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设计

适用于 IIoT 设计的微型、高能效IO-LINK收发器

2019年5月14日

Christine Young  作者: Christine Young
 Maxim Integrated 作者


在位于德国的福特公司工厂里，3英尺高的协作机器人与人类合作，将避震器安装到汽车上。这些机器人通过完成高精度、高灵敏度和高强度的工作，为工厂车间带来了极大帮助。在英国，当地最大的在线食品杂货配送公司Ocado也在使用机械臂采摘农产品，并依靠其他机器人来打包快递箱。Nike和Adidas也正在大力投资自动化、机器人和人工智能 (AI) ，以提高生产效率、降低成本。

您注意到最新的趋势了吗？

PWC公司在其2018年工业4.0研究中，通过采访26个国家的1,155名制造业高管，总结了以下几点发现：

  • 在成熟市场以及终端客户市场之前的定制化生产中，数字化技术可有效帮助提高产量。
  • AI才刚刚起步，但预期会彻底改变运营决策的质量。
  • 新技术正在得到大规模部署，从而实现端对端价值链中的连接和协作。

Automated factory图1. 自动化工厂依赖于微型、高能效元件，例如IO-Link收发器

IO-Link将智能化向工厂前沿推进
IO-Link点对点通信技术 (IEC 61131-9) 可将普通传感器转化为智能传感器。该技术包括IO-Link主机，与可编程控制器(PLC)等高级控制器连接，以及控制与所连接的IO-Link设备(例如传感器和执行器)的通信。IO-Link主机和IO-Link设备之间采用标准连接，一般为M12，以及最长20米的3线或4线电缆。主机的多个端口中，每个端口都连接到唯一的IO-Link设备，工作在SIO或双向通信模式。该技术旨在与现场总线、工业以太网或其他已有工业架构相匹配。IO-Link技术有助于将智能化推向自动化工厂的前沿。

在IO-Link应用中，收发器提供与运行数据链路层协议的微控制器的物理层接口，管理IO-Link主机与设备之间的消息交换。收发器支持高达24V数字输入和输出。为IO-Link应用选择正确的收发器时，除了尺寸，还需要密切关注功耗。这些标准至关重要，因为随着智慧工厂的智能化向前沿转移，将需要更多的小型化组件。

MAX22513是最新的IO-Link设备收发器，集成浪涌保护、双驱动和DC-DC buck调节器，适用于工业传感器、IO-Link传感器及执行器设备应用。MAX22513目前是业界最小、电源效率最高的器件。与最接近的竞争方案相比，功耗降低4倍，尺寸减小3倍。由于多个分立式方案的设计已经不再适合先进的制造环境，该器件可最大程度降低这一需求。IC采用28引脚QFN封装(3.5mm x 5.5mm)和WLP封装(4.1mm x 2.1mm)。传感器控制器上的2个通信引脚可支持I2C，从而可谓其他用途释放更多GPIO接口。2Ω(典型值)低导通电阻驱动器和300mA (最大负载) DC-DC调节器(80%效率)可有效降低功耗。

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