設(shè)計更小的PLC

有點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)字輸入和輸出為機器做出決策。它們感知和控制從簡單的照明功能到環(huán)境系統(tǒng)的所有內(nèi)容。當輸入激勵（以電流電壓的形式）來自機器、傳感器或過程事件時，PLC 必須準確地解釋和轉(zhuǎn)換 CPU 的激勵。然后，CPU 指示控制工廠執(zhí)行器的輸出系統(tǒng)。

設(shè)計PLC需要遵守各種標準，因為它們必須在惡劣的操作環(huán)境中工作。PLC必須精確，同時還要靈活且可配置，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，無缺陷。隨著IO-Link和智能傳感器技術(shù)的使用使工廠能夠進行分布式控制，這些技術(shù)正在推動工廠自動化設(shè)備（包括PLC）的縮小。

減少自動化工廠的 PLC 占地面積

近年來，Maxim工程師在開發(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化工廠制造車間邊緣的位置。例如，考慮一個 PLC 模擬輸入模塊（圖 1）。對于這些模塊，小型精密模擬IC可以幫助實現(xiàn)占位面積目標。讓我們來看看在評估這些模塊的電路時要記住的注意事項。

圖1.PLC 12位模擬量輸入模塊。

進入PLC的輸入信號是多種多樣的。大型和小型模擬信號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。選擇模擬輸入電路時，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隔離還是分組隔離

傳感器仿真和/或偏置需求

同時進行多個傳感器采樣

設(shè)計的目標信號頻率范圍

抗鋸齒過濾要求

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的信號鏈組件中，我們可以看到，在信號最終到達微處理器之前，來自電壓傳感器的輸入被路由到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進行信號處理。在信號鏈中，基準電壓源基本上通過產(chǎn)生恒定電壓來調(diào)節(jié)電壓，而與器件負載、溫度變化或電源變化等因素無關(guān)。MAX6069精密并聯(lián)電壓基準采用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，可在傳感器尖端實現(xiàn)完整的混合信號鏈，而無需將敏感的模擬數(shù)據(jù)路由到長桿上。能夠以更低的電流調(diào)節(jié)精密基準電壓，從而為其他功能釋放功耗，例如更長的檢測運行時間、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。針對信號鏈的其余部分，有緊湊型、高速、低功耗逐次逼近型ADC等解決方案，其11105Msps時功耗僅為5.2mW，3Msps時功耗僅為3.7mW。對于運算放大器，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)備中的信號放大。

在 1960 年代引入現(xiàn)代 PLC 后，它們多年來并沒有太大變化。但今天的PLC是不同的品種，因為過程控制現(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