ICOP QEC-R11D88K Digital I/O EtherCAT Slave Modul recenzija

Vratimo se u prošlost i premotajmo istoriju recenzija u drugu polovinu 2024. godine. Srešćemo se tada sa ICOP QEC-M-070T EtherCAT Master HMI – koji je u isto vreme i baza EtherCAT-a i displej. U tom trenutku, nažalost, nismo imali ni jednu EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) Slave jedinicu kako bi recenzija bila potpunija i obratili smo se ICOP-u koji nam je nakon toga poslao dve. Ovu, o kojoj i pišemo u ovoj recenziji QEC-R11D88K-N sa po osam izolovanih digitalnih ulaza i izlaza i drugu sa RS232 i RS485 interfejsima sa oznakom QEC-R11HU5S-N. Obe sa PoE, kao što je i naš ICOP QEC-M-070T, što je odlična karakteristika koja optimizuje ožičenje. PoE portove kod ICOP modela prepoznajete po crvenoj boji, dok su standardni EtherCAT portovi crni.

ICOP (ICOP Technology Inc.) je, vredi istaći, Tajvanska kompanija sa preko dvadeset godina iskustva u polju SBC-ova, podrške STEM/mejkerskoj zajednici i industrijske automatizacije. To skretanje ka STEM/mejkerskom segmentu ispratili smo recenzijama dva izuzetno zanimljiva razvojna sistema naročito inetresantna za kontrolu motora – 86Duino One i 86Duino Zero, kao i upoznavanjem sa nama izuzetnim STEM učilom 86Duino EduCake. O razlozima njihove male popularnosti teško je govoriti, ali je promenjiva poslovna politika u dugom nizu godina doprinela tom lutanju. Svi upravljački modeli ove kompanije su zasnovani na DM&P Vortex86 procesorima namenjenim za industrijske i vojne primene. Da ne ponavljamo priču iz prethodne recenzije, poslovnim transformacijama ICOP je danas vlasnik tehnologije i patenata za proizvodnju ovih procesora koji imaju Intel x86 arhitekturu i idejno su na nivou i386 i i486 modela, sa time da su primenjena mnoga tehnološka poboljšanja, posebno ubrzavanje takta u skladu sa opštim razvojem upotrebe silicijuma. Sada je jasno zašto je radna temperatura Vortex86 procesora u radnom režimu oko 100 °C. Međutim, zbog tehnologije kojom je silicijum obrađen, to je njihova „normalna“ radna zona i uopšte se ne treba iznenaditi što ICOP svoje vrele procesore hladi, realno malim pasivnih hladnjacima. Naviknuti na današnje upola hladnije silicijume, prosto nam je neobično da nema aktivnog hlađenja ni kod jednog modela.

Hardver

Naravno, prvo što smo uradili pre bilo kakvog priključivanja u neko kolo, je da smo otvorili kućište ovog EtherCAT Slave I/O modula. Bez greške, gusto spakovana ogromna količina aktivnih i pasivnih komponenti, transformatori – i za realizaciju PoE interfejsa i za izolaciju ulaza i izlaza. Za razliku od Master jedinice koja recimo u slučaju pomenutog ICOP QEC-M-070T ima Vortex86EX2 procesor koji radi na 600 MHz, ovaj modul za kontrolu rada koristi Nuvoton NuMicro M031SE3AE – MCU baziran na ARM Cortex-M0 na 48 MHz. Mikrokontroler se na donjoj slici može videti tačno ispod sredine bele nalepnice za bar kodom i oznakama modela. Primeren je ovom zadatku, jer po specifikacijama ima: 3 seta 6 MHz UART, 1 set 24 MHz SPI/I²S, 2 grupe 1 MHz I²C, 16-kanala 12-bit 2 MSPS ADC, 16-bitni 96 MHz PWM na 12 kanala. Mikrokontroler brine o funkcionalnosti svih interfejsa, ali i nadzire parametre modula poput temperature, napona, struja, vremena potrebnog da se sistem pokrene i slično.

Kućište je dimenzija 105 x 77.4 x 34 mm i par grama je lakše od 240 g. Može se montirati na DIN šinu uz pomoć plastičnog držača, sa kojim nismo oduševljeni, jer nam izaziva osećaj brige da će se slomiti pri korišćenju – mada neće, bar dok je plastika od koje je izrađen elastična. Nosač se može ukloniti i promeniti odvijanjem dva zavrtnja.

