设计更小的PLC

有点像交通警察从十字路口中间指挥汽车流，可编程逻辑控制器（PLC）在自动化工厂中扮演着类似的角色。PLC根据模拟和数字输入和输出为机器做出决策。它们感知和控制从简单的照明功能到环境系统的所有内容。当输入激励（以电流电压的形式）来自机器、传感器或过程事件时，PLC 必须准确地解释和转换 CPU 的激励。然后，CPU 指示控制工厂执行器的输出系统。

设计PLC需要遵守各种标准，因为它们必须在恶劣的操作环境中工作。PLC必须精确，同时还要灵活且可配置，以支持各种应用。它们需要在可能存在大量静电放电 （ESD）、电磁干扰 （EMI）、射频干扰 （RFI） 和高振幅瞬态脉冲的环境中工作多年，无缺陷。随着IO-Link和智能传感器技术的使用使工厂能够进行分布式控制，这些技术正在推动工厂自动化设备（包括PLC）的缩小。

减少自动化工厂的 PLC 占地面积

近年来，Maxim工程师在开发模拟IC方面做了大量工作，这些模拟IC有助于减少PLC尺寸，使这些控制器能够放置在更靠近自动化工厂制造车间边缘的位置。例如，考虑一个 PLC 模拟输入模块（图 1）。对于这些模块，小型精密模拟IC可以帮助实现占位面积目标。让我们来看看在评估这些模块的电路时要记住的注意事项。

图1.PLC 12位模拟量输入模块。

进入PLC的输入信号是多种多样的。大型和小型模拟信号的范围可以从毫伏到几十伏，或者从毫安到安。PLC 模拟输入模块接受电压和电流模式输入信号。选择模拟输入电路时，您的选择可能取决于各种考虑因素：

模块将处理的输入数量和类型

这些输入是必须单独隔离还是分组隔离

传感器仿真和/或偏置需求

同时进行多个传感器采样

设计的目标信号频率范围

抗锯齿过滤要求

AD转换器分辨率

所需的采样率

降低关键部件的功耗

在图1的信号链组件中，我们可以看到，在信号最终到达微处理器之前，来自电压传感器的输入被路由到模数转换器（ADC）进行信号处理。在信号链中，基准电压源基本上通过产生恒定电压来调节电压，而与器件负载、温度变化或电源变化等因素无关。MAX6069精密并联电压基准采用4焊球WLP，允许1μA至2mA的宽电流范围，满足小尺寸和低功耗的要求。该 IC 支持工业过程控制传感器和工业物联网传感器，可在传感器尖端实现完整的混合信号链，而无需将敏感的模拟数据路由到长杆上。能够以更低的电流调节精密基准电压，从而为其他功能释放功耗，例如更长的检测运行时间、更高的处理能力和算法，以及更高的精度、更低的噪声和更宽的带宽运算放大器。

Maxim为图中的其他模块提供小型、低功耗模拟IC。针对信号链的其余部分，有紧凑型、高速、低功耗逐次逼近型ADC等解决方案，其11105Msps时功耗仅为5.2mW，3Msps时功耗仅为3.7mW。对于运算放大器，MAX2是提供高速、高精度、低噪声和低电压工作的IC示例。这些特性使该IC适用于工业设备中的信号放大。

在 1960 年代引入现代 PLC 后，它们多年来并没有太大变化。但今天的PLC是不同的品种，因为过程控制现在需要更高水平的性能，更小的外形尺寸和更多的功能灵活性。

审核编辑：郭婷