1794-OW8 羅克韋爾 繼電器 模塊 安全性能好

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摘要

工業4.0為遠距離實現邊緣智能帶來了曙光，而10BASE-T1L以太網的數據線供電(PoDL)功能、高數據傳輸速率以及與以太網協議兼容也為未來發展鋪平了道路。本文介紹如何在自動化和工業場景中集成新的10BASE-T1L以太網物理層標準，將控制器和用戶界面與端點（例如多個傳感器和執行器）連接起來，所有器件均使用標準以太網接口進行雙向通信。

簡介

10BASE-T1L是針對工業連接的物理層標準。它使用標準雙絞線電纜，數據速率高達10 Mbps，電力傳輸距離長達1000米。低延遲和PoDL功能有助于實現對傳感器或執行器等器件的遠程控制。本文介紹如何實現一個能夠同步控制兩個或更多步進電機的遠程主機系統，借此展示遠距離實時通信的能力。

系統概述

圖1是系統級應用的示意圖。在主機端，由ADIN1100和ADIN1200以太網PHY負責管理標準鏈路和10BASE-T1L鏈路之間的轉換，而在遠程端，控制器通過ADIN1110以太網MAC-PHY與鏈路接口，只需要一個SPI外設來交換數據和命令。準確的同步運動控制利用ADI Trinamic? TMC5160步進電機控制器和驅動器來實現，這些器件可生成六點斜坡用于定位，而無需在控制器上進行任何計算。選擇這些元器件還能降低對微控制器所用外設、計算能力和代碼大小的要求，從而支持使用更廣泛的商用產品。此外，在不超過預定功耗限制的情況下，整個遠程子系統可以直接由數據線供電；因此，只有媒介轉換器板需要提供本地電源。

圖1.系統概覽。

系統硬件

該系統由四個不同的板組成：

圖2.裝配好的EVAL-ADIN1110、EVAL-ADIN11X0EBZ和TMC5160擴展板。

軟件

軟件代碼可供下載：利用10Base-T1L以太網進行遠程運動控制 - 代碼。

為了保持代碼的輕量化并有效減少通信開銷，沒有在數據鏈路層之上實現標準通信協議。所有消息都是通過預定義固定格式的以太網幀的有效載荷字段進行交換。數據被組織成46字節的數據段，一個數據段由2字節的固定報頭和44字節的數據字段組成。報頭包括：一個8位器件類型字段，用于確定如何處理接收的數據；以及一個8位器件ID字段，如果存在多個相同類型的器件，可以通過ID來選擇單個物理器件。

圖3.通信協議格式。

主機接口采用Python編寫，以確保與Windows和Linux主機兼容。以太網通信通過Scapy模塊進行管理，該模塊允許在堆棧的每一層（包括以太網數據鏈路）創建、發送、接收和操作數據包。協議中定義的每種器件都有一個相應的類，其中包括用于存儲要交換的數據的屬性，以及一組可用于修改這些屬性而不必直接編輯變量的方法。例如，若要在運動控制器的速度模式下更改運動方向，可以使用已定義的方法“setDirectionCW()”和“setDirectionCCW()”，而不必手動為方向標志賦值0或1。每個類還包括一個“packSegment()”方法，該方法根據所考慮的設備器件的預定義格式，以字節數組的形式打包并返回與受控器件對應的數據段。

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