Poklopac kućišta se uklanja uz prethodno odvijanje četiri zavrtnja koja se nalaze u središtu svakog od četiri silikonska prstena – koji pritom glume nožice ukoliko odlučimo da modul postavimo na sto – recimo. Kompletno kućište je od bojom zaštićenog metala, ali ne pruža značajnu protekciju od vode i pršine, te ga treba u industrijskim uslovima postaviti u ormar.

Naš model je sa po osam digitalnih ulaza i izlaza, postoje još dva modela u ovoj seriji, koji gotovo identično izgledaju, ali umesto „po osam“ imaju ili šesnaest digitalnih izlaza ili šesnaest digitalnih ulaza. Ulazi se mogu konfigurisati kao PNP ili NPN, pouzdano rade za ulazne signale učestalosti do 3000 Hz, „Rise & fall“ vremena su im po 6 μs i na predviđeni su za 24 VDC naponske signale. Ulazi su galvanski izolovani sa zaštitom procenjenom na 2500 Vrms. Izlazi takođe mogu da se konfigurišu kao PNP ili NPN, generišu signale do 1000 Hz, Turn-On vreme im je 0.25 ms, a Turn-Off 20 μs. Izlazi podnose napone do 56 VDC, sa maksimalnom strujom 500 mA, dok kratkotrajni pik može biti i 1000 mA. Galvanski izolovani izlazi su za saštitom procenjenom na 1500 Vrms. Kod sva tri modela, karakteristike dostupnih ulaza ili svih dostupnih izlaza su unutar tipa identične. I/O konektori su izvedeni u formi Euroblock-a, pri čemu su crveni digitalni ulazi, narandžasti digitalni izlazi, a crni negativni krajevi. Uz uređaj se dobijaju i „pinovi“ za kablove koji su adekvatni za ovaj Euroblock konektor.

Iznad Euroblock konektora nalazi se 4×4 matriks zelenih dioda koje signaliziraju pojavu napona na odgovarajućoj I/O liniji. Svetlost sa dioda na ploči se prenosi plastičnim elementom na matriks i može se u radu desiti „preslušavanje“ svetlosti i pojava slabih svetlosnih duhova na susednom signalnom svetlosnom kanalu. Ništa posebno bitno za funkcionalnost.

Dva crvena EtherCAT RJ45 porta na našem primerku potvrđuju da je su PoE. Ugrađen PoE je 24 VDC i 3 A – pasivni PoE Type B i ukoliko se povezuju jedinice bez PoE, ili jedinice drugog proizvođača trebalo bi prekinuti napojne provodnike u Ethernet minimum Cat 5 kablu. PoE nije kompatibilan sa EtherCAT P interfejsom. Vreme ciklusa kod jedinice koja ima samo ulaze je 0,5 ms, dok je kod dve jedinice koje imaju i izlaze vreme ciklusa 1 ms. EtherCAT omogućava ovoj Slave jedinici: MailBox servis, distribuirani klok (DC) i FoE (File over EtherCAT).

Iako se PoE jedinica može napajati preko Ethernet kabla, izvedeni su i zasebni napojni ulaz i izlaz. Vs (system power) je napojni ulaz za samu jedinicu i na njega treba dovesti napon u rasponu od 19 do 50 VDC, a tipično 24 VDC. Vp (Peripheral power) je naponski izlaz koji se koristi za napajanje susedne jedinice, a može se povezati i sa rezervnim napajanjem. Nominalna potrošnja modula je 3 W.

Modul ima i pet signalnih dioda, koje se nalaze ispod napojnog bloka. Prva je za signalizaciju napajanja. Ukoliko je svetlost stalna i zelena, naponi napajanja Vp i Vs su u jednom od intervala: od 19 do 24 ili od 45 do 50 VDC što su preporučeni opsezi. Ukoliko je napon u „međuintervalu“ od 24 do 45 VDC ova dioda će naizmenično treptati zeleno i crveno, a ukoliko je potpuno izvan intervala – od 19 do 50 VDC, videće se trepćuća narandžasta svetlost.

IN, OUT i RUN su tri zelene diode koje signaliziraju odgovarajuće aktivnosti u skladu sa oznakama. Poslednja dioda je ERR koja svojom šemom treptanja signalizira tip potencijalnog kvara – svakako nešto što ne želite da vidite kako funkcioniše.

