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IOL HAT – IO-Link®-kompatible Connectivity für Raspberry Pi

Industrial IoT Anwendungen durch Einbindung von smarten Sensoren und Aktoren leichtgemacht.

Mit dem IOL HAT erfassen Sie Daten von smarten SDCI-Sensoren und Aktoren (IEC 61131-9, Markenname „IO-Link“1). Das IOL HAT arbeitet als Aufsteckmodul für Raspberry Pi2 mittels 40-Pin GPIO-Stecker oder per generischer Schnittstelle mit anderen Einplatinen-Computern. Somit können Industrial IoT Lösungen mit dem Raspberry Pi implementiert werden.

Pro IOL HAT sind zwei SDCI-Schnittstellen verfügbar, bis zu zwei IOL HAT können per Stack-Through-Verbinder an den Raspberry Pi angeschlossen werden.

Die interne Schnittstelle ist als TCP-Socket-Interface implementiert, sodass die Einbindung unabhängig von der Programmiersprache der Nutzer-Applikation ist. Die Software für die Master-Funktionalität und die TCP-Schnittstelle (Master-Applikation) sind als Binary und Source-Code verfügbar.

Mit dem IOL HAT ist die Einbindung von über 20.000 verschiedenen IO-Link-Gerätetypen in Raspberry Pi-Anwendungen möglich.

Der Vertrieb des IOL HAT erfolgt exklusiv über die Plattform CrowdSupply. Die Kampagne für das Projekt wird in Kürze gestartet

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Weitere Informationen sind auf der Kampagnen-Seite von CrowdSupply verfügbar:

IOL HAT mit Raspberry Pi 3
(Raspberry Pi gehört nicht zum Lieferumfang)

IOL HAT Anwendungsbeispiele


Vorteile

Alle smarten SDCI-Sensoren und -Aktoren (IEC 61131-9, Markenname IO-Link®) können an das IOL HAT angeschlossen werden, unabhängig vom Hersteller. Es sind über 20.000 unterschiedliche Sensor-Typen verfügbar.

Die Master-Applikation wird für Raspberry Pi als Binary bereitgestellt. Die Einbindung in die Anwendung erfolgt per TCP-Socket und ist somit unabhängig von der Programmiersprache.

Die IO-Link-Master Applikation basiert auf dem Industrie-erprobten I-Link-Stack von RT-Labs: https://github.com/rtlabs-com/i-link

Die Software (Master-Applikation) ist sowohl als Binary als auch im Quellcode verfügbar. Bei Bedarf können die Quellen angepasst werden. So kann z. B. die Master-Applikation in eine eigene Anwendung integriert werden.

https://github.com/Pinetek-Networks/iol-hat

Pro IOL HAT können bis zu zwei SDCI-Geräte angeschlossen werden.

An einem 40-Pin GPIO Stecker können bis zu 2 IOL HAT gestapelt und so bis zu vier SDCI-Geräte an einem Raspberry Pi betrieben werden

Anschüsse

  • 40 Pin GPIO zum Raspberry Pi
    Belegte Pins:
    • SPI 1 (MISO, MOSI, CLK)
    • Port 1/2: SPI_CE0, GPIO24 (Interrupt)
    • Port 3/4: SPI_CE1, GPIO25 (Interrupt)
    • 3V3/GND
  • SDCI Port 1+2 or Port 3+4
    • 2,54mm Steck-/Schraubklemmen
    • L+ (24V, 500mA), DI, GND, CQ
    • 1 Bi-Color LED pro Port
  • Auswahl Port 1+2 /Port 3+4 über Jumper
  • 24V
    • Stromversorgung Sensoren, max. 1,5A

API

Die Kommunikation zwischen der Nutzer-Applikation und der Master-Applikation (mit IO-Link Master Stack, API und SPI-Treibern) erfolgt per TCP Socket und binärem TCP-Protokoll. Die Kommunikation zwischen der Master-Applikation und dem IO-Link-Transceiver erfolgt bei aktivem Port asynchron zur TCP-API im Hintergrund, d. h. die Nutzer-Applikation ruft Daten nur bei Bedarf ab und ist unabhängig vom SDCI-Port-Timing.

