用于現(xiàn)場總線設(shè)備的瑞薩IO-Link解決方案

介紹用于現(xiàn)場總線設(shè)備的瑞薩IO-Link解決方案，為實現(xiàn)工業(yè)自動化做出貢獻(xiàn)。

工業(yè)自動化設(shè)備制造商正在為他們的設(shè)計尋找可靠且易于集成的解決方案。他們更偏愛支持?jǐn)?shù)字化、自動化的工廠和創(chuàng)建智能、互聯(lián)的工廠，而不是獨立的、封閉的自主系統(tǒng)。IO-Link是一種點對點通信協(xié)議，可確?，F(xiàn)場級的無縫通信。這是IEC 61131-9定義為國際標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。IO-Link將傳感器和執(zhí)行器連接到工廠自動化中的遠(yuǎn)程I/O或PLC。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對IO-Link的需求也在增加，因為它可以對傳感器和執(zhí)行器的大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

圖1 IO-Link系統(tǒng)組件

IO-Link是工業(yè)自動化中常用的通信協(xié)議，用于傳感器和執(zhí)行器之間的雙向通信。它允許傳感器和執(zhí)行器等“從設(shè)備”與使用IO-Link的PLC等“主設(shè)備”進(jìn)行通信。連接是通過一條長達(dá)20米的三線電纜進(jìn)行的。通常，IO-Link主站可處理數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)，并可使用Profinet、Ethernet/IP和Modbus等各種協(xié)議。市場根據(jù)不同類型、組件、應(yīng)用、垂直市場和地區(qū)進(jìn)行劃分，支持有線或無線等不同選擇。在石油和天然氣、能源和電力、汽車、制藥、食品和飲料以及化工等多種行業(yè)都在利用IO-Link技術(shù)應(yīng)用于機床、搬運和裝配自動化、物流和包裝等。

作為市場領(lǐng)導(dǎo)者，瑞薩為IO-Link提供全面的硬件和軟件解決方案，具體如下。

IO-Link

主站解決方案

易于使用的IO-Link協(xié)議網(wǎng)關(guān)開發(fā)套件

連接多達(dá)8個IO-Link傳感器或執(zhí)行器，支持由RZ/N1S和Arm Cortex -A7控制的工業(yè)以太網(wǎng)通信。（參見圖2）

● CCE4510 IO-Link主PHY具有內(nèi)置IO-Link硬件幀處理器，可顯著提高應(yīng)用性能

●溫度和電源電壓監(jiān)控和保護(hù)

●通道和連接設(shè)備的過載保護(hù)

●針對多達(dá)8端口IO-Link主應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化

●可選的安全啟動功能

圖2 IO-Link主站解決方案

RX23E IO-Link

溫度傳感器解決方案

適用于溫度傳感器的

IO-Link雙向通信解決方案

該單芯片解決方案內(nèi)置了高精度模擬前端（AFE整流/回饋單元），用于測量溫度、過程信號和感應(yīng)檢測。（參見圖3）

●用于溫度控制器的IO-Link解決方案是基于RX23E-A 32位MCU片上高精度模擬前端（AFE），用于信號處理，并通過單芯片上的IO-Link PHY進(jìn)行通信控制。

●通過提供應(yīng)用說明、帶協(xié)議棧的示例程序、BOM和電路圖，有助于減少開發(fā)初期的調(diào)研時間。

● RZ/N1S作為IO-Link主設(shè)備，為IO-Link主設(shè)備和從設(shè)備PHY提供可擴(kuò)展產(chǎn)品系列。

圖3 IO-Link從站傳感器解決方案

RA2E1 IO-Link

壓力傳感器解決方案

超緊湊型RA2E1

實現(xiàn)壓力傳感器應(yīng)用的小型化

實現(xiàn)緊湊的解決方案，可在小空間內(nèi)實施，有助于降低BOM成本和系統(tǒng)小型化。（參見圖4）

●RA2E1支持超小尺寸和封裝系列（LQFP、QFN、BGA、LGA和CSP）

● ZSSC3240實現(xiàn)了高精度傳感器校正，具有分辨率高達(dá)24位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和兩種類型的從PHY：CCE4503 IO-Link兼容收發(fā)器，帶LDO（最大20mA）和ZIOL2401 IO-Link線路驅(qū)動器，帶降壓調(diào)節(jié)器（最大值50mA）。

●提供電源IC（集成電路板）和其他外圍組件

圖4 工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案

RL78 IO-Link

支持的傳感器系統(tǒng)

用于簡單通信、低功耗和

測量功能的微控制器

工業(yè)自動化使用IO-Link連接傳感器和執(zhí)行器。工業(yè)檢測應(yīng)用可以使用支持IO-Link的瑞薩RL78微控制器。（參見圖5）

●用于IO-Link設(shè)備通信的UART和SPI硬件接口可將傳感器、執(zhí)行器和IO-Link設(shè)備無縫集成到工業(yè)自動化系統(tǒng)中（見圖3）。

●提供靈活、可擴(kuò)展的選項，允許您選擇符合工業(yè)檢測要求的MCU。

●優(yōu)先考慮低功耗，使其成為節(jié)能工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。

圖5 支持IO-Link的傳感器系統(tǒng)

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，對設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理和定期維護(hù)的需求在大幅的增加。最常見的數(shù)據(jù)采集方法是通過單向直接通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到上一級設(shè)備。要安裝的設(shè)備數(shù)量也在成倍的增加，對于較廣的覆蓋區(qū)域，這增加了在現(xiàn)有布線中引入新通信協(xié)議的成本。作為該領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)者，瑞薩電子提供全面的解決方案，包括MCU、IO-Link PHY和其他相關(guān)組件，以及易于使用的IO-Link設(shè)備工具，以加快上市時間。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域非常多樣化，包括多種技術(shù)，例如工業(yè)以太網(wǎng)（包括EtherCAT、Profinet、Ethernet/IP、CC-Link IE、Modbus-TCP、OPC-UA）以及各種現(xiàn)場總線選項，例如Profibus、Modbus RTU/ASCII、DeviceNet、CANopen和IO-Link 等。這一動態(tài)領(lǐng)域的發(fā)展仍在繼續(xù)，使未來的工業(yè)之旅更加有趣和激動人心。

審核編輯：湯梓紅