EtherCAT是分布式高性能I/O系統的理想選擇，那國內有沒有一款經過市場驗證的EtherCAT遠程I/O模塊呢？今天，我們就為您介紹一款，集成在PCB板上的EtherCAT遠程I/O模塊，讓您輕松實現高速數據采集。

　　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。該技術突破了其他以太網解決方案的系統限制：通過該項技術，無需接收以太網數據包，將其解碼，之后再將過程數據復制到各個設備。其關鍵工作原理在于其節點對以太網數據幀的處理：在數據幀向下游傳輸的過程中，每個節點讀取尋址到該節點的數據，并將它的數據寫入數據幀。這種傳輸方式提高了帶寬利用率，使得每個周期通常用一個數據幀就足以實現整個系統的數據刷新，同時，網絡無需使用交換機或集線器，從而確保了實時操作并避免延遲。

　　EtherCAT的運行機制決定了它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。此外，EtherCAT幾乎支持所有的拓撲結構，使得帶有成百上千個節點的純總線型或線性拓撲結構成為可能。因此，EtherCAT成為高性能的分散式I/O系統的理想選擇。EtherCAT 網絡可連接多達 65535 個設備，網絡容量幾乎沒有限制，因此可以將模塊化的 I/O 設備設計為每個 I/O 片都是一個獨立的 EtherCAT 從站，而包含一千個分散式數位輸入/輸出的程序資料交換只需30us。

　　集成在PCB板上的EtherCAT遠程I/O模塊

　　01 虹科HK-MXB I/O模塊概述

　　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通道。HK-MXB采用工業現場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。

　　HK-MXB的輸入通道與輸出通道，EtherCAT通信接口以及電源接口，都擁有對應的LED指示燈，用于快速觀察和診斷信號與指令狀態。

　　02 主要特性：

　　虹科HK-MXB I/O模塊關鍵特性：

　　1) 支持16、32或48通道24V NPN/PNP型數字量輸入

　　2) 支持16、32或48通道24V NPN/PNP型數字量輸出

　　3) 輸入限流保護

　　4) 輸出限流與短路保護

　　5) 總線通信故障指示燈

　　6) 插拔式接線端子

　　7) DIN35導軌安裝

　　虹科HK-MXB I/O模塊基于PCB布線的概念，將EtherCAT遠程I/O有關的I/O信號通道、RJ45通訊端口、電源信號端子等集成在PCB板上，無需額外的接線板和耦合器，便于現場安裝與布線。

　　HK-MXB I/O模塊現場實施

　　01 設備安裝

　　模塊支持DIN35導軌安裝，可以比較便利的放置在電氣柜中。

　　02 連接電源

　　模塊供電設計為Us、Up兩部分，分別對應通信系統與現場設備側。Us用于模塊通訊系統供電，Up用于現場設備測供電，用戶使用時，可采用2路相互隔離的電源轉換器分別為Us、Up進行供電。從而當MXB系列模塊的現場輸入輸出信號部分電路產生異常情況（如電源異常、負載短路、浪涌）時，能夠保護通信部分電路能夠不受影響，以及防止現場干擾信號影響到通信電路。

　　03 總線拓撲

　　模塊將EtherCAT遠程I/O有關RJ45通訊端口集成在了PCB板上，現場應用時可與其他設備通過CAT5e的線纜直接連接。

　　1)  當模塊為第一個與主站相連的從站設備時，必須使用模塊上的IN端口與主站連接。

　　2)  當模塊為中間位置的從站設備是，必須使用IN端口與前一級從站設備連接，使用OUT端口與后一級從站設備連接。

　　3)  當模塊為最后一個從站設備時，必須使用IN端口與前一級從站設備連接，并空置OUT端口。

　　04 現場應用

　　1) 首次使用時，需要將從站XML配置文件導入主站，具體方案請查閱各廠家主站使用手冊。

　　2) 連接電源供電，使用帶屏蔽的CAT5e以太網線連接模塊與主站。

　　3) DI數字量信號輸入接線。

　　4) DO數字量信號輸出接線。

　　5) 啟動電源，通過主站掃描從站。

　　6) 主站通過PDO操作，可對DI、DO分別的16個進行操作。

　　7) 觀察模塊上對應通道的輸入、輸出指示燈狀態以確認信號通斷。

　　典型應用

　　01 典型應用

　　HK-MXB I/O模塊可以將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。同時，MXB模塊可以安裝在遠程機架柜中，在合適的地方布置遠程I/O站點。一個區域的信號都接到這個站點中，然后站點和主電柜PLC進行通訊。這樣的方式可以減少成本，方便布線。

　　02 半導體生產

　　EtherCAT由于其通訊速率高，通訊質量好，通訊介質廣，網絡拓撲結構靈活，可應用于安全等級較高的危險場合。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，HK-MXB I/O模塊可以實現對相應信號的采集、控制或遠程維護。

　　03 光伏與風電

　　光伏產業是基于半導體技術和新能源需求而興起的朝陽產業，也是未來全球先進產業競爭的制高點。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。HK-MXB I/O模塊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。

　　總結

　　隨著工業4.0時代的到來，提高工廠生產效率的需求日漸增強。數據網絡在工廠的應用越來越廣泛，同時，連接到網絡的設備數量，比如制造設備，也在迅速增加。提供高效數據轉換的EtherCAT使高速率高精度控制成為可能，十分適用于用于需要高速率和高精度控制的如工業機器人、半導體生產、數控機床、光伏與風電以及過程控制等領域。