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前言  西门子S7—200 PLC是小型化的PLC,它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7—200 PIE的强大功能使其无论单机运行或连成网络都能实现复杂的控制功能。  1 工作原理  机械手在原点位检测到工件时按启动按钮．下降电磁阀通电．机械手下降。下降到底时。碰到下限位开关。下降电磁阀断电，下降停止：同时接通夹紧电磁阀。机械手夹紧。夹紧后。上升电磁阀通电。机械手上升。上升到时，碰到上限位开关。上升电磁阀断电。上升停止；同时接通右移电磁阀．机械手右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件。则光电开关接通。下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时。碰到下限位开关，下降电磁阀通电。下降停止．同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到时．碰到左限位开关，左移电磁阀断电。左移停止．此时机械手经过8步动作完成一个周期的动作。  2 输入、输出端子的分配  本文的机械手控制系统所采用的可编程控制器是德国西门子公司生产的S7-200CPU214该机械手控制系统。一共使用了14个输入量。6个输出量。端子分配如表1所示。  3 自动操作程序设计  机械手自动操作流程如图1所示。下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时。碰到下限位开关，下降电磁阀通电。下降停止．同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到时．碰到左限位开关，左移电磁阀断电。左移停止．此时机械手经过8步动作完成一个周期的动作。  2 输入、输出端子的分配  本文的机械手控制系统所采用的可编程控制器是德国西门子公司生产的s7-200CPU214该机械手控制系统。一共使用了14个输入量。6个输出量。端子分配如表1所示。

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1.2 方案背景 

传统的倍捻机齿轮箱有工作难度大、工作的时候噪声非常大、漏油现象，尤其是变换生产品种的时候要花的时间长和步骤复杂等缺点。当纱线品种不同时，齿轮箱的齿轮尺寸以及定型凸轮的结构，所以齿轮箱的灵活性不够强；而且由于这样的机械架构导致了倍捻速度不能够太快，严重影响了工作效率；后是其价格也相对较高。而采用我们永宏PLC作为控制，在成本和工作效率能够大大提高，而且针对不同的工艺的要求能够简单的进行修改。 

1.3 客户需求 

倍捻机在做生产的时候，有两个重要的质量要求：对纱线进行卷绕时，纱线成型的纹理是不能够重叠的；其次，纱线成筒后，两边不能够出现掉线的问题。在这个的基础上，还要求整个机器的启动配合，主要包括锭速电机、卷绕电机以及移纱杆横动速度的同步。 

1.4 解决方案 

1.4.1 防重叠设计 

纱线出现重叠现象主要是由于卷绕与横动速度配合问题导致，因此在程序中，将横动速度设置为三个，并且增设了软边缩进。此方法不仅可以让重叠概率大大降低，而且软边缩进在一定程度上也能够打乱有规律的布线，从而进一步减小重叠的可能性。 

1.4.2 防掉线设计 

纱线的掉线问题主要原因有三种：机械振动；脉冲输出错误；工艺参数设置不够良好。在脉冲输出错误方面，采用的是子程序计算后再进行使用，并且尽量在满足运行要求的条件下简化伺服流程，降低出错的概率。 

1.4.3 启停同步设计 

两台电机均采用的是变频器控制，考虑到机械惯性等外在因素后，对锭速变频器设置一对加减速时间，然后通过内部的一个函数计算，得出卷绕变频器的一对加减速时间，使得两台电机启停能够同步。而横动的同步，则是通过通讯读取卷绕变频器的时候频率通过一些计算，转换为伺服横动的速度，然后使用伺服命令动态修改速度的功能，以实现伺服横动的同步要求。 

1.5 实施结果 

采用FBs- PLC作为控制，配合变频器、伺服电机、触摸屏实现倍捻机的功能，不仅在工艺设置的可调节性占有优势，而且整个机器的启停阶段也可以做到良好的配合，以确保捻度的保持性。由于机械的构造干扰比较大，将屏蔽及接地设计好，对于机械的良好运行也比较。 

