一、背景

在完整的生產(chǎn)過程中，許多傳感器設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備不完全安裝在同一位置，大多分散部署在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。如果采用本地控制的方式，就需要用到多個(gè)控制器，但是成本較高，且不利于管理，所以最理想的解決方案是借助現(xiàn)場總線，采用一個(gè)控制器設(shè)備實(shí)現(xiàn)多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制。

EtherCAT是一項(xiàng)高性能、低成本、應(yīng)用簡單、拓?fù)潇`活且開源的確定性工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。基于EtherCAT實(shí)現(xiàn)的控制效果比其他標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)具備更大的優(yōu)勢：響應(yīng)時(shí)間快，每臺設(shè)備的數(shù)據(jù)要求最低且實(shí)施成本低。因此，EtherCAT成為高性能的分散式I/O系統(tǒng)的理想選擇。

為此，虹科推出虹科工業(yè)樹莓派遠(yuǎn)程I/O套裝，以滿足多元化需求。

二、套裝介紹

虹科工業(yè)樹莓派遠(yuǎn)程I/O套裝，以虹科工業(yè)樹莓派RevPi Connect作為主站設(shè)備，虹科HK-MXB系列為從站設(shè)備：

虹科工業(yè)樹莓派RevPi Connect模塊是一款基于樹莓派計(jì)算模塊設(shè)計(jì)的工業(yè)級邊緣計(jì)算設(shè)備，采用Raspbian系統(tǒng)，預(yù)裝PREEMPT RT實(shí)時(shí)補(bǔ)丁，能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議對于實(shí)時(shí)性的需求。

虹科工業(yè)樹莓派RevPi Connect模塊支持CODESYS開發(fā)，基于CODESYS應(yīng)用，支持MODBUS RTU、MODBUS TCP、EtherCAT、CANopen等多種現(xiàn)場總線協(xié)議。在該套裝中，該模塊通過EtherCAT協(xié)議與遠(yuǎn)程I/O模塊進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制。

除此之外，虹科工業(yè)樹莓派RevPi Connect模塊自身也配置有本地I/O模塊，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行本地I/O模塊與遠(yuǎn)程I/O模塊的組合應(yīng)用，在最大限度上滿足實(shí)際的工業(yè)控制需求。

虹科HK-MXB系列是一款EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)總線接口，集成數(shù)字量輸入和輸出的混合I/O模塊。可以為更高層級的EtherCAT主站控制器提供理想的16通道，工業(yè)現(xiàn)場24V NPN/PNP型數(shù)字邏輯輸入信號，并對捕獲的信號進(jìn)行限流、電氣隔離的安全保護(hù)。

同時(shí)，HK-MXB還可以將主站控制器發(fā)出的指令信號轉(zhuǎn)換為16通道NPN/PNP型工業(yè)24V數(shù)字邏輯信號輸出，最大具備0.5A/CH的驅(qū)動(dòng)電流，可用于對繼電器、指示燈以及數(shù)字邏輯信號的驅(qū)動(dòng)。

三、應(yīng)用場景

1.機(jī)器人協(xié)助控制

虹科工業(yè)樹莓派遠(yuǎn)程I/O套裝可以將I/O信號與機(jī)器人系統(tǒng)的一些特殊功能相關(guān)聯(lián)，用于對機(jī)器人進(jìn)行某種控制和監(jiān)控機(jī)器人系統(tǒng)的狀態(tài)。

2.電氣控制

虹科工業(yè)樹莓派可以安裝在主電柜中，MXB模塊安裝在遠(yuǎn)程機(jī)架柜中，在合適的地方布置遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)，這樣的方式可以減少成本，方便布線。

3.半導(dǎo)體生產(chǎn)

半導(dǎo)體生產(chǎn)制造中，常常有著許多閥島、驅(qū)動(dòng)器、傳感器和氣控或電控設(shè)備，虹科工業(yè)樹莓派遠(yuǎn)程I/O套裝可以實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)信號的采集、控制或遠(yuǎn)程維護(hù)。

4.光伏與風(fēng)電

在光伏跟蹤控制中，控制中心會接受多臺光伏跟蹤設(shè)備上傳的各種數(shù)據(jù)，并且根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)出跟蹤控制信號。虹科工業(yè)樹莓派遠(yuǎn)程I/O套裝可以承擔(dān)設(shè)備內(nèi)傳感器到位信號檢測和驅(qū)動(dòng)繼電器等相關(guān)設(shè)備向控制中心上傳數(shù)據(jù)、接受指令的功能。

四、總結(jié)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方案是通過工控機(jī)+IO板卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，各種儀表信號直接通過電纜連接到IO板卡，這種方式布線成本高昂，信號衰減大。

而EtherCAT I/O模塊可以直接連接到虹科工業(yè)樹莓派上。通過一根以太網(wǎng)電纜連接I/O與工業(yè)控制器，各種儀表控制器信號直接就近接入到以太網(wǎng)I/O模塊上，這樣做有以下幾個(gè)好處：

• 節(jié)省使用工控機(jī)與IO板卡的成本，以太網(wǎng)I/O模塊可直接接入上位機(jī)系統(tǒng)；

• 用10/100MHz的以太網(wǎng)傳輸替代了4-20mA的信號傳輸，提高了傳輸速度；

• 用一個(gè)以太網(wǎng)電纜替代各種儀表控制器信號線，減少了信號遠(yuǎn)程傳輸?shù)乃p；

• 儀表控制器的信號電纜只需要接到以太網(wǎng)I/O模塊上即可，極大地降低了電纜成本與布線工作量。