ST IO-Link 通信主站整體解決方案

本文主要介紹工業(yè)系統(tǒng)中用到的ST IO-Link 通信主站整體解決方案。 ST與協(xié)議站的專業(yè)廠家TEConcept和代理商Arrow一起定制的一個(gè)交鑰匙方案--即利用ST的MCU和STM32L4，Arrow將TEConcept的主站協(xié)議站燒寫(xiě)入該MCU，并命名為IOLM4P，即為帶協(xié)議站的ASIC。Arrow也做了一套IOLM4P加4個(gè)L6310的評(píng)估板套件，可以作為四端口的IO-Link主站協(xié)議站進(jìn)行評(píng)估測(cè)試。

這個(gè)IO-Link的硬協(xié)議方案就是使用了支持IO-Link協(xié)議版本V1.1.2的四端口主站控制器的ASIC,型號(hào)為IOLM4P。它是基于STM32L4，由Arrow來(lái)進(jìn)行定制和燒寫(xiě)的。其后續(xù)版本也會(huì)隨著IO-Link 協(xié)議站版本的升級(jí)進(jìn)行迭代升級(jí)。它與主控制器之間通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信，主控制器再通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，也就是說(shuō)EtherNet IP和ProfiNet這類總線與PLC系統(tǒng)進(jìn)行相連。

使用這個(gè)方案可以極大加快主站的設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)流程，因此也可以更容易地通過(guò)IO-Link 協(xié)會(huì)的一系列相關(guān)的功能認(rèn)證，這樣就節(jié)省了整個(gè)項(xiàng)目的綜合成本。 利用這個(gè)IOLM4P的ASIC，ST開(kāi)發(fā)了一個(gè)完整的八端口主站的產(chǎn)品級(jí)參考設(shè)計(jì)。一個(gè)IOLM4P的協(xié)議站ASIC可以支持4路IO-Link主站端口，因此我們就使用了兩片這樣的ASIC，每片連接4個(gè)L6360，總共可以支持8路的IO-Link端口。對(duì)于它L+的供電，我們使用了VN808CM這種可八路輸出的智能開(kāi)關(guān)。

一個(gè)芯片就可以支持8路的L+的對(duì)外供電。這個(gè)供電是作為IO-Link從站的電源供電的輸出。而對(duì)于上位機(jī)，ST使用的是型號(hào)為STM32F76的MCU?？梢岳盟鼇?lái)支持以太網(wǎng)或者現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)總線。這個(gè)板上還有USB口，它可以連接電腦，使用TEConcept的IO-Link tool、IO-Link control Tool進(jìn)行測(cè)試和配置。同時(shí)，這板上還有ST的電源芯片L7986。

它輸出端口的ESD保護(hù)是使用了SPT01-335，另外還有一些USB和EtherNet的USB保護(hù)器件。對(duì)于其他對(duì)外的端口，我們使用了一些TVS管進(jìn)行保護(hù)。如果需要使用到這樣一套8端口的完整方案，可以直接聯(lián)系我們。我們能夠提供完整的軟硬件配套方案和相關(guān)的技術(shù)支持，幫助客戶快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)。

該參考設(shè)計(jì)配合TEConcept IO-Link control Tool的使用，在連接好之后，可以打開(kāi)每一個(gè)端口，選擇每個(gè)端口對(duì)應(yīng)的IODD文件,導(dǎo)入文件并Power On，選擇IO-Link，最后這個(gè)設(shè)備就可以上線了。 相應(yīng)的第二個(gè)端口，也要選擇對(duì)應(yīng)的IO-Link設(shè)備去導(dǎo)入IODD文件并PowerOn，同樣也可以看到相關(guān)信息。依次打開(kāi)每一個(gè)端口，選擇對(duì)應(yīng)端口的所連接設(shè)備的IODD文件,把文件導(dǎo)入后就可以看到這個(gè)設(shè)備的描述信息。Power On之后，再選擇IO-Link設(shè)備齒輪，于是就能收到IO-Link 的設(shè)備信息，從而讀取IO-Link 傳入的一些數(shù)據(jù)等。每一個(gè)對(duì)應(yīng)端口都是進(jìn)行同樣的操作。

打開(kāi)之后等待一會(huì)兒，就可以看到相關(guān)raw data信息，也可以是傳感器的信息。不同傳感器的信息都可以被看到。 對(duì)于后面兩個(gè)新端口，也同樣選擇端口所連接的IO-Link 設(shè)備，選擇IO-Link之后就能打開(kāi)?？梢钥吹?，這個(gè)raw data上的信息呈現(xiàn)在用戶界面的數(shù)據(jù)窗口中。最后兩個(gè)端口也是同樣的步驟，把這兩個(gè)端口所選的NUCLEO Demo 板的IODD導(dǎo)入進(jìn)去。這個(gè)demo 板上會(huì)有幾個(gè)傳感器，想讀取哪個(gè)傳感器，就選擇所要的傳感器。從下面的PD input可以看到讀取的一些數(shù)據(jù)信息。 對(duì)于不同的傳感器，可以通過(guò)同樣的方法來(lái)讀取數(shù)值。數(shù)據(jù)和參數(shù)也是參照同樣的流程。TEconcept 的IO-Link Tool中每一個(gè)傳感器的數(shù)值都可以在PD input里看到。

選擇需要的傳感器，也可以點(diǎn)擊感興趣的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。右下角有一個(gè)PDoutput選項(xiàng)可以輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是不斷變化的。 由IO-Link協(xié)議站提供商TMG及其國(guó)內(nèi)代理虹科合作開(kāi)發(fā)的軟協(xié)議的IO-Link 主站方案使用了STM32H743或者753的MCU擁有八個(gè)串口，可以連接八路的L6360，從而只需要一個(gè)MCU就可以支持8路的IO-Link通道。其L+的供電也是利用了VN808八路輸出智能開(kāi)關(guān)，這樣的話，芯片就可以支持八路的L+對(duì)外的IO-Link從站電源的供電輸出。在連接上層PRC設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線上，我們可以選擇不同的接口芯片來(lái)支持不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，比如說(shuō)perfect EtherNet/IP或者加上一個(gè)ET1100來(lái)支持EtherCAT都可以。對(duì)于這個(gè)單板的24v電源降壓，我們可以使用A27986A這樣一個(gè)電源芯片。

IO-Link對(duì)外的EST保護(hù)也可以使用SPT01-335。還有網(wǎng)口和其他對(duì)外接口，我們也都有相關(guān)的ESD保護(hù)器件、TAVS管等。這種方案的主站協(xié)議站需要和主站協(xié)議站廠家，比如說(shuō)TMG、TEConcept、亞信等主站協(xié)議站廠家去協(xié)商。這樣的話，主站協(xié)議站的購(gòu)買(mǎi)方式和價(jià)格可以幫你掌握相關(guān)軟件代碼，并與一些現(xiàn)場(chǎng)總線集成到你的產(chǎn)品中去。

亞信的EtherCAT轉(zhuǎn)IO-Link主站的方案（見(jiàn)上圖）使用了一個(gè)型號(hào)為AX58400的主控制器,里邊封裝一個(gè)STM32H755，再加上一個(gè)EtherCAT的從站控制器的SIP。這個(gè)SIP的上面可以連接到EtherCAT的主站，下面可以接8個(gè)L6360來(lái)支持8路的IO-Link接口，這樣就可以形成一個(gè)單芯片的方案，可以支持EtherCAT的從站作為IO-Link主站的方案。 ?

編輯：黃飛

?