Projekt referencyjny dla inteligentnych czujników komunikujących się przez interfejs IO-Link

Renesas opracował projekt referencyjny dla inteligentnych czujników przemysłowych komunikujących się z systemem pomiarowym przez interfejs IO-Link. Powstał on w wyniku współpracy firm Renesas Electronics Europe oraz jej dwóch partnerów biznesowych: Maxim Integrated i TMG Technologie und Engineering.

Opracowana platforma sprzętowa bazuje na trzech układach scalonych: 16-bitowym mikrokontrolerze RL78/G1A z oferty Renesas, miniaturowym czujniku światła/temperatury MAX44008 z oferty Maxim i na układzie transceivera IO-Link MAX14821, również pochodzącym z oferty Maxim. Firma TMG TE opracowała stos programowy IO-Link v1.1 pracujący na wspomnianym mikrokontrolerze.

Protokół IO/Link, bazujący na otwartym standardzie IEC61131-9 daje możliwość cyfrowej transmisji danych między czujnikiem/siłownikiem i systemem automatyki przemysłowej za pomocą standardowego 3-żyłowego kabla. Zapewnia "widoczność" aż do poziomu urządzeń fizycznych pracujących w terenie, automatyczną parametryzację i centralne zarządzanie danymi, możliwość dwukierunkowej transmisji danych procesowych, konfiguracyjnych i diagnostycznych po tym samym kablu oraz możliwość przeprowadzania zdalnej konfiguracji urządzeń.

Opracowana płytka charakteryzuje się wymiarami 25 x 6 mm, umożliwiającymi bezpośrednie połączenie ze standardowym przemysłowym kablem i złączem M12. Pomimo małych rozmiarów zapewnia funkcjonalność platformy deweloperskiej, dostarczając m.in. interfejs do zapisu pamięci Flash debugowania mikrokontrolera. Zastosowano tu następujące układy scalone:

• RL78/G1A: mikrokontroler w 25-pinowej obudowie o powierzchni 3 x 3 mm, charakteryzujący się minimalnym poborem prądu wynoszącym 66 µA/MHz. Zawiera 64 KB pamięci Flash pracującej z napięciem zasilania 1,8 V, dodatkowe 4 KB pamięci Flash dla interfejsu IO/Link, precyzyjne 12-bitowe przetworniki A/C, oscylator 32 MHz o dokładności ±1% w całym dopuszczalnym zakresie napięć zasilania i temperatur, zestaw 16-bitowych timerów wielofunkcyjnych, czujnik temperatury, zestaw obwodów zabezpieczających, szeregowe kanały komunikacyjne oraz 2 kanały DMA zapewniające szybki transfer danych między modułami peryferyjnymi, bez angażowania jednostki CPU.
• MAX44008: czujnik RGB, światła zewnętrznego, IR i temperatury z interfejsem I²C.
• MAX14821: transceiver warstwy fizycznej obsługujący wszystkie szybkości transmisji standardu IO-Link v1.1, zapewniający łączność z mikrokontrolerem realizującym protokół warstwy łącza. Obok kanału IO/Link (pin 4 na złączu M12) zawiera dodatkową 24-woltową linię cyfrową I/O (pin 2 na złączu M12). Wbudowane sterowniki C/Q i DO umożliwiają niezależną konfigurację trybu pracy: push-pull, high-side (PNP) lub low-side (NPN). Układ wykrywa stan wake-up interfejsu IO-Link i generuje sygnał wake-up dla mikrokontrolera. Wyjścia C/Q i cyfrowe zapewniają wydajność prądową 100 mA.