PLC/DCS I/O 模块:模拟输出

用于 PLC/PAC/DCS I/O 模块的模拟输出 – 系统方框图

设计注意事项

I/O 模块是用于终端设备(例如,PLC [可编程逻辑控制器]、PAC [可编程自动控制器] 和 DCS [分布式控制系统])的工业控制系统的构建块。模拟输出模块用于驱动和控制传动器及其他机器,并构成整个控制系统的一部分。电流环路输出的范围通常为 4-20mA,而电压输出范围为 0-5V、0-10V、+/-5V 和 +/-10V。

信号链

线性、建立时间、响应和准确度由使用的 DAC 确定。基于电阻串的 DAC 尺寸小、成本低且自身就具有单调的特性。对于更高的分辨率和要求更高线性的应用(如,开放式环路阀门控制),R-2R DAC 是理想之选。最后,如要实现最快的建立时间和速度,应使用 R-2R 乘法 DAC。选择适当的参考并配以适当的缓冲器可以对系统性能产生影响。参考注意事项包括初始准确度、温度漂移和拉/灌电流功能。

必须根据速度、输出电压电平和功率选择输出放大器。TI 的 XTR 系列工业驱动器是实施 4-20mA 电流环路的理想选择。一些产品允许设计人员将输出编程为电压或电流。更新的产品将 DAC 和 XTR 集成起来,最大程度地缩减电路板空间并优化功耗。

处理器

除了开发平台和软件工具以外,我们还强烈需要可缩短上市时间的支持。从以太网端口到 UART,再到简单的 SPI 端口的这些连接选项也在需求范围之内。以太网可以实现现场器件与公司企业网络的集成。大多数工业控制应用需要简单的低成本 PLC 及大量的数字 I/O 和集成功能。其中包括故障诊断、看门狗计时器、低功耗、多 SPI 端口、UART,以及 ADC 和 PWM 输出等对 DAC 执行类似功能的集成模拟外设。MCU(微处理器单元)是这些应用的理想选择。对于功能要求很高且需要更高的环路速率及高级控制算法来处理多种功能域(例如逻辑、PID 控制和运动)的应用,需要性能更高的 MPU(微处理单元)。

工业应用需要支持大量的通信选项。TI 的许多处理器包含实时处理单元 (PRU),以支持符合这些通信标准的真正可编程的方法。此外,ARM 架构可提供任务关健型功能所需的性能及低功耗。

接口

有多种现场总线选项 - 基于串行(RS-485、DeviceNet、Profibus、CAN 等)和基于以太网。扩展的线缆长度和线路中断诊断调试功能可为设计人员提供巨大的价值。接口收发器上的集成数字隔离对于缩减电路板空间非常理想。此外,可使用光耦合器或采用电容技术构建的 TI 隔离器来对 DAC 和控制器之间的接口进行数字隔离。

电源

为保护免受瞬态和接地环路的影响,应对连接到传感器的现场端与控制端进行电隔离。要实现这一点,可按通道来操作,或者互相隔离通道组中的成员及控制端。出于性能或成本的考虑,可使用 DC-DC 转换器和分立组件来定制设计,也可以使用预构建的隔离 DC-DC 转换器模块。其他注意事项包括通过较小的封装实现高效率和集成。选用具有较大输入范围的 DC-DC 转换器可避免受到电源瞬态的影响。最后,使用具有较好 PSRR(电源抑制比)的 LDO 来提供精密模拟电路,将减少电源纹波并维持系统的准确度和分辨率。

技术文章

应用手册和用户指南

应用手册 (2)

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HTM 8 KB 2014年 7月 24日 409
HTM 8 KB 2014年 1月 16日 424

选择和解决方案指南

选择指南 (3)

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PDF 4.77 MB 2017年 6月 12日 7203
PDF 2.43 MB 2014年 11月 17日 0 下载最新的英文版本 (Rev.AB)
PDF 8.82 MB 2010年 7月 7日 0 下载最新的英文版本 (Rev.AB)

解决方案指南 (2)

标题 摘要 类型 大小 (KB) 日期 查看次数 下载最新英文版本
PDF 1.31 MB 2015年 11月 20日 3021
PDF 1.39 MB 2008年 8月 7日 0

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