Digital I / O akhirnya bermakna I / O digital

Cómo medir con un Calibre o Pie de Rey (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Marshaling elektronik menggantikan pendekatan marshaling tradisional untuk menghubungkan perangkat I / O lapangan. Suis sebelah tinggi dengan konfigurasi input digital terus meningkatkan fleksibiliti sistem

OLEH MICHAEL JACKSON, Jurutera Rekabentuk IC Analog;
SEAN LONG, Pengarah, Unit Perniagaan Aplikasi, Industri & Penjagaan Kesihatan
Maxim Integrated Inc.
www.maximintegrated.com
Industri 4.0 adalah kata laluan baru untuk persekitaran kilang moden. Ia merangkumi pengawal rangkaian yang secara berterusan memantau input dari beratus-ratus, atau bahkan ribuan, sensor seperti pengesan tahap. Pada masa yang sama, isyarat dihantar kepada nombor output peranti yang sama seperti injap, solenoid, atau pemacu motor.
Dalam artikel ini, kami akan menunjukkan bagaimana proses pemadatan elektronik mempermudahkan proses menyambungkan rangkaian pengangkut medan ini kepada pengawal. Kami juga akan membentangkan satu lagi penyelesaian yang membawa fleksibiliti darjah baru berbanding pendekatan marshaling elektronik.
Marshaling wayar
Sehingga baru-baru ini, cara standard menghubungkan peranti I / O ke pengawal logik yang boleh diprogramkan (PLC) telah melalui kaedah marshaling tradisional seperti yang digambarkan dalam Rajah 1 . Kabel multicore mengendalikan wayar dari peranti lapangan yang terletak di lantai kilang ke blok terminal panel marshaling, biasanya terletak di ruang I / O.
Di sini, pendawaian itu diselaraskan supaya setiap peranti medan disambungkan ke kad I / O saluran pengawal yang sesuai.

Rajah 1: Pandangan bagaimana marshaling berwayar menghubungkan peranti I / O medan ke PLC.
Pendekatan ini berpotensi menyebabkan masalah. Contohnya, semasa marshaling, sukar untuk mengesan wayar mana yang akan datang dan pergi ke, yang mengakibatkan kesilapan jika wayar tidak disambungkan secara salah atau bahkan ditinggalkan sepenuhnya tanpa sambungan. Debug dan menguji setiap sambungan boleh memakan masa dan susah payah untuk juruteknik dan jurutera, yang berpotensi memperkenalkan kelewatan yang mahal kepada pentauliahan proses baru.
Secara teori, apabila debugging selesai, sistem harus berjalan dengan betul, tetapi masalah tambahan dapat muncul jika perubahan tak terduga berlaku terlambat dalam projek. Kadang-kadang perlu untuk menambah peranti medan baru. Sebagai contoh, jika suis suhu ditukar kepada pemancar suhu, input digital perlu ditukar kepada input analog.
Keadaan yang lebih teruk berlaku jika peranti medan baru ditambah ke sistem tetapi panel marshaling tidak mempunyai sambungan ganti yang cukup dari jenis yang diperlukan untuk menampung mereka. Dalam kes ini, pengawal perlu diganti, berpotensi menambah kos tambahan dan kelewatan kepada projek.
Marshaling elektronik
Marshaling berwayar telah mulai diganti dengan marshaling elektronik, pendekatan baru untuk menyalurkan routing dalam proses automasi ( Gambar 2 ).

