Um den Platzbedarf von SPSen zu reduzieren und ihre Konfigurierbarkeit zu verbessern, hat Arduino den Baustein AD74412R von Analog Devices in seine Micro-SPS-Plattform integriert. Er ist in der vierkanaligen SWIO-Lösung Opta von Finder integriert und ermöglicht Systemarchitekten sowie Endanwendern in der Gebäudeleittechnik sowie der Prozesssteuerung die einfache Programmierung mit Hilfe des Arduino PLC-Integrated Development Environment (IDE). Der AD74412R enthält Funktionen für analoge Ein- und Ausgänge, digitale Eingänge und RTD-Messungen (Resistance Temperature Detector) mit einer SPI-kompatiblen Datenübertragung und Programmierung (Serial Peripheral Interface). Er verfügt über einen 16Bit-Benlog-zu-Digital-Konverter (ADC) und vier konfigurierbare 13Bit-Digital-Ananalog-Wandler (DACs), um vier konfigurierbare Ein-/Ausgangskanäle und eine Suite von Diagnosefunktionen bereitzustellen.
Flexibel programmierbar
Die Hardware des Moduls unterstützt die Softwarekonfigurierbarkeit ohne Einschränkung, sodass die Ein- und Ausgänge von den finalen Anwendern direkt aus der Cloud heraus programmiert werden können. Die Flexibilität, die der AD74412R innerhalb der an den OPTA PLC angeschlossenen I/O-Erweiterung bietet, resultiert in einer vollständig konfigurierbaren Lösung für Industrie-4.0-Anwendungen. Das benutzerfreundliche Interface erlaubt dabei Verbindungen zu verschiedenen Elementen wie Ventilen, Zweidraht-RTDs, Drucksensoren, Positionsgebern, 4-20mA-Geräten, Taster oder, Schaltern, die alle per Software programmiert werden können. Das Bauteil unterstützt die Umsetzung des Industrie-4.0-Konzepts in sicheren Umgebungen, wobei sein robustes Design für den Schutz und die Konformität zur IEC61131-3 bürgt. Zu der Erweiterung gehören außerdem zwei Ports, die eigens für Präzisionsmessungen mit Dreileiter-RTDs vorgesehen sind.
Die OPTA-Erweiterung baut die Fähigkeiten der Hardware aus, während die einfache Programmierung über die Arduino IDE erhalten bleibt. Das Entwicklungs-Tool bietet eine breite Palette einfach anwendbarer Schaltpläne, Tutorials und Bibliotheken, was wegen des geringen Programmieraufwands und der fertig zugewiesenen Ressourcen für eine deutliche Verkürzung der Markteinführungszeit sorgt. Darüber hinaus ermöglicht das OPTA die Echtzeit-Fernüberwachung, Over-the-Air-Firmwareupdates über intuitive Arduino Cloud Dashboards sowie eine geschützte Kommunikation über eine Vielzahl angeschlossener Geräte.
Secure-Element-Chip hohe IoT-Sicherheit.
Passende Lösungen
Komplette, vielseitige I/O-Module lassen sich realisieren, indem der AD74412R mit den Digitalausgangs-Funktionen des MAX14906 kombiniert wird – ergänzt durch Lösungen für Stromversorgung, Schutz, Verarbeitung, Sicherheit und Kommunikation. Der Trend zu Industrie 4.0 und zur Digitalisierung von Fabriken macht eine größere Zahl von I/O-Leitungen erforderlich, die durch integrierte Power-Lösungen wie den ADP1032 unterstützt werden. Dieser IC besitzt nicht nur zwei geregelte Ausgänge, sondern sorgt auch für die galvanische Isolation. Er schützt analoge Frontends durch die Isolation der SPI- und GPIO-Signale und die Integration eines isolierten DC/DC-Wandlers. Die Realisierung kompakter Leiterplatten-Designs vereinfacht sich außerdem durch den Einsatz des MAX17671, der die 24 V betragende Eingangsspannung des Moduls regelt und den Bedarf an externen Bauelementen deutlich reduziert.
Abgesehen von Linux-Treibern für den AD74412R, gibt es von Analog Devices auch Treiber, die nicht an ein bestimmtes Betriebssystem gebunden sind. Dies erlaubt die Entwicklung von SWIO-Lösungen für stromsparende Mikrocontroller (MCUs) wie den MAX32650. Wer in seinen Produkten Cybersecurity-Anforderungen integrieren will, für den bietet sich der MAX32650 an. Er enthält Secure-Boot- sowie Schlüsselspeicher-Funktionen und kann mit dem Kryptografie-Controller MAXQ1065 kombiniert werden, um eine umfassende Root-of-Trust- und Authentisierungslösung zu implementieren.
Fazit
Eine mit dem AD74412R realisierte SWIO-Lösung bietet sich für dezentrale I/O-Module, da sich dadurch die Bereitstellung redundanter I/O-Kanäle mit fest zugewiesener Funktion unter den außerhalb der Steuerungsschränke herrschenden, beengten räumlichen Bedingungen erübrigt. Die Module werden innerhalb der Steuerungshierarchie strategisch so platziert, dass sie als Brücke zwischen traditionellen I/O-Ressourcen in 4-20mA-Technik und der Ethernet-basierten Kommunikation fungieren. Die Ethernet-Adressierbarkeit der Edge-Knoten erleichtert die Nutzung kleinteiliger Informationen in cloudbasierten Algorithmen. T1L und Advanced Physical Layer (APL), wie sie im ADIN1110 implementiert sind, sowie ein robuster, stromsparender Mac-Phy und der Single-Pair Power over Ethernet (SPoE) Power Delivery (PD) Controller LTC9111 ergeben eine effiziente, durch geringen Aufwand gekennzeichnete Lösung für dieses Segment des Ethernet-Ökosystems.
