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控制技術/MCU  

工業控制中的I/O錯誤監測

上網時間: 2006年03月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:工業機器控制  I/O錯誤監測  高端驅動器  中斷 

現代機器控制單元的裝配越來越分散,並且配備由匯流排尋址的智慧週邊設備,除了控制整個系統之外,機器控制單元識別輸入/輸出線故障及狀態的重要性也日益增加,因為人們期待大幅地降低,或盡可能避免服務和維修成本。這個任務可分配給週邊設備來完成,諸如高端驅動器iC-JX,它可以大幅簡化監測和錯誤處理過程。

圖1所示為典型工業應用環境中的iC-JX設備。該設備為工業應用而設計,例如機器控制面板或24V I/O模組,該設備容許輸入和輸出功能完全由微控制器控制單元程式,因而驅動燈或繼電器,讀取開關和感測器,以及監測線、驅動器及感測器。

圖1 典型工業應用環境中的iC-JX設備。

它與微控制器的通訊可採用SPI或8位元平行介面實現。與SPI配合使用,僅用6個光耦就能隔離整個I/O系統(如圖1所示)。此方案成本低廉,不需要更多的元件,透過SPI可以對最多4個JX設備尋址,因而使可用的I/O通道總數達到64個。

iC-JX具有4x4個I/O埠,可按區塊配置為輸入或輸出通道。雙向驅動器記錄來自外部源的邏輯狀態或讀回輸出狀態,這樣就可以識別負載中的開路或短路。高端短路保護輸出通道可承受150mA (500mA脈衝)的各種負載,包括抗回掃保護。

整合控制邏輯識別輸入訊號變化並產生一個中斷。每個I/O都有一個用於抗干擾的數位輸入濾波器。透過整合以前的分離濾波器元件,可大幅減少外部元件的數量,因而降低了成本。

每個I/O埠都配備了可程式電流源,以便在啟動之前檢查負載的存在或檢查所帶負載數值的大小(系統檢查,見圖2)。此外,所有的介面都配有一個通用的10位元A/D轉換器,以便對連接到設備上的各種感測器進行數據採集(圖3)。這就可以識別各種故障,例如,電纜破裂或因老化、過溫等因素造成的負載特徵曲線產生變化。

圖2 每個I/O埠都配備可程式電流源,以便在啟動之前進行系統檢查。

針對特殊應用的功能是定義各種中斷源,例如過流、輸入電平和閃爍電路以及控制面板顯示中用到的中斷。這些特定中斷源可透過濾波時間可變的數位濾波器進行修改,因而能夠屏蔽掉由燈和容性負載的觸點顫動或高瞬間電流引起的脈衝輸入訊號,因而不會自動觸發中斷。而所有的輸入都具有施密特觸發器的特性,以便能夠可靠地處理慢訊號。

該設備具有內部保護電路,以控制欠壓和過溫時驅動器的關閉。每一個驅動器都有自己的溫度感測器;如果出現過溫,微控制器就能夠關閉晶片。共用的禁止輸入端允許所有的輸出都由外部訊號關閉,因而提供了一個與處理器無關的、安全的看門狗。

由於具有內部訊號調理單元能,該設備允許更大的封裝密度,同時可提供改善的可靠性和靈活性。

作者:David Lin博士

iC-Haus公司




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