虹科KUNBUS工业树莓派扩展IO模块 RevPi DIO/DI/DO扩展模块

虹科工业树莓派数字I/O模块 RevPi DIO模块

为了将Revolution Pi转变为工业控制单元，可以将各种数字IO模块连接到核心模块RevPi Core和RevPi Connect中。 IO模块有三种版本。 它们的前端都具有相同的28针I / O连接器（每个连接器两排14针–提供了两个合适的14针插座连接器，带有弹簧夹触点，可连接1.5mm多股连接线）。 除了具有14个数字输入和14个数字输出的标准版本外，还有两个特殊版本，它们仅具有16个数字输入或16个数字输出。

所有版本的PiBridge逻辑电路和输入输出（600 VRMS隔离电压）之间分别都有电隔离。 RevPi DIO版本在输入和输出之间还存在额外的电气隔离。 所有版本均根据EN 61131-2要求提供了抗干扰保护，并且可以在-40°C至55°C的环境温度，相对湿度高达93％下运行。

数字量输入

直流输入对于24 V 电源电压有一个电压极限值，其符合EN61131-2 标准中1 型和3 型输入定义。输入电流被强制在2.4mA。这项标准没有对12 V输入进行定义，因此我们不能做任何一致性的测试，但是极限值是随着电源电压的减小而合理减小。如果电源电压下降到9V 以下，警报会发送到RevPi core处理器，这可以被用作指示器，来标记那些不再符合24 V 数字输入标准的不可靠输入。

在输入里有一个可调节的低通滤波可以防止输入信号的跳变。这个滤波器不能针对单个输入点，要么全启用要么全都不用。滤波器只传送稳定在至少25μs,750μs 或3ms(这个值是在配置中实现）的输入值。所有的输入根据EN61131-2 的要求都会有ESD、脉冲和浪涌的保护。

数字量输出

由于高压侧开关有500mA 的电流负载输出或是在连接中100mA 的负载输出，每路输出都能被单独配置。独立的输出模式，每个通道都有过电流和短路安全保护。硬件看门狗电路监控微处理器和输出电路之间的SPI 数据交换。如果不存在的SPI 传输，输出将会被强制为0（安全状态）。如果电源输出电压降低到一定值或输出电路达到过热状态，输出也会被强制到他们的安全状态。这样的错误情况以及各通道的短路状态都会被循环传送到RevPi 核心模块处理器。

当在高压侧开关模式和发出警报到RevPi core 的时候，每个输出都可以另外被配置为检测开路负载条件。就像输入一样，所有的输出根据EN61131-2 的要求都会有ESD、脉冲和浪涌的保护。

模块功能

输入和输出的开关状态量通过配置RevPi core 的PiBridge 进行周期交换，其使用PiControl 驱动的处理图像。此外，开关状态可能存在的错误条件(诊断数据)和配置数据也是周期性进行传输的。

在启动期间，模块检测识别所有的模块及其物理位置在RevPi core 的左或右。在此检测阶段之后，模块将获得非循环配置数据。然后系统转变为过程数据传输阶段，采用PiBridge 的RS485 通道和时间优化协议进行数据交换。

当一个系统具有1 个DI/O 和2 RevPi 网关模块，其总的循环时间保证在5毫秒，而当一个系统组成3 DI/O 和2 RevPi 网关模块时，时间为10 毫秒。对于有效使用PWM 控制的输出或编码器信号输入，需要其采样频率超过100 赫兹来说，这显然是太慢了。未来的一个产品RevPi 电机模块可以做到这些。

供电电源

由于电隔离的PiBridge 逻辑电路本身需要能提供一个强制功能性接地(4 针螺丝终端连接器)的电源供应连接器。这个电源部分适用于从10.2 V 至28.8 V的输入电压和产生50 mA 电流(在24 V 情况下- 100 mA 在12 V 情况)，用于一个STM32F205 的微处理器。这个微处理器使用电隔离SPI 总线控制PiBridge之外的数据交换和输入和输出之间的数据交换。这个电源供应电路在其输入77 ms(24 V 下；在12V 的情况下减少到8ms)的情况下避免了电量的损耗。

为了获得一个高质量的电隔离，输入与输出电路之间应该使用一个附加的4 针螺杆终端连接器来获得自身的供应电压。这些输入和输出电源应该参照传感器(接触器、开关等)和执行机构(继电器等)的GND 级别。他们的电压必须在10.2V~28.8 V 之间，输入对仅对24 V 电源电压有规范兼容的阈值。输入电源的电流消耗值大约在10mA。而输出电源的电耗在很大程度上取决于其连接的负载，可以达到每通道500mA 的电流消耗(数字输出加起来有8A 的电流消耗)。

所有电源输入根据EN61131-2 要求在反向极性，过电压和电流干扰方面对反极性进行了保护。