PROFINET модуль аналогового ввода/вывода 8-AI/8-AO
Вычислительная платформа
- Микроконтроллер: STM32F207ZGT6 (Cortex-M3).
- Аппаратный MAC Ethernet + PHY.
- Внешняя Flash для хранения прошивки и настроек.
- Защита питания и линий ввода-вывода промышленного уровня
Аналоговые входы — 8 каналов, гальванически изолированные, 24 бита
Типы сигналов (выбираемые):
- 0–20 mA/4–20 mA
- 0–5 V/0–10 V
- ±5 V/±10 V
- Термосопротивление (Pt100/Pt1000)
- Термопары (ТC)
Основные компоненты измерительной части:
- АЦП: AD7793, 24-бит
- Опорные источники: ADR02, ADR441
- Усилитель: AD8220
- Гальваническая развязка: ADuM5401, ADuM1401
Аналоговые выходы — 8 каналов, изолированные, 16 бит
Типы сигналов (программируемые):
- 0–20 mA/4–20 mA
- 0–5 V/0–10 V
- ±5 V/±10 V
Основные компоненты выходных каналов:
- ЦАП: AD5422, 16-бит
- изоляция питания и сигнала — ADuM-семейство
Клиент и бизнес проблема
Клиент — производитель промышленных систем управления, ПЛК, распределённых I/O-модулей и измерительной техники для химической промышленности, энергетики и автоматизации технологических процессов. В сегменте клиента доминируют сети PROFINET и OPC UA, используемые для интеграции с SCADA . Основные выявленные проблемы существующих решений:
- Недостаточная точность и высокий шум аналоговых каналов в среде силовой электроники.
- Отсутствие полноценной гальванической развязки каналов.
- Ограниченные типы входных диапазонов (без RTD/TC и без ± диапазонов напряжения).
- Слабая диагностика каналов и отсутствие контроля обрыва/короткого замыкания на выходах.
- Отсутствие интеграции с OPC UA для уровня производственной аналитики.
- Сложность конфигурации PROFINET-устройств и обновления по сети.
Решение
Разработан интеллектуальный PROFINET-модуль аналогового ввода-вывода 8AI/8AO с поддержкой OPC UA, ориентированный на:
- ПЛК-системы и распределённые I/O.
- Химические и нефтехимические производства.
- Системы управления технологическими процессами.
- Измерительные и тестовые стенды энергетические объекты и подстанции.
Ключевые особенности архитектуры
- Высокоточная измерительная часть на AD7793 с малошумящими опорными источниками.
- Программируемые диапазоны для всех промышленных типов сигналов.
- Гальваническая развязка входов и выходов диагностика каналов и состояния устройства.
- Полная интеграция в PROFINET через GSDML, OPC UA-сервер (open62541) для верхнего уровня.
- Безопасное обновление прошивки по Ethernet.
- Платформа STM32F207ZGT6 + FreeRTOS.
Ценность для клиента
Для производителя оборудования:
- Промышленный модуль аналогового ввода-вывода PROFINET + OPC UA.
- Поддержка большинства типов датчиков и аналоговых сигналов.
- Единая аппаратная архитектура для всей линейки I/O-модулей сокращение сроков вывода продукта на рынок.
Для конечного заказчика (завода/интегратора):
- Высокая точность и повторяемость измерений в условиях помех.
- Быстрая интеграция с Siemens TIA Portal и другими PROFINET-системами.
- Прямая передача данных в OPC UA.
Итог: проект формирует высокоточный PROFINET-модуль аналогового ввода-вывода 8AI/8AO на STM32F207ZGT6 с ключевыми преимуществами:
- Промышленная гальваническая изоляция каналов.
- 24-битное измерение и 16-битное управление.
- Гибкие диапазоны входов и выходов.
- Глубокая интеграция в экосистемы.
- PROFINET и OPC UA удалённое обновление и сервис через Ethernet.
Связаться с нами