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PLC系統模擬輸入輸出發展趨勢及設計挑戰
PLC自20世紀70年代后期進入中國后，已然經過了三十多年的長足發展。不知正在閱讀文章的各位，是否還記得您參與設計的*款PLC電路？現如今，PLC及DCS仍然在工控領域發揮著重大作用，并且正在朝著模塊更小、速度更快、通道密度更高的方向發展。
以PLC機架插槽的典型I/O卡為例，目前常見的8通道模塊尺寸一般為90mm×70mm×23.5mm，但在市場需求驅動下，名片大小的產品已經問世。通道密度或數量的增加不僅能提升模塊功能，而且可以增加產品價格競爭力，自然大受歡迎。但是，如何降低模塊尺寸？如何在滿足上述需求的同時解決由此產生的自熱問題？如何進行低功耗設計？這些，也都是PLC系統設計時面對的實際問題。
ADI過程控制系列之《工業現場環路供電儀器儀表的四大關鍵設計環節》一文，已就現場儀器儀表/變送器的設計需求和挑戰進行了深入分析，作為該篇文章的姊妹篇，本文將著重關注PLC/DCS系統中的模擬輸入輸出部分的發展趨勢。這里會將輸入和輸出模塊區分開來，就其不同的系統要求進行分別探討，并著重介紹ADI能夠支持這些要求的優勢產品和解決方案。
多通道全集成模擬輸出解決方案
模擬輸出講究的是集成、能效和性能。首先，模塊尺寸要小。目前，設計人員早已通過在產品設計中選用0402封裝電阻電容以及LFCSP封裝IC，達到減少電路板尺寸的目的。與此同時，每個模塊的功耗也由曾經的5W-10W，發展到了如今的3W-5W，未來勢必降至更低。在這方面，一些設計人員通過犧牲設計規格來滿足功耗預算，此法雖然能達到降低功耗的目的，但勢必也會導致產品競爭力下降，因此并不推薦。
其次，通道密度要增加，由原來的4通道、8通道增加至現在的12甚至16通道。*，空間不變而通道密度增加，會顯著提升模塊的環境溫度，在某些情況下，高達100攝氏度的系統環境溫度并不罕見，而這本身卻會對zui高IC結溫造成挑戰。而且，通道密度的增加還意味著元件數量以及功耗的增加，這也從另一方面要求設計人員在選擇元件時，要尺寸更小、靜態電流更低而且效率更高。
第三，速度，即建立時間要提高，從而實現工廠自動化。目前，模擬輸出通道建立的時間已經降低至20μs，但依然在向更率發展。
第四，工藝安全要求也要提高，系統要引入安全完整性等級(SIL)來提高診斷性以及穩定性。
ADI多年來深耕工業控制領域，其提供的模擬輸出解決方案從zui初的“四通道DAC+外部增益放大器”式全分立方案，發展到“四通道DAC＋四個外部驅動器”式半集成方案，再到后來的單通道全集成式解決方案，以及的多通道全集成式解決方案，其中涉及AD566x、AD5750、AD5422等多款工程師耳熟能詳的芯片產品。