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工业控制设计所需的组件
工业控制设计所需的组件
一些制造业务已从自动化和机器人技术中受益匪浅，而用于工业自动化的系统则需要控制和数据采集系统。如果设施要以最高效率运行，则自动化和控制系统的设计必须牢记可靠性和可见性。这些系统需要一系列组件，从面板安装的控制器到混合了传感器和IC的小型嵌入式板。
如果您要设计用于工业控制系统的板卡，则有一些通用组件对您的产品必不可少。这些组件旨在执行所有必要的数据/信号采集任务，以及作为大型控制系统一部分所需的处理和生成任务。无论您是要为控制和监视系统制作盒子还是制作小型面板，都可以在这里找到所需的组件。
工业控制设计的基本组件
工业控制设计所需的组件可以分为不同的类别b功能。在较高级别上，这些系统需要在较大的控制系统内生成和收集信号，并且可能需要将数据作为控制算法的一部分进行处理。工业控制板可能还需要无线通信，管理外围设备的电源并承受高温。无需进一步延迟，这里是设计用于工业控制的电路板时需要考虑的一些功能方面。
功率调节
这是任何工业应用系统的基本要求。用于工业控制或监视系统的板可能需要高达24 V的电源，而一块板可能需要多级才能正常运行。电源模块也可能需要提供大电流，尤其是在用于运行机电或电热元件的情况下。您可以找到一系列适合低功耗应用的开关转换器或LDO。
在我的公司开始从自动化设施打电话寻求电路板布局服务之前，我最后一次听到有人讨论EEPROM是指Arduino。如果板子的倍数出现在较大的系统中，或者要作为产品线的一部分发布板子，则该板子需要一个唯一的标识符，可以通过电子方式对其进行访问。输入EEPROM，以便将唯一的标识符加载到板上。
更高级的产品可能会使用将Flash存储器与无线功能和多个I / O集成在一起的MCU / SoC。这些组件将具有用作唯一标识符的MAC地址，因此在这种情况下不需要EEPROM。用于工业监控的物联网设备的实验性网格网络正朝着这一方向发展，因为这些集成的MCU / SoC减少了总零件数和成本。
数据采集与信号生成
这两个反函数是通过ADC（获取）和DAC（生成）实现的。对于工业应用，ADC通常不需要非常高的采样率，因为您并不经常在非常高的频率下工作。但是，对于测量和信号生成，您需要确保分辨率对于您的应用足够高。您还应该检查通道数量，因为可能需要与多个组件进行接口连接。
如果需要在中低频率下产生干净的正弦波或方波，则最好使用振荡器IC或定制振荡器，具体取决于所需的频率范围。凌力尔特（Linear Technologies）的LTC1799采用小型封装，输出范围为1 kHz至33 MHz，具有2.5％的频率容差。该振荡器和许多其他振荡器均采用小包装，并具有简单的实现方式（请参见下文）。
处理能力
一旦收集了一些数据，就需要对它进行一些处理。一个MCU，FPGA或其他PLD为您提供了在单个元件所需的处理能力以及其他有用的外围设备。收集的数据在工业控制中的典型用法是控制回路的一部分。此应用程序不一定需要巨大的时钟速率；对于大多数应用而言，MHz范围内的值应该足够了。您可能需要选择高容量的板载内存，具体取决于应用程序的大小和复杂性。
4-20 mA电流环路生成
如果您使用事实上的4-20 mA标准，那么您将需要一个驱动程序来为过程控制系统生成电流回路。电动机驱动器，PLC输出可编程驱动器，高压I / O和线性总线上的传感器都利用这些控制回路。德州仪器（TI）的XTR305模拟驱动器是4-20 mA环路驱动器或+/- 10 V驱动器的精确条件，可以从DAC取得电源。该组件还具有用于控制环路应用的接收器模式，从而无需使用ADC通道进行测量。
功放
您的系统中可能需要一定范围的放大器，具体取决于您需要读取的电压范围和所需的带宽。通用运算放大器或仪表放大器可用于在使用DAC进行采样之前放大低电平信号，或者在不使用笨重的变压器的情况下提升模拟电压信号。一些放大器专门针对工业应用而设计，并且比典型的运算放大器IC更坚固。
静电防护
工业系统可能在高压附近运行，关键系统可能需要ESD安全。在这里，根据电路板可能暴露的峰值电压和上升时间，可以使用多个电路保护组件。示例包括简单的保险丝，继电器，TVS二极管和气体放电管。
工业控制设计的其他组件
显然，工业控制板所需的组件列表非常多，但是上面列出的选项很可能会在您的下一块板上出现。下一个工业控制设计可能需要的其他一些组件包括：
可编程逻辑控制器
接口IC
无线组件（WiFi，蓝牙等）
单板计算机
无论您需要工业控制设计中的哪个组件，都可以使用Octopart中的高级搜索和过滤功能来查找所需的零件。