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1771-IAD
歐姆龍
自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC快速發(fā)展在世界各地得到了廣泛應用。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達國家的增長速度放緩，但在中國等發(fā)展中國家的增長十分迅速，2017年PLC市場在全球取得16.6%的增長。
與此同時，PLC的功能也不斷完善，隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，如今PLC不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程I/O和通信網絡、數據處理以及圖像顯示的發(fā)展，使PLC向用于連續(xù)生產過程控制的方向發(fā)展，成為實現工業(yè)生產自動化的一大支柱。如何靈活配置PLC真正實現工業(yè)互聯智能化的背后支撐，本文以高性能模擬技術提供商ADI公司的PLC解決方案舉例，說明如何借助ADI公司的放大器、數據轉換、信號處理和電源技術以及專業(yè)經驗，實現高分辨率、低噪聲的工業(yè)PLC系統(tǒng)。
工業(yè)PLC系統(tǒng)設計考慮和主要挑戰(zhàn)
通常而言，PLC系統(tǒng)由電源、CPU和多個模擬及數字I/O模塊組成，可控制、執(zhí)行和監(jiān)控復雜的機器變量。PLC設計用于多輸入和輸出配置，具有擴展的溫度范圍、卓越的電噪聲抑制性能、抗震性和抗沖擊能力。PLC系統(tǒng)包括電源、控制和通信模塊以及多種模擬輸入、模擬輸出、數字輸入和數字輸出模塊。為了獲得合適的PLC系統(tǒng)設計，設計人員必須考慮許多不同的系統(tǒng)要求，包括精度、帶寬和輸入范圍等。此外，還需要考慮以下系統(tǒng)因素：
1、對于TC (熱電偶)和RTD，模擬輸入類型和范圍可低至±10 mV;對于執(zhí)行器控制器可高至±10 V—或者過程控制系統(tǒng)中的4 mA至20 mA電流。
2、模擬輸出類型和范圍通常包括±5 V、±10 V、0 V至5 V、0 V至10 V、4 mA至20 mA和0 mA至20 mA，有時需要超量程能力。
3、輸入/輸出模塊分辨率和精度的典型范圍為12位至16位，工業(yè)溫度范圍內的精度為0.1%。
4、與不同現場總線連接。
5、隔離;系統(tǒng)電源模塊和低功耗電子器件之間;輸入和輸出之間;I/O和中央控制單元之間;隔離等級范圍為1 kV至2.5 kV。
6、模擬輸入/輸出和電源輸入保護：故障條件電壓或電流和EMC考慮因素，包括電涌、快速脈沖瞬變和ESD。
7、隨著電路板尺寸的減小，功效比、熱管理和散熱將成為小型化器件一個日益重要的問題。
另外，更多的通道或節(jié)點需要置于相同的空間中，因而要求采用高密度系統(tǒng)，必須減小器件尺寸。這意味著外殼更小，從而帶來電源管理和散熱難題，因此需要通過集成動態(tài)電源控制實現智能電源管理的解決方案。
PLC應用系統(tǒng)典型的信號鏈設計
高集成度高靈活性的PLC系統(tǒng)應該這樣設計
以前實現這類I/O系統(tǒng)需要大量高性能分離式元件，由此產生的是龐大且昂貴的系統(tǒng)。近來，集成技術的進步使得系統(tǒng)設計人員能夠采用尺寸更小、功耗更低、成本更低的解決方案，
其性能與那些大型系統(tǒng)不相上下。持續(xù)的技術進步要求既能不斷促進這些解決方案集成，同時還提高其性能和診斷能力。ADI公司提供面向市場定制的解決方案，以便簡化設計過程。這些解決方案采用業(yè)界領先技術，并提供眾多設計選項，從采用分立器件的實施方案到全集成式解決方案應有盡有。
此外，目前很多傳統(tǒng)工業(yè)自動化或者過程控制系統(tǒng)，其物理層的實現擁有大量的I/O的接口，包括了模擬和數字的輸入輸出。I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件，它是直接連接現場儀表和整個控制單元當中的紐帶。而一旦客戶新增需求或者設備替換生產數字或者系統(tǒng)發(fā)生變化，大量的I/O接口就需要整體調整或遷移，整個工作繁瑣且耗時耗力。針對整個模塊量輸入模塊，ADI新推出的AD411X(AD4111，AD4112)系列產品，集成了多重保護功能，同時提供相應的電源解決方案。在應用過程中，基本上是24V輸入、5V輸出的電源架構。AD411X產品每個通道都可以任意地定義為數字量的輸入輸出，或者模擬量的輸入輸出，所以把它叫做軟件定義I/O。
DeviceNet Products 1791D-0B8P DNET 24 VDC COMPACTBLOCK I/O, 8 OUT SOURCE, BASE
RSI Software Products 9301-2SE240ZHU1R RSVIEW32 WORKS 1500-32K UPGRADE OUT-SUPT (ZH)
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Motion Control MPL-B520K-MJ24AA MOTOR,SERVO,10.7 NM,4000RPM,MULTI,460V,BRK,13.9KG
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IC695PBM300 RX3i PROFIBUS Master Module (must be installed on RX3i PCI bus). The module supports PROFIBUS V1 Master functionality. The PROFIBUS Master module requires an RX3i CPU with firmware version 2.9 or later
MTR-1220-0-D-E-0RR Stepping Motor Nema23 Double Shaft
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1756-IN16 10-30VAC 16點輸入模塊
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PLC-5/1771 System 1785-L30B PLC-5/30 CONTROLLER, 32K WORD SRAM
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RSI Software Products 9301-2SE335KOU1R RSVIEW32 RUNTIME 150-5K UPGRADE OUT-SUPT (KO)
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Motion Control MPG-B010-091S22 MOTOR,SERVO,GEAR RATIO 91,35NM,71RPM,SINGL,460V
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ST-7118 STXi Potential Distribution module module, 24VDC, 8 points, 10A
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ADAM-5056 16ch數字量輸出模塊
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