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PLC评估板简化工业过程控制系统设计
发布时间:2015-02-09 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
图8. 系统级设计。
评估板和PC之间的通信通过ADM3251E提供，该器件与RS-232收发器隔离。ADM3251E结合了isoPower技术，无需另外的隔离铁氧体电感式DC-DC转换器。它非常适于严苛电力环境下的操作，或者需要频繁插拔RS-232电缆的场合，因为RS-232的引脚，包括Rx和Tx，都需要防范±15kV的静电放电干扰。
评估系统软件和评估工具：这套评估系统具有多种功能。与PC的通信可通过LabView8实现。微控制器(ADuC7027)的固件用C语言编写，能够控制往来ADC和DAC通道的低级命令。
图9所示为主屏幕界面。左侧的下拉菜单使用户能够选择激活的ADC和DAC通道。在每一个ADC和DAC菜单下方是一个范围设置下拉菜单，用于选择期望的输入和输出范围进行测量和塑封电感控制。它支持的输入和输出范围包括：4mA至20mA、0mA至20mA、0mA至24mA、0V至5V、0V至10V、±5V和±10V。通过利用内置的PGA，ADC可直接提供小的信号输入范围。
图9. 评估软件主屏幕控制器。
图10所示的是ADC配置屏，用于设置ADC通道、更新速率和PGA增益；使能或禁止激励电流；以及其它通用ADC设置。通过将相应的DAC输出通道连接到ADC输入端，并调整每个范围，可以校准每个ADC通道。采用这种校准方法时，AD5422的偏移和增益误差指示每个通道的偏移和增益。如果这些不够精确，可采用超高精度电流和电压源进行校准。
图10. ADC配置屏幕。
在选择ADC的输入通道、输入范围和更新电感器生产厂家速率之后，现在我们利用ADC Stats屏幕，如图11所示，显示一些被测量的数据。在这个屏幕上，用户选择数据点的数目进行记录；软件生成所选通道的柱状图，计算峰-峰(P-P)和有效值(RMS)噪声并显示结果。在此处显示的测量范例中，输入信号通过AD8220被连接到AD7793：增益=1，更新速率=16.7Hz，采样数=512，输入范围=±10V，输入电压=2.5V。峰-峰分辨率为18.2位。
图11. ADC统计屏幕。
在图12中，输入信号被直接连接到AD7793，绕过AD8220。片上2.5V基准电压被直插件电感器接连到AD7793的AIN+和AIN–通道，提供一个0V的差分信号给ADC。峰-峰分辨率是20.0位。如果ADC条件保持相同，但2.5V的输入被连接到AD8220，则峰-峰分辨率下降到18.9位，其原因有两个：在低增益时，AD8220带给系统一些噪声；提供输入衰减的可调电阻导致ADC出现一些范围损失。PLC评估系统允许用户改变可调电阻以优化ADC的满量程范围。
图12. AD7793性能。
电源输入保护：PLC评估系统采用针对电磁兼容(EMC)的最佳实践。一个稳压直流电源(18V至36V)通过2线或3线接口连接到板上。电源必须防范故障和电磁干扰(EMI)。如图13所示，在板级设计中采取下列防御措施，以确保PLC评估系统免于电源端口可能产生的各种干扰。
图13. 电源输入保护。
- 压敏电阻R1被连接到靠近电源输入端口的地。在常规操作期间，R1的阻抗非常高(兆欧姆)，因此漏电流很低(微安培)。当一个电流浪涌(例如由闪一体成型电感器电引起)被感应到电源输入端口时，压敏电阻击穿，微小的电压变化就会导致快速的电流变化。在数十纳秒(ns)内，压敏电阻的阻抗显著下降。这种低阻抗路径可使得多余的能量浪涌返回到输入端，这样就保护了IC线路。3个可选的压敏电阻(R2、R3和R4)也被连接到输入路径中，以便在PLC板采用3线配置供电时提供保护。这些压敏电阻的成本一般低于1美元。
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