適用于工業(yè)控制應用的隔離PLC數字輸入

數字/二進(jìn)制傳感器和開(kāi)關(guān)對信號監測和系統控制至關(guān)重要，廣泛用于工業(yè)控制、工業(yè)自動(dòng)化、電機控制和過(guò)程自動(dòng)化。所有傳感器的輸出都需要被中央處理單元檢測和監測。為實(shí)現這一目的，通常利用可編程邏輯控制器(PLC)數字輸入模塊中的兩個(gè)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，需要使用獨立的光耦。根據復雜度的不同，一個(gè)系統常常要使用多個(gè)光耦(圖1)。

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

在這種傳統架構中，電阻分壓器消耗的功率較大，形成電路板(PCB)“熱點(diǎn)”，要求設計支持高溫工作以及增加散熱器。熱點(diǎn)甚至會(huì )降低系統可靠性。此外，對于高通道數量的模塊，多光耦設計增加系統成本和功耗，浪費寶貴的電路板空間。顯而易見(jiàn)，緊湊而簡(jiǎn)單的隔離數字輸入接口將有利于工業(yè)生產(chǎn)。

簡(jiǎn)化PLC的數字輸入

集成能夠滿(mǎn)足這一要求。說(shuō)出來(lái)容易做出來(lái)難!首先，增加通道輸入，擴展系統容量，但仍使接口保持簡(jiǎn)單?，F在，轉而考慮數字串行化，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(jiàn)圖4)。改善檢錯功能，使同一簡(jiǎn)單接口上的數據傳輸非?？煽?。集成以上這些特性，使數字輸入功能更加完善而可靠，產(chǎn)生的熱量更少、功耗更低，節省空間，并且成本大幅降低，這就是目標。

隔離數字輸入接口設計的實(shí)現

以上設計目標的解決方案就是Corona隔離子系統參考設計，該設計使用了數字輸入轉換器/串行器和數字隔離器。Corona設計提供PLC數字輸入模塊的前端接口電路，支持高壓輸入(最高36V)，電源和數據隔離——全部集成在90mm×20mm小尺寸封裝中。該設計集成八通道數字輸入電平轉換器/串行器、六通道數據隔離器和用于隔離電源設計(如果現場(chǎng)無(wú)電源)的H橋變壓器驅動(dòng)器。我們進(jìn)一步討論該設計的硬件和軟件。

硬件說(shuō)明

Corona輸入模塊如圖2所示，系統框圖見(jiàn)圖3。

圖2：Corona參考設計電路板(MAXREFDES12#)。

圖3：數字輸入子系統參考設計框圖。