川土微電子CA-IS398X在PLC領域中的應用

伴隨著《中國制造2025》規劃和“工業4.0”戰略的推出，工業智能化和數字化在工業控制（如PLC、工業數據采集、CNC控制等）領域的地位愈發重要。本文以工業PLC為例，為大家分享川土微電子CA-IS398X數字輸入接收器的應用案例。

PLC為可編程控制器，它采用可編程存儲器存儲，執行運算、順序控制、定時計數等操作指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。還可以與其他計算機、人機接口，或云端通信聯網，實現信息交互。

從PLC框圖可以看出，它包含控制器和存儲模塊、模擬量、數字量輸入輸出模塊、通信模塊、供電模塊等。

本文將聚焦數字輸入模塊，重點探討該模塊設計的基本要求和方案演進。從傳統的整流橋加光耦的分立方案，演變成隔離式數字輸入接收器的集成方案。

眾所周知，數字輸入模塊應具備兩個基本功能：輸入信號調理和信號隔離。

關于輸入信號調理：如上圖所示，IEC61131-2 規定了數字輸入的三種類型 Type1，2，3。Type1信號包含兩線式繼電器、按鈕、開關（Relay, Button, Switch）等。Type2、Type 3信號包含傳感器、接近開關等，其中，type3的功率更低。針對以上類型的信號，通過分壓電阻，將信號的幅值進行調理。另外現場測的該部分信號可能是源型、漏型或混合型輸出，需要整流橋將信號調理成單向的直流信號。

關于信號隔離：隔離用以滿足安規要求或降低接地環路噪聲等。信號隔離一般有三種方法：電容隔離、光耦隔離和磁隔離。電容隔離相對光耦和磁隔離技術具有更高的可靠性，體現在壽命長、耐壓和共模瞬態抑制比高，同時具有較小的電磁輻射、低傳輸延遲和低功耗等。在PLC應用場景下具有很大優勢。

川土微電子 CA-IS398X 8 通道隔離式數字輸入接收器系列產品，集成整流電路和電容隔離電路，可作為二極管整流和光耦隔離分立方案的完美替代。

該產品具有以下特性：

1、 單芯片集成8個通道，極大的節省了系統的功耗和PCB布板面積；

2、 集成整流橋和信號調理，可以支持來自現場側繼電器、開關、按鈕等輸出的正、負電壓信號；

3、 采用容隔方案，繼承電容隔離的所有優勢；

4、 可選帶SPI芯片，通過菊花鏈連接，控制器僅需一路SPI接口，即可接收多路數字輸入信號；

5、 可調去抖濾波器，可以針對不同的現場側輸入信號配置最佳的去抖動效果。

審核編輯：符乾江