什么是工業(yè)模擬輸出？

我今天首先介紹 DAC 可用于工業(yè)控制系統(tǒng)方面的內(nèi)容。此外，我還將探討雙線與三線／四線系統(tǒng)之間的區(qū)別。

在工業(yè)控制應(yīng)用中，DAC 最常用于針對(duì)可編程邏輯控制器 (PLC)（上圖左側(cè)）或傳感器發(fā)送器（也叫現(xiàn)場發(fā)送器）（上圖右側(cè)）使用的模擬輸出。

在這兩種情況下，DAC 都可用來提供電壓輸出或電流輸出。電流輸出最普遍，大概占 75%。

電壓輸出一般為四個(gè)范圍中的一種：0~5V、0~10V、+/-5V 以及 +/-10V，但也有一些需要超范圍輸出的特例。電流輸出通常是指 4~20mA 這一種范圍，但也經(jīng)常使用更寬一點(diǎn)的范圍，有時(shí)可達(dá)到 3.5~25.5mA。

PLC 和傳感器發(fā)送器的模擬輸出都使用相同的電壓及電流輸出范圍，但它們的使用也有很大的不同。

PLC 模擬輸出通?？煽刂颇硞€(gè)支持其輸出的系統(tǒng)環(huán)節(jié)，能夠通過電壓輸出轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，或通過電流輸出移動(dòng)線性致動(dòng)器，以控制閥門。傳感器發(fā)送器中的模擬輸出不僅能夠與傳感器配對(duì)，而且還可進(jìn)行現(xiàn)場遠(yuǎn)程安放，監(jiān)控系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)。

圖1

圖 1 是采用兩線配置的典型系統(tǒng)架構(gòu)，適用于與現(xiàn)場發(fā)送器配對(duì)的 PLC 模擬輸入模塊。該配置之所以稱為兩線系統(tǒng)，是因?yàn)槟M輸出模塊只有兩個(gè)端節(jié)：電源端節(jié)和接地端節(jié)。模擬輸入模塊可提供支持電源電壓／電流的現(xiàn)場發(fā)送器，而兩線現(xiàn)場發(fā)送器則可精確控制其返回到輸入模塊的電流幅值，以便建立通信。兩線現(xiàn)場發(fā)送器的獨(dú)特挑戰(zhàn)是將所有組件的流耗保持在 4mA 以下，以便通過標(biāo)準(zhǔn) 4~20mA 環(huán)路進(jìn)行通信。

有時(shí)候，傳感器（用于傳感器發(fā)送器中）所需的激勵(lì)電流要大于兩線環(huán)路供電系統(tǒng)所能提供的電流。在這種情況下，可為傳感器發(fā)送器使用三線方案，其中包括獨(dú)立電源端節(jié)、電流輸出端節(jié)以及接地端節(jié)，如圖 2 所示?；蛘撸袝r(shí)候也可以為兩線系統(tǒng)提供一個(gè)局部隔離電源。

圖2

PLC 中的模擬輸出與上面的三線配置很相似。主要區(qū)別是電源由背板本地提供，如下圖中的電源端節(jié)所示。請(qǐng)記住，在這種情況下模擬輸出位于控制層面，其將驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場層面的負(fù)載。

圖3

在往后幾個(gè)月，我將為兩線及三線配置提供實(shí)例設(shè)計(jì)，不僅將深入介紹工業(yè)瞬態(tài)與瞬態(tài)保護(hù)電路，而且還將為您的工業(yè)模擬輸出設(shè)計(jì)提供更多要訣與技巧。