一、背景

在完整的生产过程中，许多传感器设备和执行设备不完全安装在同一位置，大多分散部署在各个生产环节中。如果采用本地控制的方式，就需要用到多个控制器，但是成本较高，且不利于管理，所以最理想的解决方案是借助现场总线，采用一个控制器设备实现多个生产环节的控制。

EtherCAT是一项高性能、低成本、应用简单、拓扑灵活且开源的确定性工业以太网技术。基于EtherCAT实现的控制效果比其他标准以太网具备更大的优势：响应时间快，每台设备的数据要求最低且实施成本低。因此，EtherCAT成为高性能的分散式I/O系统的理想选择。

为此，虹科推出虹科工业树莓派远程I/O套装，以满足多元化需求。

二、套装介绍

虹科工业树莓派远程I/O套装，以虹科工业树莓派RevPi Connect作为主站设备，虹科HK-MXB系列为从站设备：

虹科工业树莓派RevPi Connect模块是一款基于树莓派计算模块设计的工业级边缘计算设备，采用Raspbian系统，预装PREEMPT RT实时补丁，能够满足工业现场总线协议对于实时性的需求。

虹科工业树莓派RevPi Connect模块支持CODESYS开发，基于CODESYS应用，支持MODBUS RTU、MODBUS TCP、EtherCAT、CANopen等多种现场总线协议。在该套装中，该模块通过EtherCAT协议与远程I/O模块进行通讯，实现远程I/O控制。

除此之外，虹科工业树莓派RevPi Connect模块自身也配置有本地I/O模块，可根据实际需求进行本地I/O模块与远程I/O模块的组合应用，在最大限度上满足实际的工业控制需求。

虹科HK-MXB系列是一款EtherCAT工业以太网总线接口，集成数字量输入和输出的混合I/O模块。可以为更高层级的EtherCAT主站控制器提供理想的16通道，工业现场24V NPN/PNP型数字逻辑输入信号，并对捕获的信号进行限流、电气隔离的安全保护。

同时，HK-MXB还可以将主站控制器发出的指令信号转换为16通道NPN/PNP型工业24V数字逻辑信号输出，最大具备0.5A/CH的驱动电流，可用于对继电器、指示灯以及数字逻辑信号的驱动。

三、应用场景

1.机器人协助控制

虹科工业树莓派远程I/O套装可以将I/O信号与机器人系统的一些特殊功能相关联，用于对机器人进行某种控制和监控机器人系统的状态。

2.电气控制

虹科工业树莓派可以安装在主电柜中，MXB模块安装在远程机架柜中，在合适的地方布置远程I/O站点，这样的方式可以减少成本，方便布线。

3.半导体生产

半导体生产制造中，常常有着许多阀岛、驱动器、传感器和气控或电控设备，虹科工业树莓派远程I/O套装可以实现对相应信号的采集、控制或远程维护。

4.光伏与风电

在光伏跟踪控制中，控制中心会接受多台光伏跟踪设备上传的各种数据，并且根据数据处理的结果发出跟踪控制信号。虹科工业树莓派远程I/O套装可以承担设备内传感器到位信号检测和驱动继电器等相关设备向控制中心上传数据、接受指令的功能。

 

四、总结

传统的数据采集方案是通过工控机+IO板卡实现数据采集，各种仪表信号直接通过电缆连接到IO板卡，这种方式布线成本高昂，信号衰减大。

而EtherCAT I/O模块可以直接连接到虹科工业树莓派上。通过一根以太网电缆连接I/O与工业控制器，各种仪表控制器信号直接就近接入到以太网I/O模块上，这样做有以下几个好处：

• 节省使用工控机与IO板卡的成本，以太网I/O模块可直接接入上位机系统；
• 用10/100MHz的以太网传输替代了4-20mA的信号传输，提高了传输速度；
• 用一个以太网电缆替代各种仪表控制器信号线，减少了信号远程传输的衰减；
• 仪表控制器的信号电缆只需要接到以太网I/O模块上即可，极大地降低了电缆成本与布线工作量。

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