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適用于工業(yè)控制應(yīng)用的隔離PLC數(shù)字輸入

作者: 時間:2013-12-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

數(shù)字/二進(jìn)制傳感器和開關(guān)對信號監(jiān)測和系統(tǒng)控制至關(guān)重要,廣泛用于、、和過程自動化。所有傳感器的輸出都需要被中央處理單元檢測和監(jiān)測。為實現(xiàn)這一目的,通常利用可編程邏輯控制器()數(shù)字輸入模塊中的兩個高功率電阻分壓器檢測傳感器輸出電壓。為隔離每路傳感器通道,需要使用獨(dú)立的光耦。根據(jù)復(fù)雜度的不同,一個系統(tǒng)常常要使用多個光耦(圖1)。

圖1:傳統(tǒng)工業(yè)傳感器監(jiān)測系統(tǒng)原理圖,其中電阻分壓器和光耦用于監(jiān)測和檢測傳感器輸出至系統(tǒng)的信號。

在這種傳統(tǒng)架構(gòu)中,電阻分壓器消耗的功率較大,形成電路板(PCB)“熱點(diǎn)”,要求設(shè)計支持高溫工作以及增加散熱器。熱點(diǎn)甚至?xí)档拖到y(tǒng)可靠性。此外,對于高通道數(shù)量的模塊,多光耦設(shè)計增加系統(tǒng)成本和功耗,浪費(fèi)寶貴的電路板空間。顯而易見,緊湊而簡單的隔離數(shù)字輸入接口將有利于工業(yè)生產(chǎn)。

簡化的數(shù)字輸入

集成能夠滿足這一要求。說出來容易做出來難!首先,增加通道輸入,擴(kuò)展系統(tǒng)容量,但仍使接口保持簡單?,F(xiàn)在,轉(zhuǎn)而考慮數(shù)字串行化,并尋求省去隔離用光耦的途徑。使用可配置的限流以降低功耗(見圖4)。改善檢錯功能,使同一簡單接口上的數(shù)據(jù)傳輸非??煽?。集成以上這些特性,使數(shù)字輸入功能更加完善而可靠,產(chǎn)生的熱量更少、功耗更低,節(jié)省空間,并且成本大幅降低,這就是目標(biāo)。

隔離數(shù)字輸入接口設(shè)計的實現(xiàn)

以上設(shè)計目標(biāo)的解決方案就是Corona隔離子系統(tǒng)參考設(shè)計,該設(shè)計使用了數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換器/串行器和數(shù)字隔離器。Corona設(shè)計提供PLC數(shù)字輸入模塊的前端接口電路,支持高壓輸入(最高36V),電源和數(shù)據(jù)隔離——全部集成在90mm×20mm小尺寸封裝中。該設(shè)計集成八通道數(shù)字輸入電平轉(zhuǎn)換器/串行器、六通道數(shù)據(jù)隔離器和用于隔離電源設(shè)計(如果現(xiàn)場無電源)的H橋變壓器驅(qū)動器。我們進(jìn)一步討論該設(shè)計的硬件和軟件。

硬件說明

Corona輸入模塊如圖2所示,系統(tǒng)框圖見圖3。

圖2:Corona參考設(shè)計電路板(MAXREFDES12#)。

圖3:數(shù)字輸入子系統(tǒng)參考設(shè)計框圖。

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