意法半導體研發(fā)（深圳）有限公司最近推出了IO-Link 接口的32路電磁閥驅(qū)動板整體解決方案。

針對工業(yè)氣動系統(tǒng)的氣閥控制器的需求，意法半導體自動化技術(shù)創(chuàng)新中心推出了基于IO-Link接口的32路電磁閥控制器。該設(shè)計包含了軟硬件的全套解決方案，具有如下諸多優(yōu)點：

1. 32路高邊通道可以滿足大多數(shù)閥島控制器對通道數(shù)量的需求。

2. IO-Link Class-B 的接口，使氣閥控制器的僅需一個M12接口。更少的物理接口，可以讓產(chǎn)品更加簡潔美觀，同時讓插拔和維護更加輕松，也更易于達到IP67的防護等級要求。

3. 負載端電源和控制端電源間相互隔離，同時能實時監(jiān)測負載端的電源電壓。

4. 32路帶隔離的智能高邊驅(qū)動，可靠的短路及過流保護，故障信息實時上報。

5. 微型QFN芯片封裝，SPI總線，可以節(jié)省大量的MCU GPIO口，控制器電路板進一步小型化。

6. 基于ST提供的免費從站協(xié)議棧（MiniStack），客戶易于靈活地擴展各種IO-Link從站的功能開發(fā)。 

7. 

IO-Link 32路電磁閥驅(qū)動板                IO-Link接口的閥島

IO-Link接口選擇了5芯的M12航空接口來滿足IO-Link Class-B的定義，這樣僅需一個M12連接頭，就包含了兩路獨立的電源和IO-Link信號線。這樣整個閥島控制器的接口相較于傳統(tǒng)的EtherCAT控制器更加的簡潔，易于維護。

由于使用了兩路電源來分別給控制端和負載端供電，兩個電源從物理結(jié)構(gòu)上保證了安全的隔離。另外由于32個通道的設(shè)計思路，傳統(tǒng)的并行控制方案會對MCU的GPIO數(shù)量有很高的要求，同時會需要使用很多通道的隔離器件。ST帶隔離的高邊驅(qū)動芯片（ISO8200AQ）使用SPI的通訊接口，大大節(jié)省了GPIO的數(shù)量，同時內(nèi)置的信號隔離功能，也省掉了額外的隔離芯片需求。而ISO8200AQ的小型QFN封裝，既保證了散熱的需求，同時也可以讓整個PCB板的設(shè)計更加的緊湊，因此如果想進一步拓展更多的通道也十分的便利。

為了直觀了解32路驅(qū)動通道的輸出狀態(tài)，特別設(shè)計了4*8 =32顆LED矩陣掃描的指示燈，通過對應LED的點亮或熄滅狀態(tài)，維護人員能夠很直觀地知道每一路輸出控制通道的實時狀態(tài)。

在工業(yè)控制領(lǐng)域，產(chǎn)品穩(wěn)定性、安全及可靠性極為重要。設(shè)計中為此專門為IO-Link電源及信號線就近布置了大功率的TVS管(SMBJ30CA)，這些TVS管能很好地防止靜電、浪涌電壓等對后級控制單元的影響和損壞，進而提升產(chǎn)品的安全性。同時，電源端的過壓和欠壓情況也十分常見，因此對電源電壓過壓、欠壓的實時檢測和上報，也非常必要。為此在負載電源端通過電壓基準芯片(TL432)和光耦隔離器件，將負載端電源的電壓狀態(tài)通過IO-Link過程數(shù)據(jù)，實時上傳至控制主機(如PLC)，方便維護人員及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)供電方面的問題，快速維護和處理，確保產(chǎn)品能處于一個穩(wěn)定安全的工作電壓范圍。

對于IO-Link從站的開發(fā)，意法半導體針對性地推出了IO-Link物理層收發(fā)芯片（L6364）和免費的IO-Link從站協(xié)議棧(MiniStack)，協(xié)議棧支持STM32G0, L0, L4等系列低成本低功耗MCU。此外，L6364內(nèi)置的DC-DC和LDO能提供5V@50mA和3.3V@50mA的電源給后級使用，不需要額外的電源管理芯片，可以有效地簡化IO-Link從站設(shè)計。

選擇IO-Link的原因

相較于傳統(tǒng)的EtherCAT接口的閥島控制器，IO-Link用一個接口取代了EtherCAT的三個的接口，使得在物理接口上更加精簡。在硬件成本上，IO-Link的物理層收發(fā)芯片(Transceiver)和MCU也遠低于EtherCAT 方案。在軟件上，針對IO-Link從站的開發(fā)，ST能提供成熟的從站協(xié)議棧(MiniStack)和開發(fā)例程， 讓IO-Link從站設(shè)備廠商無需投入軟件協(xié)議棧的成本，大大地縮短了從產(chǎn)品開發(fā)到批量生產(chǎn)的時間周期。

ST可為客戶提供一站式IO-Link主站、各類IO-Link 從站如數(shù)字輸入輸出模塊、各類IO-Link傳感器、IO-Link執(zhí)行器的交匙（TurnKey）解決方案。