Rajah 2: Inilah cara marshaling elektronik meningkatkan penghalaan isyarat dalam reka bentuk automasi perindustrian.
Teknik ini dibangunkan untuk menghalang kesilapan manusia yang berkaitan dengan unsur manual penyambungan berwayar, iaitu sambungan salib peranti I / O pada panel marshaling. Seperti marshaling wayar, kabel multicore dari lapangan dihalakan ke sebelah kanan blok terminal dalam kabinet marshaling oleh juruteknik di lantai kilang.
Walau bagaimanapun, dalam ruang I / O, tidak lagi ada keperluan untuk menyambung setiap blok terminal secara manual ke saluran I / O pengawal yang sesuai, kerana ini dikendalikan secara elektronik dalam sistem itu sendiri. Keuntungan jelas marshaling elektronik adalah bahawa peranti I / O dapat disambungkan ke pengawal tertentu apabila diperlukan tanpa perubahan pendailan fizikal.
Jika pada peringkat seterusnya dalam projek, perubahan dibuat kepada jenis I / O, atau peranti tambahan diperlukan, tiada perubahan diperlukan untuk pendawaian atau kabinet yang sedia ada. Di samping itu, kapasiti tambahan I / O boleh ditambah ke kabinet marshaling dan kemudian disusun secara elektronik kepada pengawal seperti yang diperlukan.
Di tengah-tengah pendekatan marshaling elektronik adalah rak modul mudah alih dan diganti atau kad. Jenis kad yang sesuai dimasukkan ke dalam slot di mana pendawaian untuk peranti medan I / O disambungkan. Sebagai contoh, kad input digital (DI) akan diletakkan di dalam slot untuk suis suhu.
Kad kemudian akan menyambung ke saluran yang sesuai pengawal. Fungsi setiap saluran pengawal ditakrifkan oleh jenis kad yang diletakkan di setiap slot.
Jenis baru I / O digital
Walaupun fleksibiliti yang ditawarkan oleh marshaling elektronik adalah jelas, terdapat ketidakfleksibilitaan yang tidak begitu jelas. Secara tradisional, jurutera kawalan industri dan proses telah menggunakan istilah "digital I / O" untuk merujuk kepada isyarat digital yang dihantar dan diterima oleh PLC. Walau bagaimanapun, istilah itu sendiri adalah sesuatu yang salah faham. Tidak ada saluran seperti "digital I / O" pada PLC.
Terdapat sama ada saluran input digital (DI) atau saluran output digital (DO). Oleh itu, jika perlu untuk mengubah fungsi saluran pengawal dari DI ke DO, atau sebaliknya, kad fizikal untuk saluran mesti ditukar. Juga, jumlah saluran DI dan DO ditakrifkan oleh bilangan setiap jenis kad dalam rak.
Bahawa tempat batasan pada fleksibiliti sistem marshaled elektronik dengan menetapkan bilangan saluran DI dan saluran DO dalam rak. Jelas sekali, senario yang lebih diingini adalah untuk mengkonfigurasi setiap saluran sebagai sama ada DI atau DO, seperti yang diperlukan.
Ia kini mungkin dengan pemandu push-pull tinggi yang beroperasi sebagai DO perindustrian dan industri DI. Menggunakan MAX14914 dari Maxim Integrated, contohnya, PLC boleh mengkonfigurasi setiap kad untuk berfungsi sama ada DI atau DO.
Kad tidak perlu dikeluarkan secara manual dan dikonfigurasi jika fungsi saluran berubah. Saluran kawalan benar-benar boleh ditakrifkan sebagai saluran "digital I / O" tanpa mengehadkan bilangan setiap jenis saluran. Satu-satunya had ialah bilangan saluran PLC itu sendiri boleh dikendalikan.

Gambarajah 3: Rintangan tinggi pada rintangan vs arus beban pada pemandu tinggi / push-pull.
Ciri-ciri penting lain bagi suis sisi tinggi seperti MAX14914 termasuk rendah R ON ( Rajah 3 ) dan kelewatan penyebaran yang sangat rendah kurang daripada 2 μs dalam mod DI ( Rajah 4 ).

Rajah 4: Kelewatan penyebaran vs suhu dalam mod DI.
Kesimpulannya
Dalam artikel ini, kami mengkaji pendekatan tradisional untuk menyalurkan penghalaan dalam sistem automasi proses, iaitu marshaling berkabel. Kami menunjukkan bagaimana masalah yang berkaitan dengan pendekatan ini sebahagian besarnya ditangani oleh migrasi ke marshaling elektronik.
Walaupun ini telah menjadi peningkatan yang besar dalam kedudukannya sekarang, ia bukan tanpa batasannya. Tukar suis tinggi dengan konfigurasi input digital, seperti cip MAX14914, menawarkan tahap fleksibiliti baru untuk marshaling elektronik.
Keupayaan untuk mengkonfigurasi saluran pengawal secara elektronik sebagai input digital atau output digital, tanpa perlu mengubah perkakasan dan tanpa had pada jenis kad yang ada, membolehkan fleksibiliti reka bentuk yang lebih besar dan mengurangkan kos yang berkaitan dengan perubahan yang boleh berlaku semasa projek proses pentauliahan.