工厂自动化(FA)成为当今先进制造的重要组成部分。PLC(可编程逻辑控制器)是实现FA的核心要素,目前,IEC 61131-2[注1]已被应用在支持PLC全输入/输出功能的数字输入模块中。由于品类繁多的设备间已相互连接,已对工业控制设备进行了标准化。在日本,JIS B 3502标准专门应用在工业环境中的PLC元件中。这次我们推出了用于高速通讯的光耦TLP2363,它适用于需要满足IEC 61131-2标准的PLC数字输入模块的方案设计。
[注1] IEC 61131-2:可编程控制器设备的相关要求和检测内容
IEC 61131-2为PLC使用的数字输入模块指定了三个电压/电流工作范围(1型、2型和3型)。针对TLP2363,可以按照下面描述的电路常数来应用1型电压/电流工作范围。如图1所示,数字输入要求的特点为:定义了模块应关闭的区域。
数字输入模块的配置如图2所示。R1和R2必须按照图1中所示的工作范围进行配置。在传统高速通信光耦中,由于只能保证控制高/低输出的输入电流阈值的最大值,因此很难设计出符合图1中工作范围的模块
TLP2363不仅保证了阈值输入电流的最大值,也保证了最小值,因而有助于简化图1所示的工作范围输入模块的设计。
在图2中,在工作环境温度为-40℃~ 105℃,TLP2363正常运行时,使用具有以下常数的外围器件,可以覆盖图1所示的工作范围。【注2】
[注2] 不能保证符合要求。可将此作为设计策略的参考方案
除上述对输入电路工作范围的要求外,IEC 61131-2还规定了与外部电源变化有关的PLC系统行为的研究。需进行外部电源的慢关慢开试验,以确认在开启或关闭电源60秒时预先显示指定的表现。
由于输出是稳定的,即使当电源打开或关闭60秒时也不会产生波动(图3),因此TLP2363不需要搭配图2(图4)中所示的Schmitt触发器。这将有助于减少元件的数量。
图3 左侧:启动VCC,电压从0V升至3.3V,60秒时VO的表现
右侧:当VCC从3.3V降至0V,60秒时VO的表现
IF:电流在光耦的原边(LED)流过
VO:输出电压
此外,TLP2363对输入信号的逐渐升降有较高的耐受度,即便外部输入不稳定,也能保持稳定的输出。(图5)
图5 左侧:启动IF,电流从0mA升至2.4mA,60秒时VO的表现
右侧:IF从2.4mA降至0mA,60秒时VO的表现
IF:电流在光耦的原边(LED)流过
VO:输出电压
由于TLP2363是集电极开路输出型,当VCC外加高于最小工作电压的电压时,其输出逻辑。
LED |
VO |
---|---|
开 |
低 |
关 |
高 |
综上所述,TLP2363具有15Mbps(典型值)的数据传输速率,适合于需要高速I/O的PLC数字输入模块设计。