PLC/DCS I/O 模塊：數(shù)字輸入 - 德州儀器PLC/DCS I/O模塊的模擬數(shù)字輸入輸出解決方案

用于 PLC/PAC/DCS 的模擬輸入 – 系統(tǒng)方框圖

設計注意事項

I/O 模塊是用于終端設備（例如，PLC ［可編程邏輯控制器］、PAC ［可編程自動控制器］ 和 DCS ［分布式控制系統(tǒng)］）的工業(yè)控制系統(tǒng)的構(gòu)建塊。數(shù)字輸入模塊采集并測量來自多種傳感器（例如：接近開關(guān)、限位開關(guān)和按鈕開關(guān)）的數(shù)字輸入信號。輸入范圍通常為 0-24V，容差高達 30V。

信號鏈

來自 PLC 數(shù)字輸入 （DI） 模塊中使用的 DC 傳感器的信號通常為高電壓，并且在進入移位寄存器進行串行之前，常常會通過光耦合器進行隔離。相反，數(shù)據(jù)輸入串行器可用于串行大量數(shù)字信號，從而允許 PLC I/O 模塊中更高的通道密度。此時，隔離僅限于 SPI 接口，因為多個串行器可通過菊花鏈的形式連接。它們還具有感應高電壓、可調(diào)電流限制和可編程反跳次數(shù)等優(yōu)點。其他集成到這些產(chǎn)品中的功能包括溫度傳感和電壓調(diào)節(jié)。

處理器

除了開發(fā)平臺和軟件工具以外，我們還強烈需要可縮短上市時間的支持。從以太網(wǎng)端口到 UART，再到簡單的 SPI 端口的這些連接選項也在需求范圍之內(nèi)。以太網(wǎng)可以實現(xiàn)現(xiàn)場器件與公司企業(yè)網(wǎng)絡的集成。大多數(shù)工業(yè)控制應用需要簡單的低成本 PLC 及大量的數(shù)字 I/O 和集成功能。其中包括故障診斷、看門狗計時器、低功耗、多 SPI 端口、UART，以及 ADC 和 PWM 輸出等對 DAC 執(zhí)行類似功能的集成模擬外設。MCU（微處理器單元）是這些應用的理想選擇。對于功能要求很高且需要更高的環(huán)路速率及高級控制算法來處理多種功能域（例如邏輯、PID 控制和運動）的應用，需要性能更高的 MPU（微處理單元）。

工業(yè)應用需要支持大量的通信選項。TI 的許多處理器包含實時處理單元 （PRU），以支持符合這些通信標準的真正可編程的方法。此外，ARM 架構(gòu)可提供任務關(guān)健型功能所需的性能及低功耗。

接口

有多種現(xiàn)場總線選項 - 基于串行（RS-485、DeviceNet、Profibus、CAN 等）和基于以太網(wǎng)。擴展的線纜長度和線路中斷診斷調(diào)試功能可為設計人員提供巨大的價值。接口收發(fā)器上的集成數(shù)字隔離對于縮減電路板空間非常理想。此外，可使用光耦合器或采用電容技術(shù)構(gòu)建的 TI 隔離器來對多輸入或單輸入串行器和控制器之間的接口進行數(shù)字隔離。

電源

為保護免受瞬態(tài)和接地環(huán)路的影響，應對連接到傳感器的現(xiàn)場端與控制端進行電隔離。出于性能或成本的考慮，可使用 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和分立組件來定制設計，也可以使用預構(gòu)建的隔離 DC-DC 轉(zhuǎn)換器模塊。其他注意事項包括通過較小的封裝實現(xiàn)高效率和集成。選用具有較大輸入范圍的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可避免受到電源瞬態(tài)的影響。