成于一體的分布式i/o系統。genius總線已成為分布式i/o的工業標準，引導外設和接口的開發。

2 、genius i/o總線

2.1 genius總線結構

genius i/o總線結構和傳輸如圖1，適用于不同距離下的高速數據傳輸，除i/o傳輸器外，還要求多種總線設備間進行數據傳輸。

（1） genius總線采用邏輯令牌環作為介質訪問控制協議構成，總線上的每個網站都有權獲得令牌來發送數據，總線上不存在一個主通信控制器。genius總線是一種點對點的“令牌總線”系統，在網絡中有一種電子“令牌”（token）傳送給每臺設備，通過它傳輸輸入和診斷信息。

（2） genius總線提供全局數據（global data）和數據報文（data gram）兩種類型的信息傳送方式。前者可自由收發數據而無需編程，后者是從總線上一臺設備送到另一臺設備的直接信息傳送。

（3） genius總線采用調頻（fsk）的方式對數據信號進行調制，即：用高頻信號代表0，低頻信號代表1。這種調制方式使得genius總線的抗干擾性得到提高、傳輸距離增長。

（4） genius總線采用如下方法保證通訊可靠進行：每個數據被編碼后，連續發送三次，接收方作三選二表決。接收完一個完整的數據包之后，接收方會對整個數據包作crc-6環冗余校驗，一旦校驗失敗，數據包會被要求重發。

2.2 genius總線特性

（1） genius總線是開放的，通過與其它總線的接口，使用戶現存的網絡與genius總線相連。通過加拿大pro-log公司的genius遠程接口grl，可實現genius與a-b公司的產品的通信;通過horner electric公司的genius gateway模塊ggm，可應用在scada系統中，可以與modbus/rut的主站通信。

（2） genius總線的互連性已向下擴充到設備一級，具有現場設備級接口。如pmeumatic 公司、numatics公司的閥可直接由genius總線進行控制。

（3） genius總線具有與多種計算機操作系統的接口，軟件應用具有最大的靈活性，包括基于pc的人機接口軟件包及控制和數據采集軟件。

（4） 通信當中出現的總線錯誤不防礙i/o系統的正常的連續操作和運行。如果發生了總線錯誤，那么不正確的數據被拒絕，相應的總線故障被報告給主處理器。連接到通訊總線上的所有的設備之間是隔離的。

（5） 在genius總線上可以使用幾種不同的通信連接方式，如通過光纜接口使用光纖實現通信、通過紅外收發器接口實現無線通信、通過匯流環接口實現船用環境的通信。

（6） genius總線支持冗余配置，包括通信電纜和i/o模塊。

2.3 genius總線技術指標

（1） 通信速率：153.6kbit。

（2） 在不使用中繼器的情況下genius總線最長通信距離可達2.3km。

（3） 一條總線上最多可連接32臺設備，包括計算機、plc和其它設備。

（4） 總線支持的物理介質包括雙絞線和光纖，總線電纜為單屏蔽雙絞線時與地面1500v絕緣，可避免電子噪音的影響。

（5） 總線掃描時間獨立于plc掃描時間。

（6） 對每個網站的數據吞吐量為：發送128 bytes ，接收128 bytes。

3、 genius網絡的實現

3.1 genius總線接口

在許多應用中，genius總線需要與運行在plc或主計算機上的控制程序交換信息。ge fanuc有多種類型的genius接口，總線控制器（gbc）、通信模塊（gcm）和總線接口單元（gbi），是實現genius網絡的重要環節。gbc支持genius局域網絡、gcm支持對等設備的genius通信、gbi支持genius現場總線的實現。ge fanuc自動化產品的genius總線接口及應用及應用如附表所示。

3.2 genius網絡的配置

應用于工業企業dcs自動控制系統的一種簡單和典型的genius網絡結構如圖2所示，具有獨立節點的一個以上的plc控制站和一臺以上的pc機和相應的網絡設備。pc機，即操作站或工程師站;plc控制站為ge fanuc自動化公司的90-30 plc或90-70 plc或versamax 系列等。

以90-30 plc系列為例，一種簡單的網絡設備基本配置如下：

（1） cpu模塊

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

（2） 總線接口模塊（gbc）：

ic693bem331;

genius網絡電纜：屏蔽雙絞線或光纖;

genius i/o總線終端插頭：ic693acc307;

genius i/o ibm pc接口卡：ic660elb921（單通道），pcim卡，遵守isa總線協議;

（3） pc機

pⅲ或pⅳ機，大于20g硬盤，大于128m內存，支windwods2000或windwosnt4.1操作系統軟件運行，具有isa總線擴展插槽。

3.3 genius網絡的主要特性

（1） 總線型網絡拓補結構

通過多點連接（multi-drop）將每個網站接入，構成總線型網絡拓補結構，每個網站是通過磁耦合掛在總線上的，一個站設備出現故障，并不影響整個總線的通訊，安全性強。

