一、背景

在完整的生產過程中，許多傳感器設備和執行設備不完全安裝在同一位置，大多分散部署在各個生產環節中。如果采用本地控制的方式，就需要用到多個控制器，但是成本較高，且不利于管理，所以最理想的解決方案是借助現場總線，采用一個控制器設備實現多個生產環節的控制。

EtherCAT是一項高性能、低成本、應用簡單、拓撲靈活且開源的確定性工業以太網技術。基于EtherCAT實現的控制效果比其他標準以太網具備更大的優勢：響應時間快，每臺設備的數據要求最低且實施成本低。因此，EtherCAT成為高性能的分散式I/O系統的理想選擇。

為此，虹科推出虹科工業樹莓派遠程I/O套裝，以滿足多元化需求。

二、套裝介紹

虹科工業樹莓派遠程I/O套裝，以虹科工業樹莓派RevPi Connect作為主站設備，虹科HK-MXB系列為從站設備：

虹科工業樹莓派RevPi Connect模塊是一款基于樹莓派計算模塊設計的工業級邊緣計算設備，采用Raspbian系統，預裝PREEMPT RT實時補丁，能夠滿足工業現場總線協議對于實時性的需求。

虹科工業樹莓派RevPi Connect模塊支持CODESYS開發，基于CODESYS應用，支持MODBUS RTU、MODBUS TCP、EtherCAT、CANopen等多種現場總線協議。在該套裝中，該模塊通過EtherCAT協議與遠程I/O模塊進行通訊，實現遠程I/O控制。

除此之外，虹科工業樹莓派RevPi Connect模塊自身也配置有本地I/O模塊，可根據實際需求進行本地I/O模塊與遠程I/O模塊的組合應用，在最大限度上滿足實際的工業控制需求。

虹科HK-MXB系列是一款EtherCAT工業以太網總線接口，集成數字量輸入和輸出的混合I/O模塊。可以為更高層級的EtherCAT主站控制器提供理想的16通道，工業現場24V NPN/PNP型數字邏輯輸入信號，并對捕獲的信號進行限流、電氣隔離的安全保護。

同時，HK-MXB還可以將主站控制器發出的指令信號轉換為16通道NPN/PNP型工業24V數字邏輯信號輸出，最大具備0.5A/CH的驅動電流，可用于對繼電器、指示燈以及數字邏輯信號的驅動。

三、應用場景

1.機器人協助控制

虹科工業樹莓派遠程I/O套裝可以將I/O信號與機器人系統的一些特殊功能相關聯，用于對機器人進行某種控制和監控機器人系統的狀態。

2.電氣控制

虹科工業樹莓派可以安裝在主電柜中，MXB模塊安裝在遠程機架柜中，在合適的地方布置遠程I/O站點，這樣的方式可以減少成本，方便布線。

3.半導體生產

半導體生產制造中，常常有著許多閥島、驅動器、傳感器和氣控或電控設備，虹科工業樹莓派遠程I/O套裝可以實現對相應信號的采集、控制或遠程維護。

4.光伏與風電

在光伏跟蹤控制中，控制中心會接受多臺光伏跟蹤設備上傳的各種數據，并且根據數據處理的結果發出跟蹤控制信號。虹科工業樹莓派遠程I/O套裝可以承擔設備內傳感器到位信號檢測和驅動繼電器等相關設備向控制中心上傳數據、接受指令的功能。

四、總結

傳統的數據采集方案是通過工控機+IO板卡實現數據采集，各種儀表信號直接通過電纜連接到IO板卡，這種方式布線成本高昂，信號衰減大。

而EtherCAT I/O模塊可以直接連接到虹科工業樹莓派上。通過一根以太網電纜連接I/O與工業控制器，各種儀表控制器信號直接就近接入到以太網I/O模塊上，這樣做有以下幾個好處：

• 節省使用工控機與IO板卡的成本，以太網I/O模塊可直接接入上位機系統；

• 用10/100MHz的以太網傳輸替代了4-20mA的信號傳輸，提高了傳輸速度；

• 用一個以太網電纜替代各種儀表控制器信號線，減少了信號遠程傳輸的衰減；

• 儀表控制器的信號電纜只需要接到以太網I/O模塊上即可，極大地降低了電纜成本與布線工作量。