從制造向智造邁進，可編程邏輯控制器方案的設計與實現(xiàn)

近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，從“制造”向“智造”轉(zhuǎn)型的故事正在全球迅速上演。無論是井然有序的自動化工廠還是數(shù)字化的信息管理系統(tǒng)，無一不在彰顯智造時代的到來。然而智能制造這件事在20世紀60年代之前，可沒有這么容易。當時在工廠生產(chǎn)線中，大部分使用的是繼電器、接觸器等控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)存在著修改難、體積大、噪聲大、維護不方便以及可靠性差等弊端。為了改進這些問題，美國某汽車生產(chǎn)商向社會公開招標，號召大家設計一種新的系統(tǒng)來替換繼電器系統(tǒng)，并提出了著名的“通用十條”招標指標。于是在1969年，第一臺可編程控制器誕生，此后在工業(yè)環(huán)境中得到廣泛使用。

可編程邏輯控制器（PLC），是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。其采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。

今天芝子要給大家介紹的便是一款可編程邏輯控制器解決方案。該方案包括一個電源模塊、MCU模塊，一個數(shù)字輸出模塊與一個數(shù)字輸入模塊，具有較強的靈活性、通用性與抗干擾能力。

總方框圖

數(shù)字信號輸入模塊由諸如傳感器、開關(guān)和許多其他真實世界輸入源的設備組成，它接收來自現(xiàn)場設備或控制設備的信息，并進行信號電平轉(zhuǎn)換。在此模塊東芝采用的TVS二極管進行內(nèi)部保護以及高速通信和高增益的光耦將內(nèi)部電路與外部輸入信號進行電隔離，其中，TVS二極管可通過吸收外部端子的靜電放電（ESD）來防止電路故障，而光耦支持IEC 61131-2標準，采用小而薄的封裝，可以降低產(chǎn)品體積，減少硬件成本。

數(shù)字信號輸入模塊電路圖

數(shù)字輸出模塊用來送出可編程控制器運算后得到的結(jié)果，并通過機外的執(zhí)行模塊來完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。因此在此部分，除了采用東芝的TVS二極管和具備高速通信和高增益的光耦外，還采用了有助于實現(xiàn)低功耗的小信號MOSFET／晶體管陣列、以及具備高輸出和低導通電阻的光繼電器。

數(shù)字信號輸出模塊電路圖

最后在電源電路部分，本方案采用了適用于高輸出電源應用的功率MOSFET和具有高隔離電壓的光耦產(chǎn)品，可為系統(tǒng)提供較強的抗干擾能力，并進一步縮小產(chǎn)品體積，使其可廣泛應用于各種工業(yè)設備。

來源：東芝