有點(diǎn)像交通警察從十字路口中間指揮汽車流，可編程邏輯控制器（PLC）在自動(dòng)化工廠中扮演著類似的角色。PLC根據(jù)模擬和數(shù)字輸入和輸出為機(jī)器做出決策。它們感知和控制從簡(jiǎn)單的照明功能到環(huán)境系統(tǒng)的所有內(nèi)容。當(dāng)輸入激勵(lì)（以電流電壓的形式）來(lái)自機(jī)器、傳感器或過(guò)程事件時(shí)，PLC 必須準(zhǔn)確地解釋和轉(zhuǎn)換 CPU 的激勵(lì)。然后，CPU 指示控制工廠執(zhí)行器的輸出系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)PLC需要遵守各種標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈儽仨氃趷毫拥牟僮鳝h(huán)境中工作。PLC必須精確，同時(shí)還要靈活且可配置，以支持各種應(yīng)用。它們需要在可能存在大量靜電放電 （ESD）、電磁干擾 （EMI）、射頻干擾 （RFI） 和高振幅瞬態(tài)脈沖的環(huán)境中工作多年，無(wú)缺陷。隨著IO-Link和智能傳感器技術(shù)的使用使工廠能夠進(jìn)行分布式控制，這些技術(shù)正在推動(dòng)工廠自動(dòng)化設(shè)備（包括PLC）的縮小。

減少自動(dòng)化工廠的 PLC 占地面積

近年來(lái)，Maxim工程師在開(kāi)發(fā)模擬IC方面做了大量工作，這些模擬IC有助于減少PLC尺寸，使這些控制器能夠放置在更靠近自動(dòng)化工廠制造車間邊緣的位置。例如，考慮一個(gè) PLC 模擬輸入模塊（圖 1）。對(duì)于這些模塊，小型精密模擬IC可以幫助實(shí)現(xiàn)占位面積目標(biāo)。讓我們來(lái)看看在評(píng)估這些模塊的電路時(shí)要記住的注意事項(xiàng)。

圖1.PLC 12位模擬量輸入模塊。

進(jìn)入PLC的輸入信號(hào)是多種多樣的。大型和小型模擬信號(hào)的范圍可以從毫伏到幾十伏，或者從毫安到安。PLC 模擬輸入模塊接受電壓和電流模式輸入信號(hào)。選擇模擬輸入電路時(shí)，您的選擇可能取決于各種考慮因素：

模塊將處理的輸入數(shù)量和類型

這些輸入是必須單獨(dú)隔離還是分組隔離

傳感器仿真和/或偏置需求

同時(shí)進(jìn)行多個(gè)傳感器采樣

設(shè)計(jì)的目標(biāo)信號(hào)頻率范圍

抗鋸齒過(guò)濾要求

AD轉(zhuǎn)換器分辨率

所需的采樣率

降低關(guān)鍵部件的功耗

在圖1的信號(hào)鏈組件中，我們可以看到，在信號(hào)最終到達(dá)微處理器之前，來(lái)自電壓傳感器的輸入被路由到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行信號(hào)處理。在信號(hào)鏈中，基準(zhǔn)電壓源基本上通過(guò)產(chǎn)生恒定電壓來(lái)調(diào)節(jié)電壓，而與器件負(fù)載、溫度變化或電源變化等因素?zé)o關(guān)。MAX6069精密并聯(lián)電壓基準(zhǔn)采用4焊球WLP，允許1μA至2mA的寬電流范圍，滿足小尺寸和低功耗的要求。該 IC 支持工業(yè)過(guò)程控制傳感器和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可在傳感器尖端實(shí)現(xiàn)完整的混合信號(hào)鏈，而無(wú)需將敏感的模擬數(shù)據(jù)路由到長(zhǎng)桿上。能夠以更低的電流調(diào)節(jié)精密基準(zhǔn)電壓，從而為其他功能釋放功耗，例如更長(zhǎng)的檢測(cè)運(yùn)行時(shí)間、更高的處理能力和算法，以及更高的精度、更低的噪聲和更寬的帶寬運(yùn)算放大器。

Maxim為圖中的其他模塊提供小型、低功耗模擬IC。針對(duì)信號(hào)鏈的其余部分，有緊湊型、高速、低功耗逐次逼近型ADC等解決方案，其11105Msps時(shí)功耗僅為5.2mW，3Msps時(shí)功耗僅為3.7mW。對(duì)于運(yùn)算放大器，MAX2是提供高速、高精度、低噪聲和低電壓工作的IC示例。這些特性使該IC適用于工業(yè)設(shè)備中的信號(hào)放大。

在 1960 年代引入現(xiàn)代 PLC 后，它們多年來(lái)并沒(méi)有太大變化。但今天的PLC是不同的品種，因?yàn)檫^(guò)程控制現(xiàn)在需要更高水平的性能，更小的外形尺寸和更多的功能靈活性。

審核編輯：郭婷