随着工业4.0概念的推广,对于制造环境的智能化要求越来越高,io-link通信网络(iec 61131-9)的出现,为智能工厂的发展铺平了道路,可用于直至执行器和传感器级别的双向点对点数据连接,从而实现数据预处理、传感器参数调整和先进的诊断。本文将为您介绍io-link技术的发展,以及由arrow和意法半导体(st)推出的io-link相关凯发app官网登录的解决方案。

简化工业自动化的连接和管理难题

io-link是一种工业自动化领域中的通信协议,它用于连接和管理工厂设备中的传感器、执行器和控制器。io-link允许数据在传感器和控制器之间进行高速传输,同时可以通过io-link来配置传感器和执行器的参数,这样的特性使得设备的设置和更改变得非常简单和灵活。


io-link还可支持数字和模拟数据的传输,这意味着不仅可以传输开关状态等数字数据,还可以传输温度、压力等模拟数据,使其适用于各种不同的传感器和执行器。


io-link还可以实时监控传感器和执行器的状态,并提供详细的诊断信息。这有助于提高设备的可用性,并减少停工时间。一个io-link主站可以同时连接多个设备,从而节省连接成本,并简化系统架构。io-link是一个开放标准,支持多个供应商的设备,这意味着您可以在不同供应商之间进行选择,而无需担心兼容性问题。


io-link可广泛应用于自动化生产线中,用于连接和控制各种传感器,如光电传感器、压力传感器、流量计等,它使生产线更加灵活并且易于配置。io-link的诊断特性允许远程监控和诊断设备,这在远程位置的工厂或设备上非常有用,可以减少维护时间和成本。io-link还可以用于将传感器数据集成到物联网(iot)应用中,有助于实现预测性维护和实时生产优化。


io-link技术适用于所有基于传感器的工厂应用,其中端点(例如传感器或阀门、电机启动器或rfid读取器)被要求成为最低层网络的一部分。信息被收集并提供给更高级别的现场总线,从而允许将这种基本的点对点通信从现场收集到智能工业环境中。


由于io-link具有上述所有特点,还包括可靠性以及热插拔和反极性等功能,并提供合理的成本(标准接口和替代并行布线),加上工业传感器是高价值和高成本的设备,因此,工业传感器和执行器的制造商,正在通过io-link功能来增强测量点,为生产线中的设备提供显着的附加价值。


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满足io-link应用的完整凯发app官网登录的解决方案

arrow和st针对io-link应用,提供了一系列凯发app官网登录的解决方案,包括io-link收发器、stm32微控制器以及保护器件,以帮助满足iec 6100对静电放电(esd)、突发和浪涌抗扰度的要求,并提供一套硬件和软件评估工具来帮助满足实施高效的io-link网关。


首先在可编程逻辑控制(plc)和人机界面(hmi)应用上,st推出了新的sil-2兼容演示――steval-silplc01,其采用了即将于2024年推出的stm32mp2微处理器(mpu)。steval-silpc01是一款采用1oo2架构的plc凯发app官网登录的解决方案,具有clt03-2q3双通道数字输入和ips160hf单通道数字输出。硬件设计符合sil级别,其上一代采用stm32h723vg为核心,已通过tüv italia(tüv sud集团)的正式评估,符合sil 2 / pl d要求,其随机故障率、系统能力(针对硬件)、符合iec 61508、en 62061、en iso 13849-1和en iso 13849-2标准的架构约束。


新版本则采用了stm32mp2 mpu,这是一款带有神经处理单元的工业级64位mpu,适用于需要高端多媒体功能的安全工业4.0和高级边缘计算应用,stm32mp25系列是stm32mp2系列中的第一个系列。这些mpu围绕运行频率高达1.5 ghz的单或双arm® cortex®-a35内核,以及运行频率高达400 mhz的单arm® cortex®-m33内核构建。


stm32mp25 mpu通过1.2 ghz的32位接口提供长期且成本优化的dram支持(ddr4和lpddr4)。stm32mp25系列凭借高达1.35 tops的神经处理单元(npu)和用于高级hmi的3d图形处理单元(gpu),在工业环境中实现边缘ai凯发app官网登录的解决方案。


stm32mp25具有强大的稳健性,可支持10年100%运行时间,温度扩展至 125℃,具有完整的连接性,支持时间敏感网络(tsn),可提供最多3个千兆位以太网端口(带2端口交换机),以及pcie gen2、usb 3.0、3个can-fd接口。此外,stm32mp25还支持高端图形能力,具有1080p图形功能(3d gpu、h.264硬件视频编解码器),支持rgb、mipi dsi和lvds显示器,具有mipi csi-2相机接口与lite-isp,并具有强大的安全性,达到sesip 3级认证,支持cortex®-a和cortex®-m上的trustzone®,以及强大的硬件加密与安全供应生态系统,样品将于2023年底提供。


