【導(dǎo)讀】伴隨著《中國(guó)制造2025》規(guī)劃和“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的推出，工業(yè)智能化和數(shù)字化在工業(yè)控制（如PLC、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、CNC控制等）領(lǐng)域的地位愈發(fā)重要。本文以工業(yè)PLC為例，為大家分享川土微電子CA-IS398X數(shù)字輸入接收器的應(yīng)用案例。
PLC為可編程控制器，它采用可編程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，執(zhí)行運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。還可以與其他計(jì)算機(jī)、人機(jī)接口，或云端通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交互。
從PLC框圖可以看出，它包含控制器和存儲(chǔ)模塊、模擬量、數(shù)字量輸入輸出模塊、通信模塊、供電模塊等。
本文將聚焦數(shù)字輸入模塊，重點(diǎn)探討該模塊設(shè)計(jì)的基本要求和方案演進(jìn)。從傳統(tǒng)的整流橋加光耦的分立方案，演變成隔離式數(shù)字輸入接收器的集成方案。
眾所周知，數(shù)字輸入模塊應(yīng)具備兩個(gè)基本功能：輸入信號(hào)調(diào)理和信號(hào)隔離。
關(guān)于輸入信號(hào)調(diào)理：如上圖所示，IEC61131-2 規(guī)定了數(shù)字輸入的三種類型 Type1，2，3。Type1信號(hào)包含兩線式繼電器、按鈕、開(kāi)關(guān)（Relay, Button, Switch）等。Type2、Type 3信號(hào)包含傳感器、接近開(kāi)關(guān)等，其中，type3的功率更低。針對(duì)以上類型的信號(hào)，通過(guò)分壓電阻，將信號(hào)的幅值進(jìn)行調(diào)理。另外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)的該部分信號(hào)可能是源型、漏型或混合型輸出，需要整流橋?qū)⑿盘?hào)調(diào)理成單向的直流信號(hào)。
關(guān)于信號(hào)隔離：隔離用以滿足安規(guī)要求或降低接地環(huán)路噪聲等。信號(hào)隔離一般有三種方法：電容隔離、光耦隔離和磁隔離。電容隔離相對(duì)光耦和磁隔離技術(shù)具有更高的可靠性，體現(xiàn)在壽命長(zhǎng)、耐壓和共模瞬態(tài)抑制比高，同時(shí)具有較小的電磁輻射、低傳輸延遲和低功耗等。在PLC應(yīng)用場(chǎng)景下具有很大優(yōu)勢(shì)。
川土微電子 CA-IS398X 8 通道隔離式數(shù)字輸入接收器系列產(chǎn)品，集成整流電路和電容隔離電路，可作為二極管整流和光耦隔離分立方案的完美替代。
該產(chǎn)品具有以下特性：
1、 單芯片集成8個(gè)通道，極大的節(jié)省了系統(tǒng)的功耗和PCB布板面積；
2、 集成整流橋和信號(hào)調(diào)理，可以支持來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)側(cè)繼電器、開(kāi)關(guān)、按鈕等輸出的正、負(fù)電壓信號(hào)；
3、 采用容隔方案，繼承電容隔離的所有優(yōu)勢(shì)；
4、 可選帶SPI芯片，通過(guò)菊花鏈連接，控制器僅需一路SPI接口，即可接收多路數(shù)字輸入信號(hào)；
5、 可調(diào)去抖濾波器，可以針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)輸入信號(hào)配置最佳的去抖動(dòng)效果。
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