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利用AD5755节省多通道PLC的空间成本和功耗

发布时间:2020-06-30 21:43:33 阅读: 来源:PPO厂家

可编程逻辑控制器(PLC)使用逻辑、时序控制、定时、计数和算术算法等快速、确定性的功能来控制机器和过程。PLC使用 模拟和数字信号与终端节点通信,例如读取传感器和控制执行 器。典型的通信方法包括电流/电压环路、Fieldbus1和工业以太网2协议

本文引用地址:随着工业远程应用领域传感器和控制节点数的不断增加,控制器中I/O模块节点数也相应增加,一些分布式控制系统(DCS) 能够处理成千上万的节点。如此密集的节点使温度相关的挑战难度越来越大,尤其是对于4mA至20mA环路通信标准的系统。

对系统设计人员而言,最大且最密切相关的挑战是提高效率并降低功耗,因为现有系统的低效率导致电能浪费,运营成本增加。本文将说明设计更高效率系统面临的挑战,并介绍一款多功能、4通道、16位数模转换器(DAC) AD5755,它作为一种集成度更高的解决方案有助于解决这些问题。

系统

典型工业控制系统的通信分层情况如图1所示。直到最近,分布式输入/输出(远程I/O和PLC)通常仍然使用Modbus3、 PROFIBUS4(过程现场总线)或Fieldbus等开放或专有协议进行连接。如今,业界对使用PROFINET5的兴趣日渐增强,它是 一种设计用于在以太网设备之间快速交换数据的工业以太网协议。

图 1. 控制系统的层级结构

PROFINET的优势包括:

●速度更快,从RS-232的9.6 kbps提高到1 Gbps。

●改进的整体性能。

●距离更长。

●能够使用标准接入点、路由器、交换机、集线器、电 缆和光纤,这比等效串行端口设备便宜得多。

一条链路可以有两个以上的节点。这对于RS-485是可行的,但对于RS-232则不可行。

在现场级,用于将工业驱动器、电机、执行器、控制器与PLC/DCS I/O系统互连的现场总线协议为数众多,包括 DeviceNet?、CAN 6、InterBus?7和上述PROFIBUS、Fieldbus。

输入输出(I/O)控制器连接工厂或过程环境中的传感器和控制执行器,并通过上述模拟和数字方式与多个终端节点通信。本身安全的系统通过4mA至20mA电流环路进行连接,一些系统则使用隔离技术。控制处理器通常为8位至32位处理器,性能最高可达100 DMIPS(Dhrystone 百万条指令/秒)。工厂自动化设备结实耐用,能在恶劣的工业环境中工作而不需要风扇。

图2显示了几个8通道模拟I/O模块的例子。由于其尺寸小,因此功耗有限,有些甚至不到5W。

图 2. I/O 模块

模拟4mA至20mA电流环路常用于工业过程控制的信号传输,4mA代表范围的低端,20mA代表范围的高端。电流环路的主 要优势在于信号精度不受互连线路的压降影响,而且环路可以提供最高4mA电流为器件供电。即使线路电阻很大,电流环 路变送器也会在其电压能力范围内维持适当的电流。

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