ADI公司如何讓IO-LINK和工業(yè)以太網(wǎng)在智能工廠(chǎng)車(chē)間通信
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本系列的第二篇博文介紹了如何使用IO-Link?從站收發(fā)器設計與網(wǎng)絡(luò )無(wú)關(guān)的工業(yè)現場(chǎng)設備（傳感器/執行器）。下一步是設計IO-Link主站，將這些設備與工業(yè)網(wǎng)絡(luò )（或現場(chǎng)總線(xiàn)）連接起來(lái)，把工廠(chǎng)車(chē)間的過(guò)程數據傳輸到可編程邏輯控制器(PLC)，如圖1所示。這篇博文探討了ADI公司的工業(yè)通信解決方案，這些解決方案可以加速靈活I(lǐng)O-Link主站的設計進(jìn)展，該主站可支持智能現場(chǎng)設備使用較為熱門(mén)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202410/464137.htm
圖1 IO-Link從站通過(guò)IO-Link主站連接到工業(yè)以太網(wǎng)
選擇靈活的IO-LINK主站收發(fā)器
IO-Link主站接收傳感器的過(guò)程值并將其聚合，然后傳輸到更高級別的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，而IO-Link執行器則以相反的方向傳輸過(guò)程值。IO-Link主站可以支持的從站數量取決于可用端口的數量，這意味著(zhù)IO-Link主站可能需要設計多個(gè)收發(fā)器。因此，選擇IO-Link主站收發(fā)器時(shí)要考慮的關(guān)鍵設計參數包括：
■ 通道數
■ 可配置性
■ 保護
■ 易于集成
ADI公司的MAX14819在所有這些方面都表現出色。這款低功耗雙通道IO-Link主站收發(fā)器完全符合新發(fā)布的IO-Link和二進(jìn)制輸入標準及測試規范。該器件還包括兩個(gè)輔助數字輸入(DI)通道，同時(shí)為了簡(jiǎn)化微控制器選擇，它還 具有帶UART和FIFO的幀處理器，用于對所有M序列幀類(lèi)型進(jìn)行時(shí)間關(guān)鍵控制。為了在工業(yè)環(huán)境中提供高穩健性，MAX14819集成了兩個(gè)低功耗傳感器電源控制器，以提供高級限流、反向電流阻斷和極性反接保護功能。圖2顯示了MAX14819如何連接到IO-Link主站中的微控制器單元(MCU)（圖中還包含輔助電源和隔離IC）。
圖2 MAX14819主站收發(fā)器的典型（單通道）應用電路
選擇靈活的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )接口
ADI公司的ADIN2299 RapID平臺第二代(RPG2)網(wǎng)絡(luò )接口（圖3）是一種經(jīng)過(guò)預先測試的完整解決方案，可用于管理工業(yè)網(wǎng)絡(luò )流量。該平臺包含IO-Link主站參與任何廣泛使用的工業(yè)以太網(wǎng)所需的一切，包括：
■ EtherCAT；
■ PROFINET?實(shí)時(shí)(RT)和同步實(shí)時(shí)(IRT)；
■ EtherNet/IP；
除了工業(yè)以太網(wǎng)外，ADIN2299還支持Powerlink和Modbus工業(yè)通信協(xié)議。
圖3 ADIN2299 RPG2網(wǎng)絡(luò )接口的功能框圖
這種高度集成且經(jīng)過(guò)全面測試的解決方案專(zhuān)為在星形、線(xiàn)形或環(huán)形工業(yè)網(wǎng)絡(luò )拓撲中運行而設計，包括通信控制器、雙端口10/100Mbps以太網(wǎng)交換芯片、存儲器和物理層(PHY)收發(fā)器。ADIN2299硬件與其軟件和預先認證的工業(yè)協(xié)議相結合，不僅提供多個(gè)協(xié)議棧，還提供RTOS、文件系統、驅動(dòng)程序和TCP/IP，從而縮短設計和調試時(shí)間。
IO-Link主站中的MCU可以通過(guò)SPI接口（還提供了以太網(wǎng)和UART接口）輕松連接到該交換平臺，而平臺軟件為MCU提供了一個(gè)支持工業(yè)協(xié)議的統一接口，因此無(wú)需更改其自身的固件。這就消除了與增加額外協(xié)議相關(guān)的學(xué)習曲線(xiàn)，從而可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。安全性是ADIN2299的另一個(gè)關(guān)鍵特性。該器件具有安全引導和安全更新功能，可確保僅執行經(jīng)過(guò)驗證的代碼，從而可以降低由網(wǎng)絡(luò )攻擊造成的現場(chǎng)中斷風(fēng)險。圖4為完整IO-Link主站設計的框圖和ADI公司推薦的解決方案列表。
模塊 | ADI推薦解決方案 |
工業(yè)網(wǎng)絡(luò )接口 | ADIN2299 |
微控制器 | MAX32670 |
IO-Link主站收發(fā)器 | MAX14819 |
高壓側開(kāi)關(guān) | MAX14916 |
DC-DC降壓轉換器 | MAXM15065 |
圖4 IO-Link主站設計框圖和推薦產(chǎn)品解決方案
將ADIN2299集成到IO-Link主站設計之前，可以使用ADI公司的EV-RPG2評估套件驗證從MCU到PLC（或基于PC的工具）的通信路徑。該套件的定制版本可用于評估EtherCAT、EtherNet/IP、Profinet、Powerlink和Modbus工業(yè)協(xié)議。
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