（2） 簡單的i/o控制

通過gbc模塊可對genius i/o模塊進行簡單的i/o控制，也可構成genius區域網絡通信系統。

（3） 安裝簡單方便

為本地背板安裝，是即插即用網絡。

（4） 具有故障自診斷功能，易于網絡的編程與組態。

（5） 對離散和連續過程控制應用場合，均具有確定性和可重復性功能。

（6） 擴展性強

網絡為模塊式結構，可根據需要進行擴展，不影響已建成和正在運行的部分。

（7） 網絡結構具有良好的開放性，利于網絡的管理。

3.4 genius網絡的主要技術指標

（1） 通信速率：153.6kbit;

（2） 最長通信距離可達2.3km;

（3） 最多可連接32個站;

（4） 總線支持的物理介質：雙絞線和光纖;

3.5 genius網絡的編程

每個站通過硬件設定一個獨立的站號，并在下列軟件開發環境下，完全實現一個genius網絡的編程。

（1） gbc模塊的編程

ge fanuc自動化公司提供的logicmaster 90軟件，提供了用于plc站的通信功能的編程，包括gbc模塊的編程，編程方式為組態式。軟件具有提供系統的通信、診斷特性，通用的用戶界面和特性設置、通用的梯形圖指令集、i/o組態功能和可靠的通信功能。

（2） pcim卡的軟件

含串行接口軟件和pcim管理軟件，前者為genius網絡和雙口ram（dpr）提供通信接口。串行接口軟件和pcim管理軟件之間有一個公共存儲區，即共享ram區域。從雙口ram區域中出來的數據由pcim管理軟件格式化后送至共享ram接口（sri）和存儲器中。

（3） genius網絡監控

工業dcs系統常通過上位機人機交換界面實現對網絡的監控，上位機就是系統的操作站，其網絡接口都配有合適的軟件，提供開發平臺和操作系統。ge fanuc自動化公司提供的配套自動化軟件cimplicity提供了透明的編程方法，此外目前應用較廣泛的其它自動化軟件如intellution公司的ifix、wonderware公司的intouch等也都提供了相應的驅動軟件。

4、 genius網的工程應用

四川華鎣山水泥廠是一干法轉窯水泥廠，工藝流程從石灰石破碎、原料輸送、生料磨、生料儲備、煤粉制備、燒成、熟料輸送、熟料儲備，到水泥磨和水泥儲備。廠dcs自動控制系統設置三臺操作站和三個控制站，控制站采用ge fanuc的90-30系列plc，每個站配置一塊gbc總線控制器;操作站選用工業控制計算機，每個站配置一塊pcim卡，通過genius i/o總線實現系統的通信，通信介質為雙絞線，網絡通信的編程通過ge fanuc與硬件配套的軟件環境實現。使用wonderware公司的intouch人機界面軟件環境實現系統監控軟件的開發，如圖3。系統投入運行以來運行狀態很好。

（1） 生料控制站

采集和處理石灰石破碎、原料輸送、生料磨、生料儲備、燒成窯尾工藝的各種信號，實現生料磨的負荷自動控制、窯尾喂料的自動控制、增濕塔溫度自動控制、原料倉和生料倉的料位聯鎖控制，同時實現各臺電氣設備的啟/停控制和設備間的工藝聯鎖控制。

（2） 燒成控制站

采集和處理燒成窯中、燒成窯頭、煤粉制備工藝的各種信號，實現煤磨溫度自動控制、煤粉倉料位聯鎖控制，同時實現各臺電氣設備的啟/停控制和設備間的工藝聯鎖控制。

（3） 水泥控制站

采集和處理熟料輸送、熟料儲備，水泥磨和水泥儲備工藝的各種信號，實現熟料倉、水泥倉料位聯鎖控制，同時實現各臺電氣設備的啟/停控制和設備間的工藝聯鎖控制。

3臺操作站分別監控石灰石破碎、原料輸送、生料磨、生料儲備、燒成窯尾工藝，燒成窯中、燒成窯頭、煤粉制備工藝和熟料輸送、熟料儲備，水泥磨和水泥儲備工藝，并互為冗余，實現操作、監視、報警、記錄、存儲和報表等功能。

5、結束語

geinus i/o 總線技術在自動控制系統中的應用，優化了自動控制系統的結構，系統的合理配置極大地降低了成本。其在工程實踐中的成功應用，證明了genius網絡具有可靠性高、操作簡單、維護方便等特點。

責任編輯：gt