Softver

Ako se držimo ICOP ekosistema i kompletno realizujemo automatizaciju njihovim Master i Slave EtherCAT jedinicama, ICOP je u potpunosti osmislio razvojno okruženje. Pomenutom integracijom 86Duino rešenja i preuzimanjem iskustava koje su imali u mejkerskom, STEM i segmentu kontorole motora svojim hardverom baziranom na Vortex86 procesorima – unapređenim i značajno ubrzanim Intel x86 klonovima postavili su odličan fundament oslonjen na Arduino IDE okruženje. Nemojte zaboraviti da je i sam Arduino IDE u poslednjih par godina dobio svoj fork ka industrijskom IDE okruženju i da je fokus razmišljanja današnje industrije u angažovanju kroz elementarno školstvo obrazovanih mejkera kao operativnih inženjera. Ne jedan koncept programiranja, posebno u veštinama No-code programiranja, je preslikan iz STEM/mejkerskog sveta u profesionalni.

Kao osnovu za programiranje Master jedinice, a bez toga nema upotrebe ni Slave modula kakav je ovaj ICOP QEC-R11D88K u ICOP ekosistemu koristi se 86Duino Coding koji je u ovom trenutku u verziji 501. Verzija 501 je od 25.03.2025 i postoji samo za Windows OS. Ona nije otvorena za nadogradnju, ali je u njoj potpuno integrisana podrška za sve ICOP QEC industrijske jedinice. Ranije verzije, sa oznakom 319 i manjom su iz 2019. godine. Za njih se može skinuti i kod sa sajta, a postoje instalacije i za Windows, ali i za Linux (64 i 32 bita) i MacOS. I nova, ali i starije verzije se mogu preuzeti na 86Duino sajtu.

Nova verzija, iako u potpunosti funkcionalna, dolazi sa interfejsom koji je daleko od upeglanog. Jasno je da su programeri iterfejsa posvađani sa veličinom slova i izborom fontova, što možete videti u gornjem meniju na slici ispod – dovoljno je uporediti veličinu slova kojim je ispisan meni Help u odnosu na druge opcije. Isti problem se javlja i kada se klikne i otvori pull-down meni.

Ponavljamo, 86Duino Coding služi za programiranje Master jedinice. Ipak postoji jedan modul koji pomaže pri pisanju programa samostalno generišući konfiguracione parametre. Pokreće se klikom na EtherCAT simbol u gornjem desnom uglu 86Duino Coding aplikacije, a u pitanju je 86EVA Configurator. U galeriji na slikama ispod vidite 86EVA konfigurator u radu na povezanom sistemu koga čine jedan EtherCAT Master HMI QEC-M-070T i dva Slave modula – ovaj QEC-R11D88H i modul sa RS232 i RS485 interfejsom QEC-R11HU5S.

86EVA konfigurtor će sam prepoznati sve povezane ICOP QEC EtherCAT jedinice, očitati vrednosti unutrašnjih senzora, poput priključenih napona, radne temperature i funkcije. U njemu ćemo konfigurisati i Master jedinicu.

Kod za konfiguraciju EtherCAT Slave QEC-R11D88H Digitalnog I/O modula se takođe generiše iz 86EVA konfiguratora. Dodeljuje se ime jedinici, a nakon toga i funkcije svih potrebnih ulaza i izlaza u nekom projektu.

Još jedan modul u okviru 86Duino IDE nam može biti interesantan, a to je ArduBlock modul za Non-code programiranje funkcionalnim blokovima. On je jedan od forkova ArduBlockly okruženja koje Arduino više zvanično ne održava. Iako je funkcionalan, zaista ICOP mora uložiti dodatni napor da ovu aplikaciju osavremeni. Kao uzor možda mogu biti i neki od danas aktuelizovanih naslednika ArduBlockly-a poput: Blockly@rduino, Blocklino ili Blockly4Arduino koji su bazirani na oblaku, ali su, ruku na srce, ipak namenjeni mejkerskoj i STEM publici. Ako bi se ipak držali industrijskih standarda, možda bi bilo dobro da ICOP više pažnje usmeri ka, recimo, Siemens TIA FBD (Functional Block Diagram), Arduino PLC IDE-u ili OpenPLC-u koji svi imaju međusobno istu filozofiju ipak različitu od mejkerskog Microsoft MakeCode pristupa koji je bliži STEM-u. Kao neku srednju vrednost treba pogledati i Tibbo AppBlocks softver o kome smo pisali u recenziji Tibbo AppBlocks Demo Kit-a, koji pokušava da izmiri ta dva ekstrema Non-code programiranja.

