分布式管理、本地控制:微型PLC的兴起

尺寸小、功能强大的plc支持低延迟、分布式控制,可实现过程或组装线的本地控制,所以非常具有吸引力。但微型plc设计必须解决模拟i/o整合及散热方面的重大技术难题;maxim开发的微型plc概念验证设计成功解决了这些难题(图1)。
图1.这款微型plc概念验证设计集成32位微控制器、以太网连接和25路i/o通道。总面积为406,125mm3(23in3)。
这款可放在掌中的微型plc集成了必要的32位微控制器和以太网连接,处理和连接总共25路i/o通道。具体包括:
●4路模拟in和1路模拟out通道
●8路数字in和8路数字out通道
●一个4通道io-link模块,连接4个支持io-link的传感器
我们知道,模拟和分立元件占据了plci/o模块电路板空间的50%至70%;我们也知道,任何plc中的i/o模块都要求大量空间。所以,为了缩减整个plc系统的尺寸,就要求我们解决模拟i/o的整合挑战。
实现微型尺寸的方法之一是使用集成模拟器件,而不是大量甚至数百个分立元件。电路板尺寸减小、功耗降低、可靠性提高。图2所示为八通道串行器(max31911)和四通道数据隔离器(max14932),代替了传统设计(左图)中的数十个分立式光耦和数以百计的电阻及电容。这款紧凑的微型plc方案的i/o通道容量与普通plc相同。
图2.两个芯片的微型plc概念验证设计代替了数以百计的分立式元件。
利用io-link通信标准实现普适感测
未来的工厂,传感器将无处不在,通过不同的接口连接至网关或直接连接至plc。传感器将不再仅仅是发送开/关信号,很快将发送丰富的数据。这正是io-link协议的用武之地,该协议是工业领域增长最快的传感器通信技术。尽管io-link是一项iec标准,但基于业已确立的3线传感器和执行器连接。
从上世纪80年代以来,工业现场总线已经支持智能设备、较快地安装、减少接线,并且更容易维护。然而,唯一、普遍可接收的现场总线的缺失,也引起了混淆、培训挑战、高成本以及设备之间兼容的问题。io-link协议是第一个开放、具备现场总线特征、低成本、点对点串行通信标准,广泛用于传感器和执行器通信,已被采纳为国际标准(iec61131-9)。
io-link协议全球范围内工业设备标准化,实现相互之间的互操作性。该标准既可直接应用于plc,也可集成至所有标准现场总线。这种灵活性使其很快成为智能器件通信的事实标准,例如maxim的santacruz光传感器maxrefdes23#(图3)。
图3.santacruz光传感器参考设计方框图。
io-link技术,以及传感器的不断小型化,推动了全工厂内超小尺寸、节能传感器的设计。图4所示为santacruzio-link颜色传感器。
图4.maxrefdes23#为微小尺寸io-link光传感器,集成了6个传感器:环境光(白光)、红光、绿光、蓝光、红外光和温度传感器。全部集成到尺寸为6.5mmx25mm的微小印刷电路板(pcb)上。