ST: IO-Link技术与意法半导体

出处:维库电子市场网 发布于:2019-12-07 15:57:12

  如今,所有的工业制造商,无论规模大小,都在升级生产设施、制造能力和工程服务,向工业4.0概念或智能工业转型。
  目前有许多技术可以促进这种转型,使工作环境变得更安全,网络安全性和覆盖率更高,提高能源利用率,这些是新工厂概念的热点趋势,将其变为现实需要巨大的投入,其中包括旧设备智能升级改造工程(例如,使用新的变频解决方案改造旧电机,限度地提高能效)。
  在工业现代化改造方面,IO-Link技术在所有的基于传感器的工厂级应用中占有显著的地位,该技术的优势是能够让普通工业传感器(即生产线中的接近传感器或压力传感器)实现智能化,热插拔连接,更换简便,支持多跳网络和预测性维护系统。
  IO-Link·ù 的成员包括欧洲的传感器和执行器制造商以及可编程逻辑控制器(PLC)厂商,随着来自世界各地的新公司加盟,联盟的每月都在上升,并且该组织的所有新成员都看到了加盟这项计划的好处。
  作为联盟的创办者之一,意法半导体提供IO-Link主站收发器L6360和设备收发器L6362A(在IO-Link术语中称为IO设备)。


  图1 –典型的工业网络
  IO-Link是什么?
  IO-Link是连接工业网络底层传感器及执行器的标准化通信协议,遵从IEC 61131-9国际标准,可编程控制器和相关外围设备是该标准的基本内容。该技术本身的概念是,传感器或执行器与主控制器(即PLC)交换通信数据(诊断和配置信息),同时确保向下兼容工业IO模块。
  IO-Link位于工业网络体系架构的底层:PLC控制器(或工业网关)与位于网络架构高层的工业现场总线相连,可以远程传输工业网络高层的数据信息。
  IO-Link通信协议是什么?
  IO-Link是能够驱动工厂自动化环境中的数字传感器及执行器(标准IO设备)的点对点(半双工)数字通信协议。协议具有简单易用和即插即用的特点,以防故障传感器更换或向下兼容问题。因此,这是一个简单的串行通信协议,只需3根线,无需专用连接器及电缆:IO-Link使用传统的M5、M8或M12规格的标准工业连接器,可以连接常见的任何工业传感器。从安装工作量和成本角度看,IO-Link技术对工业网络升级的影响很小。实际上,甚至可以继续使用以前的布线基础设施安装IO-Link设备。
  关于协议栈:按照的定义,IO-Link主站和设备收发器必须支持三种通信速度(COM1: 4.8 kbit/s、COM2: 38.4 kbit/s、COM3: 230.4 kbit/s),并且主站收发器具有模拟和数字(8位、12位或16位)两种通信模式。在COM3通信模式下,主站与设备之间传送一个典型的数据帧是2个字节,周期是400μs。
  为什么可以即插即用?
  即插即用的实现方式是将所有参数都存储在主站,这样,在更换传感器时,即使是热插拔,传感器(在更好的情况下,是智能传感器,即设备)也会接收到设备配置所需的全部信息。主站存储的文件通常为.xml格式,包含有关传感器的所有信息(即型号、制造商、功能等),这个文件被称为IODD(IO-Link设备描述符)。一个传感器或执行器对应一个IODD。
  ST的IO-Link 芯片和解决方案
  意法半导体的L6360和L6362A两款芯片可实现IO-Link主站和设备解决方案,产品特性包括应用范围广,宽输入电压,高输出电流,低耗散功率,高可靠性。


  图2 –主站芯片与设备芯片之间的典型连接
  L6360是一个兼容PHY2(3线)的单片IO-Link主站端口,支持COM1、COM2和COM3三种模式,还支持标准IO(SIO)设备。L6360的灵活性极高,输出级C/Q0输出引脚可配置为(高边、低边或推挽)。L6360通过标准I2C接口与微控制器(运行协议栈的微控制器)通信,然后将通过USART(IN C/Q0引脚)接收的主微控制器数据发送到PHY2(C/Q0引脚),或者将从物理层接收到的数据发送到USART(OUT C/QI引脚)。
   L6362A是符合PHY2(3线连接)标准的IO-Link设备收发器芯片,支持COM1、COM2和COM3模式。这款芯片还支持标准IO (SIO)模式。输出级提供三种可选配置(??高边、低边、推挽),能够驱动任何类型的负载(电阻、电容或电感),凡是24V工业传感器都可以连接到L6362A。
  VCC, GND, OUTH, OUTL和I/Q引脚之间的反极性保护是这款芯片的重要功能,是工业传感器管理应用的基本要求。
  演示板是设计人员在开发阶段需要的基本工具,ST为设计人员提供大量的开发工具,下面从芯片评估板开始介绍。
  首先是STEVAL-IFP016V2主站芯片评估板,这块板子以 L6360主站芯片为,可以通过外部连接器连接主微控制器。
  STEVAL-IFP016V2处理微控制器信号,提供24 V输出,能够演示L6360的所有功能。
  第二块板子是STEVAL-IFP017V3,这是一款以L6362A设备芯片为的评估板,用于测试L6362A的全部功能,例如,快速退磁和反极性保护等丰富的电气保功能。使用STEVAL-IFP017V3设计项目,无需外部组件即可满足IEC 61000-4-4(突发),IEC 61000-4-2(ESD)和EN60947-5-2 / IEC 61000-4-5(浪涌)的要求。
  具有L6362A全部特性的STEVAL-IFP017V3所有这些开发板都是为充分利用这两款芯片的功能而开发设计。设计人员通常需要开发支持,甚至在应用级也需要支持。因此,意法半导体开发了基于L6360的4端口IO-Link主站板STEVAL-IDP004V1和和基于L6362A的传感器设备评估套件STEVAL-IDP003V1。
  STEVAL-IDP004V1板载四颗不同的L6360芯片,支持多种通信模式:IO-Link、SIO、RS-485、USB和CAN,中央处理器是STM32F205 Cortex M3微控制器,还配备一个普通的RS232 PC接口,用于测试板子的通信功能。
  带有四个连接端口的STEVAL-IDP004V1
  如图7所示,STEVAL-IDP004V1安装了四个M12连接器,可以同时连接四个不同的传感器。在我们应用方案中,用STEVAL-IDP003V1板上的L6362A芯片代表传感器。
  STEVAL-IDP003V1套件可以安装在的常规工业传感器内(仅8 x 70 mm大小)。在套件的参考设计板上,可以安装多达四个不同的传感器子板(接近检测、振动检测、加速度计和温度传感器),板上还搭载一个运行设备端协议栈的专用低功耗微控制器STM32L071。
    ,按照STM32 ODE计划,下一个开发工具将是IO-Link扩展板,又称X-Nucleo开发板,用于简化IO-Link应用的原型设计。有了这些新电路板,IO-Link协议栈将运行在主STM32微控制器上,建立一个全功能的IO-Link点对点通信通道。

关键词:半导体

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

广告
上传BOM文件: BOM文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
应用领域:

有效期:
OEM清单文件: OEM清单文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
有效期:

扫码下载APP,
一键连接广大的电子世界。

在线人工客服

买家服务:
卖家服务:

0571-85317607

客服在线时间周一至周五
9:00-17:30

关注官方微信号,
第一时间获取资讯。

建议反馈

联系人:

联系方式:

按住滑块,拖拽到最右边
>>
感谢您向阿库提出的宝贵意见,您的参与是维库提升服务的动力!意见一经采纳,将有感恩红包奉上哦!