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支持多协议的8端口io-link主站

通过st与艾睿电子的联合实验室,艾睿电子的arw-iolm4p-stm32l4是io-link 4端口主控制器,支持多达16个不同的主收发器phy,符合io-link v1.1.3和iec 61131-9标准,并支持spi接口,是基于stm32l4 mcu arm低功耗系列,优点是易于使用,节省客户的开发时间,缩短上市时间。


通过艾睿电子与st的联合实验室,st也推出了基于stm32l431与ax58100和l6360(io-link master phy)的凯发app官网登录的解决方案,这是8端口io-link主站,支持多协议的工业现场总线。


stm32l431xx器件是基于高性能arm® cortex®-m4 32位risc内核的超低功耗微控制器,工作频率高达80 mhz。cortex-m4内核具有单精度浮点单元(fpu),支持所有arm®单精度数据处理指令和数据类型。它还实现了全套dsp指令和内存保护单元(mpu),从而增强了应用程序的安全性。


通过st凯发k8官网下载客户端中心的合作伙伴计划,该凯发app官网登录的解决方案搭配了由asix推出的ax58100,这是一款2/3埠ethercat从站控制器(esc),集成两个支持100mbps全双工操作与hp auto-mdix功能的高速以太网phy。ax58100支持canopen(coe)、tftp(foe)、voe等标准ethercat协议,适用于工业自动化、电机控制、运动控制、机器人、数字信号i/o控制、模拟数字转换器(adc)/数字模拟转换器(dac)转换器控制、传感器数据采集等,为各种实时工控产品应用,提供了经济有效的凯发app官网登录的解决方案。


l6360 io-link通信主收发器ic则是一款符合phy2(3线)标准的单片io-link主端口,支持com1(4.8 kbaud)、com2(38.4 kbaud)和com3(230.4 kbaud)模式。l6360支持18v至32.5v电源电压,支持高侧、低侧或推挽式(< 2 ω)的可编程c/qo输出级,以及高达500 ma l 保护的高侧驱动器,附加iec61131-2 type 1输入,通过电流限制和可编程截止电流提供短路和过流输出保护,具有3.3v/5v、50ma线性稳压器,以及5 ma io-link数字输入,具有可用于ic控制、配置和诊断的快速模式i2c,以及诊断双led序列发生器和驱动器,具有5 v和3.3 v兼容i/o,支持过压保护(> 36 v)、过温保护、静电放电保护,采用小型化vfqfpn 26l(3.5x1x1 mm)封装。


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支持工业应用的多款io-link设备

st还推出多款io-link设备,像是stsys-accfa002是支持io-link至8通道数字输入,无需额外的电源,输入端口由sclt3-8b提供保护。stsys-accfa003则是支持io-link至8通道数字输出,具有绝缘高侧数字输出,输出电流限制为0.7a。


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在io-link设备的传感器部分,则有stsys-accfa006,这是一款io-link传感器rfid标签读取器,支持13.56mhz频率,无需额外电源。此外还有stsys-accfa007这款io-link飞行时间(tof)距离测量传感器,具有精度高、范围广的特性,支持从厘米到米的精度范围。


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此外,st还推出带io-link接口的新型振动传感器,采用了iis3dwb 3轴数字振动传感器与ism330is 3轴加速度计和3轴陀螺仪,搭配stm32g071cb微控制器与适用于工业传感器应用的双通道收发器――l6364q。其中l6364是一款适用于sio和io-link工业传感器应用的双通道收发器,可充当具有传感器或执行器功能的微控制器与24 v电源和信号电缆之间的桥梁。


io-link设备的执行器部分,则有stsys-accfa005 io-link执行器塔灯指示器,具备低侧输出驱动,带按钮作为输入,可轻松扩展到任何pd输入/输出尺寸。另外还有stsys-accfa008这款io-link 32路空气电磁阀驱动器,支持32通道高侧驱动,为负载提供隔离24v电源,支持io-link b类接口。


此外,st还有支持32通道电磁阀驱动器的io-link执行器,这款可扩展、可配置的工业执行器采用了stm32g071和l6364q核心器件,并推出32通道电磁阀驱动演示系统,是可进行气阀驱动的工业执行器演示系统。


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结语

io-link是一个功能丰富的工业通信协议,提供了许多优异的特性,可以改善工厂自动化系统的性能和灵活性,并且在各种应用中都具有广泛的潜力。由arrow和st推出的众多io-link凯发app官网登录的解决方案,将有助于客户快速开发io-link相关的产品,若您想更深入了解相关的产品信息,请洽艾睿电子以获得更完整的凯发app官网登录的技术支持。