工业PLC的数字I/O设计
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
TLP2363的特性
- 保证最大和最小阈值输入电流
- 对输入和电源的缓慢上升和下降具有很高的抗扰度
保证最大和最小输入电流阈值
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】
- R1＝2200Ω
- R2＝750Ω
- RL＝1000Ω
- VCC＝3.3V
[注2] 不能保证符合要求。可将此作为设计策略的参考方案
对电源电压慢升慢降具备高抗扰度
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。
