意法半導(dǎo)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(dòng)板整體解決方案。

針對(duì)工業(yè)氣動(dòng)系統(tǒng)的氣閥控制器的需求，意法半導(dǎo)體自動(dòng)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(jì)包含了軟硬件的全套解決方案，具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：

1. 32路高邊通道可以滿足大多數(shù)閥島控制器對(duì)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(gè)M12接口。更少的物理接口，可以讓產(chǎn)品更加簡(jiǎn)潔美觀，同時(shí)讓插拔和維護(hù)更加輕松，也更易于達(dá)到IP67的防護(hù)等級(jí)要求。

3. 負(fù)載端電源和控制端電源間相互隔離，同時(shí)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載端的電源電壓。

4. 32路帶隔離的智能高邊驅(qū)動(dòng)，可靠的短路及過(guò)流保護(hù)，故障信息實(shí)時(shí)上報(bào)。

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(jìn)一步小型化。

6. 基于ST提供的免費(fèi)從站協(xié)議棧（MiniStack），客戶易于靈活地?cái)U(kuò)展各種IO-Link從站的功能開(kāi)發(fā)。 

7. 

IO-Link 32路電磁閥驅(qū)動(dòng)板                IO-Link接口的閥島

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

由于使用了兩路電源來(lái)分別給控制端和負(fù)載端供電，兩個(gè)電源從物理結(jié)構(gòu)上保證了安全的隔離。另外由于32個(gè)通道的設(shè)計(jì)思路，傳統(tǒng)的并行控制方案會(huì)對(duì)MCU的GPIO數(shù)量有很高的要求，同時(shí)會(huì)需要使用很多通道的隔離器件。ST帶隔離的高邊驅(qū)動(dòng)芯片（ISO8200AQ）使用SPI的通訊接口，大大節(jié)省了GPIO的數(shù)量，同時(shí)內(nèi)置的信號(hào)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(shí)也可以讓整個(gè)PCB板的設(shè)計(jì)更加的緊湊，因此如果想進(jìn)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(dòng)通道的輸出狀態(tài)，特別設(shè)計(jì)了4*8 =32顆LED矩陣掃描的指示燈，通過(guò)對(duì)應(yīng)LED的點(diǎn)亮或熄滅狀態(tài)，維護(hù)人員能夠很直觀地知道每一路輸出控制通道的實(shí)時(shí)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(jì)中為此專(zhuān)門(mén)為IO-Link電源及信號(hào)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(duì)后級(jí)控制單元的影響和損壞，進(jìn)而提升產(chǎn)品的安全性。同時(shí)，電源端的過(guò)壓和欠壓情況也十分常見(jiàn)，因此對(duì)電源電壓過(guò)壓、欠壓的實(shí)時(shí)檢測(cè)和上報(bào)，也非常必要。為此在負(fù)載電源端通過(guò)電壓基準(zhǔn)芯片(TL432)和光耦隔離器件，將負(fù)載端電源的電壓狀態(tài)通過(guò)IO-Link過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)上傳至控制主機(jī)(如PLC)，方便維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)供電方面的問(wèn)題，快速維護(hù)和處理，確保產(chǎn)品能處于一個(gè)穩(wěn)定安全的工作電壓范圍。

對(duì)于IO-Link從站的開(kāi)發(fā)，意法半導(dǎo)體針對(duì)性地推出了IO-Link物理層收發(fā)芯片（L6364）和免費(fèi)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(jí)使用，不需要額外的電源管理芯片，可以有效地簡(jiǎn)化IO-Link從站設(shè)計(jì)。

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(gè)接口取代了EtherCAT的三個(gè)的接口，使得在物理接口上更加精簡(jiǎn)。在硬件成本上，IO-Link的物理層收發(fā)芯片(Transceiver)和MCU也遠(yuǎn)低于EtherCAT 方案。在軟件上，針對(duì)IO-Link從站的開(kāi)發(fā)，ST能提供成熟的從站協(xié)議棧(MiniStack)和開(kāi)發(fā)例程， 讓IO-Link從站設(shè)備廠商無(wú)需投入軟件協(xié)議棧的成本，大大地縮短了從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到批量生產(chǎn)的時(shí)間周期。

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