數字IO模塊

通過添加數字 I/O 擴展模塊以擴展Revolution Pi 系統

RevPi DIO

標準版RevPi DIO具有14個數字輸入和14個數字輸出

RevPi DI

特殊版本RevPi DI具有16個數字輸入但無輸出

RevPi DO

特殊版本RevPi DO具有16個數字量輸出但無輸入

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模塊介紹

        為了將Revolution Pi轉變為工業控制單元，可以將各種數字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 / 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，最多可連接1.5mm²多股連接線）。除了具有14個數字輸入和14個數字輸出的標準版本外，還有兩個特殊版本，它們僅具有16個數字輸入或16個數字輸出。

        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EN 61131-2要求提供了抗干擾保護，並且可以在-40°C至55°C的環境溫度，相對濕度高達93％下運行。

數字量輸入

        直流輸入對於24 V 電源電壓有一個電壓極限值，其符合EN61131-2 標準中1 型和3 型輸入定義。輸入電流被強制在最大2.4mA。這項標準沒有對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，警報會發送到RevPi core處理器，這可以被用作指示器，來標記那些不再符合24 V 數字輸入標準的不可靠輸入。

        在輸入裡有一個可調節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，要麼全啟用要麼全都不用。濾波器只傳送穩定在至少25μs,750μs 或3ms(這個值是在配置中實現）的輸入值。所有的輸入根據EN61131-2 的要求都會有ESD、脈沖和浪湧的保護。

數字量輸出

        由於高壓側開關最大有500mA 的電流負載輸出或是在連接中最大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。硬體看門狗電路監控微處理器和輸出電路之間的SPI 數據交換。如果不存在的SPI 傳輸，輸出將會被強制為0（安全狀態）。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，輸出也會被強製到他們的安全狀態。這樣的錯誤情況以及各通道的短路狀態都會被循環傳送到RevPi 核心模塊處理器。

        當在高壓側開關模式和發出警報到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EN61131-2 的要求都會有ESD、脈沖和浪湧的保護。

模塊功能

        輸入和輸出的開關狀態量通過配置RevPi core 的PiBridge 進行週期性交換，其使用PiControl 驅動的中央處理圖像。此外，開關狀態可能存在的錯誤條件(診斷數據)和配置數據也是周期性進行傳輸的。

        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。在此檢測階段之後，模塊將獲得非循環配置數據。然後系統轉變為過程數據傳輸階段，採用PiBridge 的RS485 通道和時間優化協議進行數據交換。

        當一個系統具有1 個DI/O 和2 RevPi 網關模塊，其總的循環時間保證在5毫秒，而當一個系統組成3 DI/O 和2 RevPi 網關模塊時，時間為10 毫秒。對於有效使用PWM 控制的輸出或編碼器信號輸入，需要其採樣頻率超過100 赫茲來說，這顯然是太慢了。未來的一個產品RevPi 電機模塊可以做到這些。

供電電源

        由於電隔離的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)的電源供應連接器。這個電源部分適用於從10.2 V 至最高28.8 V的輸入電壓和產生最大50 mA 電流(在24 V 情況下- 100 mA 在12 V 情況)，用於一個STM32F205 的微處理器。這個微處理器使用電隔離SPI 總線控制PiBridge之外的數據交換和輸入和輸出之間的數據交換。這個電源供應電路在其輸入最高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。

        為了獲得一個完美的電隔離，輸入與輸出電路之間應該使用一個附加的4 針螺桿終端連接器來獲得自身的供應電壓。這些輸入和輸出電源應該參照傳感器(接觸器、開關等)和執行機構(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 電源電壓有規範兼容的閾值。輸入電源的電流消耗值大約在最大10mA。而輸出電源的電耗在很大程度上取決於其連接的負載，最大可以達到每通道500mA 的電流消耗(數字輸出加起來最多有8A 的電流消耗)。

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