Sa ICOP QEC Slave jedinicama moguće je raditi i van ICOP ekosistema. Za to je potrebno preuzeti odgovarajući ESI fajl (postoji za QEC-R00D88K i QEC-R11D88K – modeli sa i bez PoE, ali verujemo da bi kompanija izašla u susret i za ostale modele ove serije) i upotrebiti ga kao XML Device Description File u MDevice EtherCAT softveru. Odlično je što je u uputstvu dat ceo postupak za BECKHOFF TwinCAT koji se pokreće na Windows računaru. Iako smo u planiranju ove recenzije želeli da pokažemo i tu mogućnost, uputstvo koje se može preuzeti za QEC sajta je toliko detaljno i kvalitetno da bi ovo pisanje bilo potpuno redundantno.

Zaključak o QEC platformi i uređaju

Ono što „najviše“ zameramo ICOP-u je lutanje u definisanju sebe. Jasno je da je bilo nekoliko tranzicija brenda od DM&P-a kroz 86Duino, Vortex, ICOP, QEC, u isto vreme je bilo i menjanja fokusa sa Intel x86 tehnologije za industriju i vojnu upotrebu, preko STEM-a, mejkerske kontrole većeg broja motora, čak i retro gejminga, pa sve do EtherCAT jedinica za industriju. Svo znanje i iskustva na tom putu sa sabirana, a ujedno se događala stalna evolucija do sadašnje ICOP QEC EtherCAT platforme. Prateći ovu kompaniju u poslednih par godina, od naše prve recenzije, nama je sasvim vidljiv ogroman napor u standardizaciji novog brenda i njegovoj promociji. Njihova odluka da to rade kroz evoluciju, a ne revoluciju koja bi „zatrla“ sve tragove prošlosti može zbuniti korisnika, posebno kada se suoči u radu sa nekim od artifakata prošlosti – poput 86Dasuino IDE-a, ili veće broja različitih internet prezentacija na različitim domenima koje čine jedan informativni prostor. Sa druge strane, potez je duboko džentlmenski. Posledice ovog pristupa su recimo, da ćete IDE preuzimati sa 86duino.com, e-shop sa QEC proizvodima će biti na icop-shop.com-u, a dokumentaciju o uređajima ćete najzad naći na qec.tw domenu. Sve je to jedan isti informativni online prostor podrške, ali je definitivno zbunjujuće, a što je za današnjeg internet korisnika najuočljivije, i vizuelno različito zbog drugih internet tehnologija koje su korišćene za izradu portala na svakom od tih domena u vremenu kada je on pravljen.

Na kraju ćete svakako završiti na qec.tw prezentaciji koja je portal u potpunosti posvećen ICOP QEC EtherCAT platformi i na njoj se nalaze sve relevatne informacije. Evo primera razvoja – kada smo pre dve godine pisali našu prvu ICOP recenziju za EtherCAT Master HMI, ove prezentacije nije ni bilo. Nije bilo ni odličnih pdf korisničkih i tehničkih uputstava, koja su sada jasno napisna i dobro ilustrovana, pa smo se tada pitali kako uopšte da povežemo napajanje na QEC-M-070T, a da ne brinemo da ćemo nešto „spržiti“. Naš tadašnji pokušaj da iz 86Duino IDE-a flešujemo fabrički firmver na Master jedinicu prošao je neslavno, pa smo morali da se spuštamo u FreeDOS i pokrenemo specijalno dobijeni fajl od ICOP-a sa USB-a. Danas su svi ti problemi rešeni i zaista možemo stati iza tehnologije koju ICOP za svoju QEC platformu nudi.

Cena ovog modula je $290, a ukoliko nema PoE cena je $280. Identična je i cena modula sa 16 digitalnih ulaza i onog sa 16 digitalnih izlaza. Zanimljivo je i da postoje još dva nova modela, po ceni od $200. Njih u duhu ICOP-a nećete naći za sada na QEC sajtu, ali hoćete na ICOP Shop-u. Oni imaju 32 kanala i na uređaju mogu biti ili samo digitalni signalni ulazi ili samo izlazi – koji su zaštićeni ESD zaštitom od prenapona. Brži su, pa je njihov EtherCAT cycle time 100 µs, što je od 5 do 10 puta kraće nego kod QEC-RXXDXXK modela.

Naš zaključak o ovom modulu, bez obzira na mogućnost da se integriše u generički EtherCAT sistem budući da su testirani EtherCAT Conformance Test Tool-om (ET9400), ipak je usmeren ka ideji da se korisnik zadrži u ICOP ekosistemu i QEC platformi. Tada se eliminišu svi potencijalni problemi neusaglašenosti opreme, a zbog široke lepeze EtherCAT proizvoda koje nudi ICOP nije problem realizovati specifičnu aplikaciju u okviru ovog ekosistema. To nam se čini i jeste ideja ICOP-a i nadamo se da će se najzad ustaliti na ovom QEC brendu.