Návrh PLC očima vývojáře – 9. část (Digitální vstupy / výstupy – příklady)

S programovatelnými automaty se můžeme setkat prakticky na každém „průmyslovém“ kroku. Aby je však mohli jedni zapojit a obsluhovat, musí je druzí nejdříve vymyslet, navrhnout a odladit. A právě takovému tvůrčímu přístupu se nyní budeme věnovat. Zároveň také představíme celou řadu doporučených polovodičových řešení.

V předchozím díle jsme zmínili význam digitálních vstupů a výstupů v PLC systémech včetně jejich výhod ve srovnání s analogovým přístupem. Nyní přinášíme dva konkrétní příklady. Přestože jsou obě struktury ještě ve vývoji a tudíž opatřeny nálepkou „Future Product“, nic nebrání tomu, abychom se na příslušné stránce produktu přihlásili k odběru aktuálních informací.

Zařazení digitálních vstupů / výstupů do širších souvislostí PLC systémů

IO-Link master transceiver a podpora vysokého počtu portů

MAX14824

Schématické znázornění master transceiveru MAX14824, jeho rozhraní s příslušným IO-Link kontrolérem, 24 V provozu a také vysokorychlostní, obousměrné číslicové komunikace

Pod označením MAX14824 hledejme IO-Link master transceiver, podporující aplikace s vysokým počtem kanálů (portů). Struktura obsahuje fyzické rozhraní IO-Link s přídavným číslicovým vstupem a také dvěma regulátory. Vysokorychlostní, 12 MHz rozhraní SPI zase umožňuje rychlé programování včetně monitorování samotného rozhraní IO-Link. Na pozici senzorů, resp. akčních členů umístíme odpovídající slave transceivery.

In – band adresování obvodu MAX14824 spolu s volitelnými adresami SPI umožňuje připojení většího počtu součástek. Nechybí ani podpora standardních datových rychlostí IO-Linku včetně výběru rychlosti přeběhu, budeme – li vyžadovat potlačení EMI. Díky použitému budiči máme zaručeny zatěžovací proudy až do 300 mA (min.). Vestavěné wake – up struktury automaticky určují správnou polaritu, čímž umožňují nasazení jednoduchých UARTů pro generování wake – up pulzů. Jako celek je obvod MAX14824 dostupný v pouzdrech TQFN s 24 vývody a rozměry 4 mm x 4 mm, přičemž rozšířený rozsah provozních teplot pokrývá oblast od -40 °C až do +85 °C.

Základní vlastnosti a výhody obvodu MAX14824:

Optimální řešení digitálních I/O snižuje cenu systémů IO-Link s velkým počtem portů
- In – band adresování SPI snižuje hardwarové požadavky
- Podpora vysoké hustoty ze strany digitálního vstupu
Posílené buzení podporuje nasazení v rámci digitálních výstupů
- S budicím proudem 300 mA lze řídit výkonové ventily
Vysoká míra integrace snižuje zátěž procesoru
- Automatické generování wake – upu umožňuje použít jednoduché procesory

Popis obvodu MAX14824 na stránkách výrobce

Nejjednodušší a také nejlevnější řešení pro systémy IO-Link s vysokým počtem portů

MAX14830

Schéma zapojení čtyřnásobného UARTu MAX14830

Pod označením MAX14830 máme na mysli moderní, čtyřnásobný, sériový UART (128-word FIFO; raději takto, aby v souvislosti s množným číslem FIFOs nedošlo k záměně s fotbalem a jejich FIFA), navržený pro vstupně / výstupní systémy s vysokým počtem portů, jakými jsou např. aplikace s IO-Link. Snížením počtu signálů, které budeme muset izolovat, optimalizujeme sériové host rozhraní I2C / SPI s ohledem na průmyslová zařízení, vyžadující galvanické oddělení. Spousta pokročilých, řídicích funkcí UARTu i transceiveru navíc vylučuje nasazení časově kritických úloh v připojeném host kontroléru.

Základní vlastnosti a výhody obvodu MAX14830:

Inteligentní prvky snižují celkové náklady
- Rozšiřitelná architektura, vycházející jen z jednoho host kontroléru, zjednodušuje vývoj softwaru a také snižuje náklady
- Autonomně zvládá většinu z potřebného řízení nízkoúrovňových transceiverů, čímž snižuje potřebu výkonných a také drahých kontrolérů
- Snížení požadavků na oddělení, úspora nákladných izolačních prvků
- Malé, 48pinové pouzdro TQFN o rozměrech 7 mm x 7 mm, podpora rozměrově nenáročných systémů s vysokým počtem portů
Pokročilé taktování zjednodušuje generování baudové rychlosti
- Vestavěný oscilátor omezuje potřebu vnějšího krystalu
- Zapracovaná PLL, dělička i frakční baud – rate generátor podporují výraznou míru flexibility v otázce programování baudové rychlosti a také nezávislosti na referenčním taktu, čímž zjednodušují návrh hodinového systému
- Čtyři timery, vyrábějící programovatelné hodinové výstupy; zjednodušení v souvislosti se signalizačními LED