PLC/DCS I/O 模块:数字输入

用于 PLC/PAC/DCS 的模拟输入 – 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。数字输入模块采集并测量来自多种传感器(例如:接近开关、限位开关和按钮开关)的数字输入信号。输入范围通常为 0-24V,容差高达 30V。

信号链

来自 PLC 数字输入 (DI) 模块中使用的 DC 传感器的信号通常为高电压,并且在进入移位寄存器进行串行之前,常常会通过光耦合器进行隔离。相反,数据输入串行器可用于串行大量数字信号,从而允许 PLC I/O 模块中更高的通道密度。此时,隔离仅限于 SPI 接口,因为多个串行器可通过菊花链的形式连接。它们还具有感应高电压、可调电流限制和可编程反跳次数等优点。其他集成到这些产品中的功能包括温度传感和电压调节。

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 隔离器来对多输入或单输入串行器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。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。

技术文章

应用手册和用户指南

应用手册 (1)

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HTM 8 KB 2018年 3月 14日 35

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