二 控制系统设计 

2．1硬件配置 

设备的控为永宏FB4MC主机，FBs-CB5通讯扩展板1块，以及11KW及7.5KW变频器各一台，伺服电机一台。该主机配有8点输入和6点输出，自带一个RS232通讯口，通过加FBs-CB5通讯模板实现PLC与双台变频器的通讯。配永宏HU070S-00触摸屏一台，该人机采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主机自带两个通讯口。

 
图2-1 硬件配置图

2．2控制工艺流程设计 

步骤一：机器上电后伺服自动复位寻找位置，进入机械运行的准备状态。 

步骤二：使用触摸屏与PLC做通讯，并直接在触摸屏上对工程参数进行设置，主要是机械方面的参数；其次是根据工艺要求对工艺参数进行设置。 

步骤三： 参数设置后，便可进行启动。三个部分动作同步运行起来，伺服横动根据成型长度做往返运行，分别根据停摆速度、上摆速度、软边速度运行一定的次数组成一个大的循环。 

步骤四：当按下停止按钮，三个部分同步停止。此时，伺服停止位置是不确定的，当再次启动时，程序能够实现衔接上次停止的状态继续运行。 

根据工艺设计选择的要求，米铺水厂采用了比较流行的PLC+制系统，将水处理中全部工艺参数由采样处理到调节过程全由微机实现三级监控，即：现场设备手动控制、各站PLC立控制、控制室集中监控，由此构成了的集中监视、分散控制系统。采用集散型控制系统，能使控制功能和任务分散，分散出现故障的危险性，提高系统的性。全厂控制系统由泵站控制MCC1、滤站控制MCC2、加药加氯控制MCC3、中控室、模拟屏PLC4组成。

1.1 加药、加氯控制(MCC3)

从龙塘水源厂过来的源水进入流量分配井，在此通过在线仪表检测源水的浊度、pH值、温度、余氯、流量、PAC投加量等，其中源水浊度、源水流量、PAC投加流量作为加药控制的重要参数，在线仪表将其转换为PLC可识别的4～20 mADC信号，并调用PID控制功能块对变频加药泵进行控制。由于源水基本没受到污染，水质符合《地面水卫生标准》，只有在台风或暴雨季节出现浊度偏高的现象，因此在控制程序设计时选用根据浊度投加的方法。程序能够根据源水的浊度选取不同的投率，分为浊度＜10 NTU、10～50 NTU、＞50 NTU三档，经过一段时间的运行证明，此控制能够满足工艺要求，沉后水浊度为5 NTU左右。此外为了保证系统的灵活以适应不同的情况(如浊度偏大偏小，或药液浓度改变等)，专门在中控室PC机上设计了一窗口，用来改变投加率，在保证工艺要求的前提下，起到节能降耗的目的。另外，加车间贮药池装有液位计，可随时了解药池情况，每个药池装有搅拌器，定时自动搅拌，以防止药液沉淀影响浓度。
加氯系统采用真空加氯机，由于加氯机本身为一个控制器，只需送入所需的流量和余氯信号，再通过相关的参数设置，加氯机即可自动投加。加氯机所需的流量信号由PLC送来，余氯信号由余氯分析仪在线检测。考虑到源水加氯主要藻类等，对出厂水余氯影响不大，所以采用比例投加；后加氯对出厂水余氯影响比较大，所以采用复合环控制以稳定出厂水余氯。加氯车间还可检测到氯瓶组重量、氯库泄漏及其吸收等信号。
1.2 滤站控制(MCC2)
滤站控制根据工艺要求控制12格普通快滤池的过滤、反冲过程及相关的参数。每个滤池都装有一声波液位计，用于检测滤池水位。滤池出水阀为一0～**无级可调比例阀，由4～20 mADC控制PLC程序，根据液位、阀门的开度信号控制阀门开度，从而保持滤池水位恒定在80%。如果水位为**，同时阀门开度为**，PLC即判断为反冲条件，从而调用相应的反冲程序。反冲方式有三种：①水头损失，②定时，③强制放冲。滤池的操作方式有三种：①就地控制柜操作，设于每个池旁，每个柜装有5个阀门控制按(旋)钮及LED显示的开/关、故障信号；2台鼓风机、3台反冲泵开/停、故障信号及水池水位、风机压力、流量、反冲水压力、流量、空压机压力等信号较为直观，易于操作。②滤池控制室控制，由OP37通过画面显示每个池及相关设备的信号、参数以及操作。③中控室控制，由于每个池控制所涉及的开关量较多，而现场距滤池控制室较远，因而12格池的开关及量信号由PLC扩展模块与PLC通讯，从而节省了大批量电缆，简化了系统。另外，滤池控制程序为模块化结构，过滤、反冲等每一步骤只需调用相应的功能块并赋于相应的参数即可。
1.3 泵站控制(MCC1)
泵站控制主要监控6台高压电机、水泵的运行工况以及相关的参数。泵站的控制原理主要根据二路出水管压力，同时根据吸水井水位、相关的电机桂、管道上的阀门情况相结合来开停电机。此外，每台泵都装有压力、流量传感器，二路出水管装有余氯分析仪、压力、浊度、流量传感器以检测水厂的生产和卫生指标。泵站的操作也由三级组成：①机旁操作箱控制；②泵站控制箱控制；③中控室控制。
中控室各站的现场数据通过PLC的通讯模块及RS485与2部PC机组成一个L2-Pro 总线网络，同时2部PC通过网卡联机，实现资源共享。各站的OP37除了对该站设备进行操作显示外，还可了解其他站的情况。所用的软件为IUCH，通过DDE(动态数据交换)与L2-Pro总线进行数据交换。IUCH软件人机界面好，能够根据需要进行动画链接，生动、直观。主要窗口有：①进水窗口，②加药车间窗口，③加氯车间窗口，④滤站窗口，⑤泵站窗口，⑥高压配电柜窗口，⑦实时报警窗口。每一窗口显示相关的生产工艺参数，并能进行相关设备的操作。中控室的一部打印机用于实时故障打印，一部用于画面打印。另外IUCH还具有实时、历史趋势功能，能够了解生产参数的动态情况。中控室还配有一大型马赛克模拟屏，由PLC4驱动，用于显示整个水厂主要设备的运行状态(手动/自动/开/停/故障等)及主要工艺参数，使人一目了然，便于生产调度管理。

