RevPi DIO模塊

RevPi DIO模塊,通過添加數字 I/O 擴展模塊來擴展您的 Revolution Pi 系統。

 

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一、概述

要將 Revolution Pi 轉變為工業控制單元,可以將各種數字 I/O 模塊連接到基本模塊 RevPi Core。I/O 模塊有三個版本。所有前端都具有相同的 28 針 I/O 連接器(連接器有兩排每排 14 針 – 提供兩個合適的 14 針插座連接器,帶有彈簧夾觸點,用於連接最大 1.5 mm² 的絞合連接線)。除了具有 14 個數字量輸入和 14 個數字量輸出的標準版本外,還有兩個特殊版本,分別具有 16 個數字量輸入或 16 個數字量輸出。

所有版本在 PiBridge 邏輯電路和輸入之間都有電流隔離。輸出(600 VRMS 隔離電壓)。RevPi DIO 版本在輸入和輸出之間具有額外的電流隔離。根據 EN 61131-2 要求,所有版本均具有抗干擾保護,並且可以在 -40 °C 至 55 °C 的環境溫度之間以高達 93 % 的相對溫度運行。濕度。此外,所有數字 I/O 模塊都有 UL 認證(UL-File-No. E494534)。

 

 

二、模塊種類

 

IO-Module 的 IO-plug

 

三、數字量輸入

DC 輸入具有電壓閾值,對於 24 V 電源電壓,該閾值符合 EN 61131-2 類型 1 和類型 3 輸入定義。輸入電流被箝位在最大 2.4 mA。此規範未針對 12 V 輸入定義,因此我們無法測試任何合規性。但是閾值會隨著電源電壓合理降低。如果電源電壓低於 9 V,則會向 RevPi Core/Connect 發送警報。這可用作不可靠輸入值的指示,這些值不再符合 24 V 數字輸入的規範。

有一個可調節的低通濾波來防止輸入信號跳動。此過濾器只能應用於所有輸入或不應用於所有輸入。過濾器僅傳播穩定至少 25 µs、750 µs 或 3 ms 的輸入值(值是配置的一部分)。根據 EN 61131-2 的要求,所有輸入都受到 ESD、突發和浪湧保護。

 

 

四、數字量輸出

每個輸出可以單獨配置為最大的高端開關。500 mA 電流負載或推挽式輸出,最大負載為 100 mA。獨立於其輸出模式,每個單通道都具有過流保護和短路安全保護。硬件看門狗電路監控 MPU 和輸出電路之間的 SPI 數據交換。如果沒有 SPI 流量,則輸出強制為 0(安全狀態)。如果輸出電源下降或輸出電路達到過熱狀態,輸出也會被強制進入安全狀態。此類錯誤條件以及每個通道的短路狀態會循環傳輸到 RevPi Core。

每個輸出還可以配置為在高側開關模式下檢測開路負載條件並向 RevPi Core 發送警報。就像輸入一樣,根據 EN 61131-2 的要求,所有輸出都受到 ESD、突發和浪湧保護。

 

 

五、模塊功能

輸入和輸出的開關狀態通過 PiBridge 與使用 PiControl 驅動程序的 RevPi Core 的中央處理圖像進行循環交換。除了開關狀態之外,可能的錯誤條件(診斷數據)和配置數據也會循環傳輸。

在啟動期間,模塊檢測會識別所有模塊及其在 RevPi Core 左側或右側的物理位置。在此檢測階段之後,模塊獲取其非循環配置數據。然後系統進入過程數據傳輸階段,其中使用 PiBridge 的 RS485 通道和時間優化協議進行數據交換。

I/O 模塊 RevPi DIO 還配備了 PWM(脈衝寬度調製)和計數器輸入。可以為 14 個輸出中的每一個單獨激活 PWM 功能。這意味著,不是每個通道僅傳輸 1 位,而是傳輸包含從 0 到 100(百分比值)的脈衝寬度的完整字節值。雖然我們的輸出驅動器 IC 能夠處理高頻 PWM,但 RevPi DIO 僅限於低頻,因為 PWM 是通過使用軟件切換實現的。可以通過配置選擇以下 PWM 頻率之一(在括號中找到最小百分比步長的相應分辨率):40 Hz (1 %)、80 Hz (2 %)、160 Hz (4 %)、200 Hz(5 %) ) 和 400 Hz (10 %)。

可以為 14 個輸入通道中的每一個激活計數器功能。這導致每個計數器的 32 位計數值可在中央過程映像中訪問。

 

 

六、電源供應

由於 PiBridge 邏輯電路的電流隔離,它需要自己的電源連接器,該連接器還提供強制性功能接地連接(帶螺釘端子的 4 針連接器)。該電源部分在 11.4 V 至 28.8 V 的輸入電壓下工作,並吸收用於 STM32F205 MPU 的最大 50 mA 電流(24 V – 100 mA,12 V)。該 MPU 控制 PiBridge 上的數據交換,並使用電分離的 SPI 線與輸入和輸出線交換數據。該電源電路確實繞過了在 24 V 時長達 77 ms 的輸入功率損耗。

為了實現完美的電流隔離,輸入和輸出電路應使用帶有螺釘端子的額外 4 針連接器獲得自己的電源電壓。這些輸入和輸出電源應參考傳感器(觸點、開關等)和執行器(繼電器等)的相應 GND 電平。它們的電壓必須在 11.4 V 和 28.8 V 之間。輸入只有符合規範的 24 V 電源電壓閾值。輸入電源的電流消耗最大約為 10 mA。對於輸出,功耗在很大程度上取決於連接的負載,每個通道最高可達 500 mA(對於 DO 版本,最大電流消耗加起來為 8 A)。

根據 EN 61131-2 的要求,所有電源輸入都受到反極性、過電壓和瞬態電壓或電流乾擾的保護。