虹科KUNBUS工業(yè)樹莓派擴展IO模塊 RevPi DIO/DI/DO擴展模塊

虹科工業(yè)樹莓派數(shù)字I/O模塊 RevPi DIO模塊

為了將Revolution Pi轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)控制單元，可以將各種數(shù)字IO模塊連接到核心模塊RevPi Core和RevPi Connect中。 IO模塊有三種版本。 它們的前端都具有相同的28針I(yè) / O連接器（每個連接器兩排14針–提供了兩個合適的14針插座連接器，帶有彈簧夾觸點，可連接1.5mm多股連接線）。 除了具有14個數(shù)字輸入和14個數(shù)字輸出的標(biāo)準(zhǔn)版本外，還有兩個特殊版本，它們僅具有16個數(shù)字輸入或16個數(shù)字輸出。

所有版本的PiBridge邏輯電路和輸入輸出（600 VRMS隔離電壓）之間分別都有電隔離。 RevPi DIO版本在輸入和輸出之間還存在額外的電氣隔離。 所有版本均根據(jù)EN 61131-2要求提供了抗干擾保護，并且可以在-40°C至55°C的環(huán)境溫度，相對濕度高達93％下運行。

數(shù)字量輸入

直流輸入對于24 V 電源電壓有一個電壓極限值，其符合EN61131-2 標(biāo)準(zhǔn)中1 型和3 型輸入定義。輸入電流被強制在2.4mA。這項標(biāo)準(zhǔn)沒有對12 V輸入進行定義，因此我們不能做任何一致性的測試，但是極限值是隨著電源電壓的減小而合理減小。如果電源電壓下降到9V 以下，警報會發(fā)送到RevPi core處理器，這可以被用作指示器，來標(biāo)記那些不再符合24 V 數(shù)字輸入標(biāo)準(zhǔn)的不可靠輸入。

在輸入里有一個可調(diào)節(jié)的低通濾波可以防止輸入信號的跳變。這個濾波器不能針對單個輸入點，要么全啟用要么全都不用。濾波器只傳送穩(wěn)定在至少25μs,750μs 或3ms(這個值是在配置中實現(xiàn)）的輸入值。所有的輸入根據(jù)EN61131-2 的要求都會有ESD、脈沖和浪涌的保護。

數(shù)字量輸出

由于高壓側(cè)開關(guān)有500mA 的電流負載輸出或是在連接中100mA 的負載輸出，每路輸出都能被單獨配置。獨立的輸出模式，每個通道都有過電流和短路安全保護。硬件看門狗電路監(jiān)控微處理器和輸出電路之間的SPI 數(shù)據(jù)交換。如果不存在的SPI 傳輸，輸出將會被強制為0（安全狀態(tài)）。如果電源輸出電壓降低到一定值或輸出電路達到過熱狀態(tài)，輸出也會被強制到他們的安全狀態(tài)。這樣的錯誤情況以及各通道的短路狀態(tài)都會被循環(huán)傳送到RevPi 核心模塊處理器。

當(dāng)在高壓側(cè)開關(guān)模式和發(fā)出警報到RevPi core 的時候，每個輸出都可以另外被配置為檢測開路負載條件。就像輸入一樣，所有的輸出根據(jù)EN61131-2 的要求都會有ESD、脈沖和浪涌的保護。

模塊功能

輸入和輸出的開關(guān)狀態(tài)量通過配置RevPi core 的PiBridge 進行周期交換，其使用PiControl 驅(qū)動的處理圖像。此外，開關(guān)狀態(tài)可能存在的錯誤條件(診斷數(shù)據(jù))和配置數(shù)據(jù)也是周期性進行傳輸?shù)摹?/p>

在啟動期間，模塊檢測識別所有的模塊及其物理位置在RevPi core 的左或右。在此檢測階段之后，模塊將獲得非循環(huán)配置數(shù)據(jù)。然后系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程數(shù)據(jù)傳輸階段，采用PiBridge 的RS485 通道和時間優(yōu)化協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換。

當(dāng)一個系統(tǒng)具有1 個DI/O 和2 RevPi 網(wǎng)關(guān)模塊，其總的循環(huán)時間保證在5毫秒，而當(dāng)一個系統(tǒng)組成3 DI/O 和2 RevPi 網(wǎng)關(guān)模塊時，時間為10 毫秒。對于有效使用PWM 控制的輸出或編碼器信號輸入，需要其采樣頻率超過100 赫茲來說，這顯然是太慢了。未來的一個產(chǎn)品RevPi 電機模塊可以做到這些。

供電電源

由于電隔離的PiBridge 邏輯電路本身需要能提供一個強制功能性接地(4 針螺絲終端連接器)的電源供應(yīng)連接器。這個電源部分適用于從10.2 V 至28.8 V的輸入電壓和產(chǎn)生50 mA 電流(在24 V 情況下- 100 mA 在12 V 情況)，用于一個STM32F205 的微處理器。這個微處理器使用電隔離SPI 總線控制PiBridge之外的數(shù)據(jù)交換和輸入和輸出之間的數(shù)據(jù)交換。這個電源供應(yīng)電路在其輸入77 ms(24 V 下；在12V 的情況下減少到8ms)的情況下避免了電量的損耗。

為了獲得一個高質(zhì)量的電隔離，輸入與輸出電路之間應(yīng)該使用一個附加的4 針螺桿終端連接器來獲得自身的供應(yīng)電壓。這些輸入和輸出電源應(yīng)該參照傳感器(接觸器、開關(guān)等)和執(zhí)行機構(gòu)(繼電器等)的GND 級別。他們的電壓必須在10.2V~28.8 V 之間，輸入對僅對24 V 電源電壓有規(guī)范兼容的閾值。輸入電源的電流消耗值大約在10mA。而輸出電源的電耗在很大程度上取決于其連接的負載，可以達到每通道500mA 的電流消耗(數(shù)字輸出加起來有8A 的電流消耗)。

所有電源輸入根據(jù)EN61131-2 要求在反向極性，過電壓和電流干擾方面對反極性進行了保護。