2 几点看法

① 采用分散控制和集中监视的控制方式，各站之间立操作，包括采用了手动/自动的控制方式，能够相互之间的影响。
② 如何对自动化设备的维护和保养自然是一件重要的任务，在使用过程中我们遇到以下一些问题：
a.PLC模块和仪表损坏。分析原因，主要有电压偏高、过电压、或安装时没有按照要求正确接地。
b.设备误动作。如滤池误反冲，电机误跳闸，余氯，浊度标报警等，分析原因一般为仪表故障所致。仪表作为自动控制的“眼睛”，按要求定期清洗、校验，才能保证系统的正常运行。
c.常因外线路故障而造成停电，恢复送电时出现设备的误动作情况。原因为主机判断失误所致，没有严格按照先外而后的顺序操作；许多仪表刚送电时都有一个自检过程，此其间会送出不正确的信号，从而引起主机判断失误，或引起PLC诸如时等故障，造成系统死机瘫痪。
d.由于二期建的接触池加氯管线较长，还有流量信号取自源水流量，造成接触池余氯变化很大。发现后，在该接触池计量堰板旁加装了流量计，结合声波液位计算接触池流量，流量信号通过L2—BUS传输到加氯机控制器，从而稳定了接触池余氯。
e.原先设计时没有报表打印功能，为提高管理水平，利用电子表格的DDE功能，每小时记录主要设备、仪表及工艺的参数，每天打印出一份完整的生产报表，弥原先设计上的不足。
③ 要充分利用现有的PLC接口资源对已有的设备进行自动化改造，以提高整厂的自动化水平。
④ 由于泵站选用6台定速电机，还有受到源水、城市管网等因素影响，泵站的自动化运行还需进一步优化

