19.11.2013

Referenzdesign fĂŒr IO-Link-Industrie-Sensoren




Von Renesas Electronics Europe gibt es ein Referenz-Design fĂŒr IO-Link-Industrie-Sensoren. Die Lösung ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Renesas Electronics Europe und seinen Partnerunternehmen TMG Technologie und Engineering sowie Maxim Integrated.

 

Die Hardware-Plattform der IO-Link-Lösung kombiniert einen RL78 16-Bit Mikrocontroller von Renesas Electronics mit einem IO-Link-Transceiver sowie einem Miniatur-Sensor von Maxim Integrated. TMG TE komplettiert diese Lösung auf der Software- und Anwendungsseite mit seinem IO-Link v1.1 Device-Stack, der auf dem Mikrocontroller ausgefĂŒhrt wird.

 

Das IO-Link-Protokoll ist ein offener Standard entsprechend der Norm IEC61131-9 und nutzt herkömmliche Sensor-Kabel mit drei Leitungen zur Übertragung serieller digitaler Daten zwischen Sensoren/Aktoren und Industrie-Automatisierungssystemen. Dabei bietet IO-Link folgende Vorteile:

 

  • Transparenter Betrieb bis auf die Baustein-Ebene im Feld
  • Automatische Parametrisierung und zentrale Datenverwaltung
  • Übertragung von Prozess-, Parameter- und Diagnosedaten ĂŒber ein bidirektionales Medium
  • Ferngesteuerte Konfigurierung und Inbetriebnahme
  • RĂŒckwĂ€rts-KompatibilitĂ€t mit aktueller Sensor-Schalttechnik

 

 

Zusammen mit dieser Lösung stellte Renesas die RL78 Mikrocontroller-Familie fĂŒr IO-Link-Anwendungen vor.

 

 

 

Board-Beschreibung

Die Lösung passt auf eine Leiterplatte im Format von 6mm x 25mm und erlaubt einen direkten Anschluss des Boards ĂŒber genormte M12-Stecker und Kabel. Das Board verfĂŒgt ĂŒber eine Debugging-Schnittstelle, mit der Benutzer den integrierten Mikrocontroller flashen/debuggen und Anwendungen entwickeln können.

 

Das Board wird im Paket mit einem Setup zur Software-Evaluierung sowie mit einem Adapter fĂŒr Programmierung/Debugging geliefert. Dieser Adapter lĂ€sst sich auch als erweitertes Prototyping-Feld nutzen, auf dem der Benutzer auf einen 12-Bit A/D-Wandler sowie auf mehrere serielle DatenĂŒbertragungskanĂ€le zugreifen kann.

 

Das Referenzdesign enthĂ€lt einen RL78/G1A Mikrocontroller. In einem 3mm x 3mm großen GehĂ€use mit 25 Pins bietet dieser Prozessor einen Stromverbrauch von 66 ”A/MHz. Zu weiteren Funktionen zĂ€hlen ein 64 KB großer integrierter programmierbarer Flashspeicher mit einer Betriebsspannung von 1,8V, 12-Bit A/D-Wandler und ein auf dem Chip integrierter 32-MHz-Oszillator mit einer Genauigkeit von ±1% ĂŒber den gesamten Temperatur- und Spannungsbereich.

 

DarĂŒber hinaus bietet der RL78/G1A einen auf dem Chip integrierten 4-KB-Daten-Flashspeicher mit Hintergrundbetrieb fĂŒr die Speicherung von IO-Link-Sensordaten, Sicherheitsfunktionen, einen On-Chip-Temperatursensor, 16 Bit Multifunktions-Timer und mehrere serielle KommunikationskanĂ€le fĂŒr den Anschluss von Sensor-Komponenten.

 

Zwei DMA-KanĂ€le ermöglichen eine Hochgeschwindigkeits-DatenĂŒbertragung zwischen Peripherieelementen ohne Einfluss auf die CPU-Belastung.

 

Zwei auf dem Board integrierte MAX44008 Schaltungsblöcke bieten dem eine Reihe von Optionen fĂŒr die Sensor-Anwendungsentwicklung. Diese umfasst sechs Sensoren, je einer fĂŒr Rot, GrĂŒn und Blau (RGB): ein Temperatursensor, ein Umgebungslichtsensor sowie ein Infrarot-Sensor fĂŒr Umgebungslicht mit einer I2C-Schnittstelle.

 

Der Baustein bietet einen weiten und dynamischen Lichtmessbereich und liefert damit stabile und genaue Informationen fĂŒr Umgebungslicht-Farb- und Farbtemperatur-Messungen.

 

Der MAX14821-Transceiver dient als Schnittstelle auf dem Physical Layer zum Mikrocontroller, der das Protokoll des Data Link Layers ausfĂŒhrt. Der Transceiver unterstĂŒtzt alle spezifizierten IO-Link v1.1 Datenraten. Neben dem IO-Link-Kanal (Pin-4 am M12-Stecker), gibt es auch zusĂ€tzliche digitale 24-V-Ein- und AusgĂ€nge (Pin-2 am M12-Stecker).

 

 

Die auf der Platine integrierten C/Q- und DO-Treiberschaltungen lassen sich unabhĂ€ngig voneinander fĂŒr Push-Pull-, High-Side-(PNP)- oder Low-Side-(NPN)-Betrieb konfigurieren. Der Baustein kann einen IO-Link C/Q Wake-Up-Zustand erkennen und erzeugt ein Wake-Up-Interruptsignal fĂŒr den Mikrocontroller. Der C/Q-Eingang und die Digital-EingĂ€nge besitzen wĂ€hlbare Strom-Lasten fĂŒr die Verwendung mit Aktoren. Der C/Q-Ausgang und die Digital-AusgĂ€nge können Ströme bis zu 100mA treiben.

 

 

Der IO-Link-Device-Stack unterstĂŒtzt sĂ€mtliche IO-Link-Funktionen entsprechend der V1.1 Spezifikation. Der Stack basiert auf einem modularen Software-Design mit einer strengen Trennung zwischen Protokoll-Stack, Anwendungs- und Hardware-Abstraktion.

 

Der Stack wird kostenlos fĂŒr Evaluierungszwecke bereitgestellt und kommt zusammen mit einer Sensor-Demo sowie einer zugehörigen IO-Link-Beschreibungsdatei. Die EinfĂŒhrung des Kits ist fĂŒr das erste Quartal 2014 geplant.


 


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