如何設計與現場總線無關的智能工廠傳感器
如果您即將開始設計智能工廠傳感器,請閱讀這篇文章了解更多信息,從而盡可能快速高效地完成設計,使其能夠為更多客戶帶來裨益。這篇博文介紹了智能工廠傳感器(溫度和壓力)的設計理念,無論工廠流程中使用何種類型的現場總線或工業以太網,這些傳感器都能與PLC進行通信。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202404/457240.htm溫度傳感器有哪些選擇?
比較常見的溫度傳感器是2線、3線和4線電阻溫度檢測器(RTD)、熱電偶以及熱敏電阻,每種傳感器都有相對的優點和缺點。如果時間充裕,您可以在種類繁多的信號調理和數據轉換器IC中精挑細選,以構建和調試定制模擬前端(AFE)。
有沒有更快完成設計的辦法?
如果時間很緊張,那么完全集成的AFE,例如AD7124或AD4130 Σ-Δ ADC(帶有集成PGA)可能是更好的選擇。假設您正在為需要熱電偶的應用設計傳感器。在這種情況下,MAX31855是一款即用型熱電偶數字轉換器IC,而且還能執行線性化處理和冷端補償。如果您正在規劃基于RTD的傳感器,請考慮使用MAX31865 RTD數字轉換IC。如果您沒有時間研究不同類型的傳感器,只是想設計一個傳感器來快速準確地提供數字溫度讀數,那么MAX31875或ADT7420數字溫度傳感器IC可以提供理想的“一站式”解決方案。這些器件將傳感器、AFE和線性化電路集成在一個封裝中,通過I2C連接到微控制器。圖1展示了多種不同選擇方案。
圖1 備選溫度傳感器信號鏈
壓力傳感器有哪些選擇?
應變計和稱重傳感器常用于在壓力傳感器中產生電信號,AD7124和AD4130 AFE也可支持這些傳感器?;蛘?,如果您不希望微控制器執行線性化工作,則可以使用ADA4558橋式信號調節器IC來處理線性化(圖2)。
圖2 備選壓力傳感器信號鏈
傳感器傳統上如何連接到工業網絡?
通常,傳感器設計為使用單一現場總線或工業以太網協議進行通信。 然而,這種方法要求您在傳感器內部包含一個網絡接口IC,因此成本會顯著增加,同時傳感器的適用群體也被限制為使用該協議的客戶。若要將傳感器用于另一個網絡,必須使用不同的接口IC重新設計傳感器,成本高昂且費時費力。此外,診斷功能的數量和類型因網絡類型而異(有些根本沒有診斷功能),如果您的傳感器只支持某種協議,客戶在安裝后要想維護傳感器或排查故障可能很困難。因此,設計的傳感器最好能夠適應任何工業網絡,這樣既能降低成本,又能拓展市場。
如何使傳感器“與網絡無關”?
您可以借助IO-Link?實現此目的,這是一種三線工業通信標準,旨在將傳感器和執行器與工業控制網絡相連。在IO-Link應用中,收發器充當物理層接口,連接運行數據鏈路層協議的微控制器,同時支持數字輸入和輸出(高達24V)。IO-Link的優勢在于可支持傳輸四種不同類型的信息,即過程數據、值狀態、設備數據和事件。這些信息可以指示傳感器故障,從而便于快速定位故障。MAX14828是一款低功耗IO-Link從站收發器,采用(4mm x 4mm) 24引腳TQFN封裝和(2.5mm x 2.5mm)晶圓級封裝(WLP),可在-40℃至+125℃擴展溫度范圍內使用。
IO-Link從站收發器如何與工業網絡通信?
IO-Link從站收發器(通過電纜)與IO-Link主站進行通信,而主站通過協議接口IC(如用于工業以太網的ADIN2299)連接到工業網絡。MAX14819A是一款低功耗、雙通道、IO-Link主站收發器,帶有傳感器/執行器電源控制器,完全符合新發布的IO-Link和二進制輸入標準與測試規范,即IEC 61131-2、IEC 61131-9 SDCI和IO-Link 1.1.3。
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