  MD-609G在很多无线测控系统中都有着很广泛而成熟的应用，这里简单介绍一下MD-609G搭建的管网无线测控系统。管网无线测控系统是基于GRPS通信网络的无线的管网测控监控系统，可以实现大规模（几百至几千个监控子站）的远程管网无线监控，通过多线程的并发通信，采用的服务器以及的远程测控终端，能满足大中型城市以及大型输油输气公司的远距离管网遥测、遥信、遥控、遥脉、遥调需要，可以在几秒钟时间内成百上千个子站的各种数据，并完成遥控、遥调功能，具有许多系统无法比拟的实时响应速度以及接近于和零维护的高性。

 

一、系统功能

        本套管网无线测控系统由现场测控单元和监控两大部分组成。现场测控单元 包括无线通讯及现场的测控以及相应的供电、防浪涌等设施，实现功能包括：

  △现场各种直流信号的采集
  △现场各种开关量状态的采集
  △现场各种开关量的控制
  △现场各种脉冲量的累计
  △无线GRPS/CDMA通讯
  △具备IP65防护
  △能稳定工作在零下20到零上70度
  △采用标准总线和协议，具备可扩展性
  △除了远方通信接口外，还具有本地调试接口，方便现场故障诊断
  △具备完整的配套的测试工具，利于工程师进行系统调测
  △现场测控箱EMC达到IEC标准的三级

        监控实现整个管网系统各监控点状态数据的采集和处理，通过系统中集成的强大软逻辑（Softlogic）功能可对所有数据执行算法处理，将结果值发回现场或通过内嵌的SQL语言、OPC、ODBC等标准接口发送给三方系统或数据库，以实现数据的充分共享，交叉访问以及应用的高度立性。

 

监控实现的系统功能如下：
  ◇支持多线程并发通讯功能
  ◇数据采集和算法处理功能
  ◇内嵌符合IEC61131-3标准的全部五种编程语言（ST, SFC, FBD, IL, LD）的Softlogic功能，支持用户编写复杂的逻辑算法实现功能控制
  ◇细腻的画面监控和逼真的动画显示功能
  ◇数据的实时查询、实时报警、以及趋势图的显示
  ◇通讯自诊断功能
  ◇设备自动报警记录功能
  ◇生成报表及打印功能
  ◇支持OPC和DDE客户端功能
  ◇支持DDE服务器功能
  ◇支持SQL/ODBC驱动

 

监控实现的扩展功能如下：
  ☆工业实时数据库SIAD/SQL，实现毫秒级的数据存储
  ☆服务器，监控器，远程客户端等各层面的自动热备冗余功能
  ☆实时条件下报表自动生成打印功能
  ☆支持WEB发布功能
  ☆数据的高速存储，读取功能
  ☆支持远程客户端监控（Netbbbb Light）
  ☆提供OPC服务器
  ☆支持瘦客户端远程访问

 

二、系统架构

1、连接环境

△系统运行环境：bbbbbbs2000（或以上版本），Tracemode 6.0
△通讯协议：modbus 协议
△下位机介绍：易控微网STC-1，这里仅接一路模拟输出作为示例说明
△：MD-609G（232串口）

 

2、准备工作
◇一个支持modbus协议的RTU/PLC，这里我们以易控微网的RTU STC-1为例搭建
◇现场供电设备、防浪涌设备、隔离线圈、箱
◇一个MD-609G
◇一个上位组态软件，这里以Tracemode为例说明

PLC自20世纪70年代后期进入中国后，已然经过了三十多年的长足发展。不知正在阅读文章的各位，是否还记得您参与设计的款PLC电路？现如今，PLC及DCS仍然在工控领域发挥着重大作用，并且正在朝着模块小、速度快、通道密度高的方向发展。 

以PLC机架插槽的典型I/O卡为例，目前常见的8通道模块尺寸一般为90mm×70mm×23.5mm，但在市场需求驱动下，名片大小的产品已经问世。通道密度或数量的增加不仅能提升模块功能，而且可以增加产品价格竞争力，自然大受欢迎。但是，如何降低模块尺寸？如何在满足上述需求的同时解决由此产生的自热问题？如何进行低功耗设计？这些，也都是PLC系统设计时面对的实际问题。 