Folgende Befehle stehen zur Verfügung:

  • Port Power (on/off)
  • Read+Write Process Data
  • Read Parameter Data
  • Write Parameter Data
  • Get Port Info
  • LED Control

Kompatibilität

ModellBetriebssystemKompatibilität getestet
Raspberry 3, Model B, 1 GB RAMRaspberry OS 12 (Bookworm)Funktionstest
Raspberry 4, Model B, 1 GB RAMRaspberry OS 12 (Bookworm)Funktionstest
Raspberry 5, 4 GB RAMRaspberry OS 12 (Bookworm)Ausstehend
Kompatibilitätsliste

Lieferumfang

IOL HAT für Raspberry Pi (Artikel PT-1201)

  • IOL HAT mit 40-Pin GPIO-Verbinder
  • 2 Stück 4-Pin Steckverbinder für 2xSDCI-Port (3,5mm)
  • 4x Abstandshalter mit Muttern
  • 1 Stück 2-Pin Steckverbinder für 24Volt-Anschluss (3,5mm)
  • Quickstart-Anleitung

IOL HAT für generischen Anschluss (Artikel PT-1202)

  • IOL HAT mit 6-Pin generischem Verbinder (2,54mm Pinheader)
  • 2 Stück 4-Pin Steckverbinder für 2xSDCI-Port (3,5mm)
  • 1 Stück 2-Pin Steckverbinder für 24Volt-Anschluss (3,5mm)
  • Quickstart-Anleitung

Support

Handbücher, Datenblätter und weitergehenden Support gibt es im Support-Bereich.

Technische Daten

Mechanik

Abmessungen
65,5 ×66 mm
Höhe: 18 mm mit Stack-Through
Montage
4×2,5 mm Schrauben
kompatibel mit Raspberry Pi Montagelöchern
Standoffs werden mitgeliefert
Temperaturbereich
-25 °- 60 °C

Anschlüsse

Spannungsversorgung
24V DC (+/-20 %), Stromverbrauch max. 1500mA (24V nur für SDCI-Port-Versorgung)
3V3 DC von Raspberry Pi < 50mA, über 40-Pin GPIO (für IO-Link-Treiber-IC und LEDs)
2 SDCI-Ports: Schraub-Steck-Klemme 3,5mm
Klasse A (max. 500mA pro Port)
Geschwindigkeiten COM1, COM2, COM3 (Auto-Detect)
Betriebsmodus: IOL
1 LED pro Port (rot/grün)
40 Pin GPIO Stecker (für Anschluss an Raspberry Pi, als Stack-Through)
SPI 1 (MISO, MOSI, CLK)
Port 1/2: SPI_CE0, GPIO24 (Interrupt)
Port 3/4: SPI_CE1, GPIO25 (Interrupt)
3V3/GND
Generischer Anschluss (für andere Einplatinen-Computer als Raspberry Pi): 2,54mm Pinheader
SPI (MISO, MOSI, CLK, CE)
Interrupt (GPIO)
3V3, GND

Kommunikation

LED-Anzeigen
Status pro Port (rot/grün)
API: TCP Socket API mit binärem Protokoll
Befehle:
Port Power (on/off)
Read+Write Process Data
Read Parameter Data
Write Parameter Data
Get Port Info
LED Control

FAQ

Welche Sensoren und Aktoren können an das IOL HAT angeschlossen werden?

Das IOL HAT ist kompatibel mit SDCI Geräten nach IEC 61131-9 (Markenname IO-Link®), welche weniger als 500mA Stromverbrauch haben (Klasse A). Der Anschluss erfolgt über Schraub-Steck-Verbinder, je nach Gerät sind ggf. Adapterkabel erforderlich.

Wie schließe ich SDCI-Geräte mit M12 Anschluss an?

Der Anschluss ist entweder mit Kabelpeitsche (und Sensor-Anschlussleitung mit M12-Steckern) oder Sensor-Anschlussleitung mit offenen Enden möglich.

  1. IO-Link ist eine eingetragene Marke des PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.: io-link.com/, profibus.com 
    IOL HAT ist kompatibel mit IO-Link Geräten. IOL HAT ist kein zertifizierter IO-Link Master ↩︎
  2. Raspberry Pi is a trademark of Raspberry Pi Ltd: raspberrypi.com ↩︎