应用方案 | 川土微电子CA-IS398X在PLC领域的应用

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伴随着《中国制造2025》规划和“工业4.0”战略的推出，工业智能化和数字化在工业控制（如PLC、工业数据采集、CNC控制等）领域的地位愈发重要。本文以工业PLC为例，为大家分享川土微电子CA-IS398X数字输入接收器的应用案例。

PLC为可编程控制器，它采用可编程存储器存储，执行运算、顺序控制、定时计数等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。还可以与其他计算机、人机接口，或云端通信联网，实现信息交互。

从PLC框图可以看出，它包含控制器和存储模块、模拟量、数字量输入输出模块、通信模块、供电模块等。

本文将聚焦数字输入模块，重点探讨该模块设计的基本要求和方案演进。从传统的整流桥加光耦的分立方案，演变成隔离式数字输入接收器的集成方案。

众所周知，数字输入模块应具备两个基本功能：输入信号调理和信号隔离。

关于输入信号调理：如上图所示，IEC61131-2 规定了数字输入的三种类型 Type1，2，3。Type1信号包含两线式继电器、按钮、开关（Relay, Button, Switch）等。Type2、Type 3信号包含传感器、接近开关等，其中，type3的功率更低。针对以上类型的信号，通过分压电阻，将信号的幅值进行调理。另外现场测的该部分信号可能是源型、漏型或混合型输出，需要整流桥将信号调理成单向的直流信号。

关于信号隔离：隔离用以满足安规要求或降低接地环路噪声等。信号隔离一般有三种方法：电容隔离、光耦隔离和磁隔离。电容隔离相对光耦和磁隔离技术具有更高的可靠性，体现在寿命长、耐压和共模瞬态抑制比高，同时具有较小的电磁辐射、低传输延迟和低功耗等。在PLC应用场景下具有很大优势。

川土微电子 CA-IS398X 8 通道隔离式数字输入接收器系列产品，集成整流电路和电容隔离电路，可作为二极管整流和光耦隔离分立方案的完美替代。

该产品具有以下特性：

1、 单芯片集成8个通道，极大的节省了系统的功耗和PCB布板面积；

2、 集成整流桥和信号调理，可以支持来自现场侧继电器、开关、按钮等输出的正、负电压信号；

3、 采用容隔方案，继承电容隔离的所有优势；

4、 可选带SPI芯片，通过菊花链连接，控制器仅需一路SPI接口，即可接收多路数字输入信号；

5、 可调去抖滤波器，可以针对不同的现场侧输入信号配置最佳的去抖动效果。