ADI过程控制系列之《工业现场环路供电仪器仪表的四大关键设计环节》一文，已就现场仪器仪表/变送器的设计需求和挑战进行了深入分析，作为该篇文章的姊妹篇，本文将着重关注PLC/DCS系统中的模拟输入输出部分的发展趋势。这里会将输入和输出模块区分开来，就其不同的系统要求进行分别探讨，并着重介绍ADI能够支持这些要求的新优势产品和解决方案。 

多通道全集成模拟输出解决方案 

模拟输出讲究的是集成、能效和性能。，模块尺寸要小。目前，设计人员早已通过在产品设计中选用0402封装电阻电容以及LFCSP封装IC，达到减少电路板尺寸的目的。与此同时，每个模块的功耗也由曾经的5W-10W，发展到了如今的3W-5W，未来势必降至低。在这方面，一些设计人员通过牺牲设计规格来满足功耗预算，此法虽然能达到降低功耗的目的，但势必也会导致产品竞争力下降，因此并不。 

其次，通道密度要增加，由原来的4通道、8通道增加至现在的12甚至16通道。众所周知，空间不变而通道密度增加，会显著提升模块的环境温度，在某些情况下，高达100摄氏度的系统环境温度并不，而这本身却会对IC结温造成挑战。而且，通道密度的增加还意味着元件数量以及功耗的增加，这也从另一方面要求设计人员在选择元件时，要尺寸小、静态电流低而且效。 

三，速度，即建立时间要提高，从而实现工厂自动化。目前，模拟输出通道建立的时间已经降低至20μs，但依然在向率发展。 

四，工艺要求也要提高，系统要引入完整性等级(SIL)来提高诊断性以及稳定性。 

ADI多年来深耕工业控制领域，其提供的模拟输出解决方案从初的“四通道DAC+外部增益放大器”式全分立方案，发展到“四通道DAC＋四个外部驱动器”式半集成方案，再到后来的单通道全集成式解决方案，以及新的多通道全集成式解决方案，其中涉及AD566x、AD5750、AD5422等多款工程师耳熟能详的芯片产品。

 
图1：工业输出的发展历程

图1所示为ADI工业输出产品的发展历程。以现在的眼光来看，早期的分立设计方案毫无疑问存在很多缺陷：器件数量过多造成系统复杂、电路板尺寸过大以及成本过高；多个器件导致误差度随着不同性系数变化，从而造成总误差难以计算；无法提供短路监测/保护或任何故障诊断；不包括许多工业控制模块中所的电压输出等。 

正因如此，集成式解决方案毫无疑问胜一筹。例如AD5422/AD5412单通道16位/12位4mA～20mA和电压输出DAC，就是一款易于部署的解决方案，其紧凑型的封装中集成多种功能，提供集成的可编程电流源和可编程电压输出，Iout范围为0/4mA～20 mA以及0 mA～24 mA；Vout范围为0 V～5 V、0 V～10 V、±5 V、±10 V和10%量程，可以有效简化工厂过程控制和工业系统设计。 

AD5755则是一款四通道16位4 mA～20 mA和电压输出DAC，除了将AD5422的单通道增加到四通道外，该产品还增加了动态功率控制功能，这也是业内具备动态功率控制功能的数据转换器。新功能不但有利于节能，而且还可以增强过程控制I/O系统的工作稳定性。

 
图2：(左)系统输出的常见架构图 ，(右)带动态功率控制的系统输出

图2(左)为系统输出常见的架构。设通道配置为4mA～20mA通信，DAC需要驱动一个执行器负载，所以执行器的端接电阻决定环路所需的大电源电压。如今的系统能够驱动达(有时甚至过)1 kΩ的负载，这是很常见的要求。对于这一负载阻抗和20 mA 的满量程电流，电源需要提供至少20V电压。如果考虑到DAC的电源裕量，电源可能升至24V。再考虑到输出级的功率调节，输出级电压较好的估计值为28V。 

短路有可能是真实存在的条件，这主要是由于ADC模块可通过低至20欧的电阻值端接，以便检测。因此这样一来，8通道模块仅模拟部分的功耗就可能4W，再加上DC-DC级的功耗，如果以80%的效率来计算的话，仅模拟部分的功耗就将大于6W。这种情况下，自热效应和功耗预算的提高开始成为问题。模块内的温度升高可能导致系统误差增大，各个器件的漂移特性需要纳入系统整体的误差预算中加以考虑。 

一种有助于解决此问题的方法是从5V电源入手，在内部使用开关电源，根据输出负载情况智能且自动地对MOS管上端的电压进行调节，这就是ADI专有的动态功率控制解决方案。该方案可以输出负载，然后在负载变化或编程电流变化时，根据需要动态地升高输出顺从电压，如图2(右)所示，只需在片内集成DC-DC升压转换器即可。 

采用5V标称电源运行DC-DC转换器时，输出端的调节电压约为7V，而电源电压可过30V，具体取决于需求。注意，这种情况下，需要再次考虑零负载条件，这是电流输出的一种有效条件。图2(右)的实际结果表明，在部署动态功率控制时，每加入一个DC-DC可让每个通道的立功耗降至。在8个通道发生短路的情况，DC-DC将输出调节为7.5 V，从而限制了片内功耗和模块功耗。设DC-DC隔离级效率仍为80%，使用动态功率控制的8通道模块总功耗则降至3W。 

图3很清楚地表明了DC-DC控制启用前和启用后片内温度的对比。其中粉色为不启用DC-DC控制的情形，温升过200度；蓝色为启用后的情形，温升只有五六十度。事实证明，通过使用动态功率控制功能，设计人员不仅可以确保器件自我保护，而且可以将模块内的功耗降至较低水平。

 
图3：其中DC-DC调节功能后，片内芯片温度大幅降低

那么，加入片内DC-DC将会产生多少纹波？特别是考虑到后置调节阶段不使用LDO时，这样做对系统性能有何影响？事实上，AD5755电路设计时用到了DC-DC抑制元件，出于完整性考虑，还添加了可选低通RC滤波器，充当一阶抗混叠滤波器。实验证明，纹波幅度与建立时间和输出电容之间存在权衡关系。因此，系统设计人员在使用该产品时，确定系统可以容许的纹波大小情况。 

模拟输入的关键：佳稳定性和高速ADC 

与模拟输出相比，模拟输入发展为强调系统的稳定性以及高速、的ADC内核，其中稳定性包括过压保护和佳的50 Hz/60 Hz抑制等。 

在PLC/DCS模拟输入端，我们通常需要调理和转换两类电压，一类是输入范围包含±10V 的双性电压，一类是0-10V的单性电压。在将这些信号送入ADC进行转换前，我们需要至少在信号输入和ADC输入间放置一个运算放大器作为缓冲器。考虑到系统所追求的电压稳定性和性指标，ADI具有过压保护功能的微功耗RRIO(轨到轨输入/输出)运算放大器ADA4096-x非常适合此类应用。 

ADA4096-x的特点可以浓缩为几个关键词：32V、RRIO、精密、μPower以及过压保护(OVP)。其内部输入过压保护，多可以出供电轨±32V，放大器都不会损坏。此特性对存在电源时序控制问题的应用特别重要，该问题可导致信号源在放大器上电之前加入。 

放大器过压保护有不同的方案，其中为简单的就是内置静态放电(ESD)保护，很多基本的二管保护电路都采用此方法，但是强壮型较差。此外，差分二管以及外部二管保护，由于成本较低也被广泛使用，但存在本身的漏电流和寄生电容对放大器产生影响等问题从表1中ADI OVP解决方案的电路图中可以看出，ADA4092-x有两个不同的ESD电路，用于增强其过压保护功能。其中一个电路是一个5kΩ的串联电阻，连接至内部输入端和从内部输入端到供电轨的二管(D1和D2；D5和D6)。另一个保护电路为连接至供电轨的两个DIAC(D3和D4；D7和D8)，DIAC可以看作是带传递特性的双向齐纳二管。对于差条件设计分析，可考虑两种情况：从内部运算放大器输入端到供电轨，ADA4092-x采用正常的ESD结构；从外部输入端到供电轨，则采用42 V DIAC。 

除上述集成式OVP解决方案外，ADA4096-x还具有轨到轨输入/输出摆幅的特性。此外，该产品功耗很低，每个运算放大器的典型值只有60μA，只要保证在其电压工作范围3V至30V之间，这也使得它非常适合于电池供电或监控电池供电情况。其单位增益带宽为800kHz(Vsy = ±15V时的典型值)，会随着电压下降而有所降低。低失调电压的典型值也只有35μV。与同类产品相比，ADA4096-x具有竞争产品的2倍带宽、1/2 Vos、1/3TcVos及1/2Vn。该器件提供业内水平的过压保护，可以在要求严苛的工业与仪器仪表应用中稳定工作。

 
图4：连接到SDP板的bbbb-CN0241-SDPZ评估板

图4为ADI公司针对ADA4096-x输入过压保护的电流检测实验。 

具有灵活滤波器选项的24位Σ-Δ型ADC 

在工业应用中，当测量来自热电偶、应变计以及桥式压力传感器的低电平信号时，通常需要差分输入信号，以抑制来自电机、交流电力线，或其他的噪声源(这些噪声源将噪声引入模数转换器的模拟输入端)的共模干扰信号。 

对于输入模块而言，Σ-Δ型ADC是的选择，因为它们能提供及分辨率。此外，其内置的可编程增益放大器(PFG)可以测量小的输入信号。AD7176-2是ADI今年新发布的24位Σ-Δ型ADC，在其内部滤波器设计方面，采用了新的方法和思路。

 
图5：AD7176数字滤波器功能框图

如图5所示，AD7176-2有三个灵活的滤波器选项，支持对噪声、建立时间和抑制性能进行优化。新的Sinc5+Sinc1滤波器部分，主要用于快速切换多路复用应用，可实现建立时间快的通道切换，使通道扫描速率达到大。Sinc5模块输出固定在250kSPS的大速率，Sinc1模块的输出数据速率可变，从而控制终ADC输出数据速率。 

Sinc3滤波器在较低速率时可实现单通道噪声性能，因此适合单通道应用，可以使单通道、低速应用的分辨率达到。 

增强型50 Hz和60 Hz抑制滤波器，旨在提供50 Hz和60 Hz同时抑制，并且允许以牺牲通道开关速率的代价换取抑制性能。这些滤波器是市面上快的50 Hz/60 Hz抑制产品，可以27.27SPS的速率工作，或者可以抑制90 dB的50 Hz ± 1 Hz和60 Hz ± 1 Hz干扰。这些滤波器是通过对Sinc5 + Sinc1滤波器输出进行后滤波实现的。因此，使用增强型滤波器时，选择Sinc5 + Sinc1滤波器。 

AD7176-2的可编程功能通过SPI串行接口执行，具有校验和模式，可用来提高接口的鲁棒性。CRC校验和在读写操作下都可工作，除了能够有效防止SPI通信错误外，还可以在内部对ADC配置进行校验，从而增强其稳定性。 

这里值得一提的是：AD7176-2集成交叉点多路复用器，可以通过选择不同输入引脚来配置伪差分或全差分输入对，从而将任何模拟输入组合作为要转换的输入信号，并将其路由至调制器正或负输入。这样一来，AD7176-2就可以实现通道间的差分，从而大大提高其灵活性，这也是AD717x系列较早前的AD719x和AD779x产品的一个地方。 

除此之外，AD7176-2还包括很多其他的优势：可以灵活设置输出速率，速率可高达250KSPS；在速率下，拥有17.2位的无噪声分辨率；大通道扫描数据速率为50kSPS，建立时间为20μs，而且在此扫描速率下，仍可以得到17位无噪声分辨率；INL仅为全量程的2.5ppm；内部集成2.5V基准和振荡器，减少了外部元件数；系统失调和增益误差，可针对各个通道进行校正，这种各通道可配置能力，适用于每一通道所用的滤波器类型和输出数据速率。 

ADI采用AD7176-2设计了一款实验室电路——CN0310，用于工业级信号的24位、250kSPSΣ-Δ ADC系统，为工业级信号提供了快速、的转换，具体的设计资源，可以在ADI的官网上(详情参考：//www./cn0310)。AD7176-2同时还提供了评估板套件，用户只需通过PC上的评估板软件，即可直接控制AD7176-2，评估板需要与SDP系统验证平台联合使用。

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