如何设计与现场总线无关的智能工厂传感器（如何设计与现场总线无关的智能工厂传感器系统）

如果您即将开始设计智能工厂传感器，您需要确保能够尽可能快速高效地完成设计，同时最大限度地提高可以使用它的客户数量。本博客介绍了智能工厂传感器（温度和压力）的设计理念，无论工厂流程中使用何种类型的现场总线或工业以太网，这些传感器都可以与PLC 进行通信。

温度传感器传感器 有哪些选项？

最常见的温度传感器是2 线、3 线和4 线电阻温度检测器(RTD)、热电偶和热敏电阻，每种传感器都有各自的优点和缺点。如果您有时间，可以选择多种信号调理和数据转换器IC 来构建和调试自定义模拟前端(AFE)，

有没有更快的方法来扭转我的设计？

如果时间至关重要，那么完全集成的AFE（例如AD7124 或AD4130 - ADC（带有集成PGA））可能是更好的选择。假设您正在为需要热电偶的应用设计传感器。在这种情况下，MAX31855是一款即用型热电偶数字转换器IC（还执行线性化）和冷端补偿。如果您计划使用基于RTD 的传感器，请考虑MAX31865 RTD 转数字IC。假设您没有时间研究不同的传感器类型，只想设计一个传感器来快速准确地提供数字温度读数- 在这种情况下，MAX31875 或ADT7420 数字温度传感器IC 是理想的“一站式”解决方案。他们将传感器、AFE 和线性化器集成到一个封装中，并通过I2C 连接到微控制器。图1 说明了每个选项。

图1 备用温度传感器信号链

压力传感器呢？

应变计和称重传感器通常用于在压力传感器中生成电信号，您也可以方便地将AD7124 和AD4130 AFE 与它们一起使用。或者，如果您想消除微控制器的开销，可以使用ADA4558 桥式信号调节器IC 来处理线性化（图2）。

图2 备用压力传感器信号链

传感器传统上是如何连接到工业网络的？

通常，传感器设计为使用单一现场总线或工业以太网协议进行通信。然而，这种方法要求您在传感器本身内部包含一个网络接口IC，这会显着增加其成本，同时将传感器的市场限制在使用该协议的客户手中。将传感器放置到另一个网络意味着使用不同的接口IC 重新设计传感器既昂贵又耗时。此外，诊断功能的数量和类型因网络类型而异（有些根本没有），因此根据传感器的设计协议，客户可能很难在安装后维护传感器并识别其任何性能问题。因此，设计可以在任何工业网络上工作的传感器更有意义，因为它可以降低成本，同时拓宽市场。

如何使我的传感器“与网络无关”？

您可以使用IO-Link 来实现此目的，IO-Link 是一种3 线工业通信标准，旨在将传感器和执行器连接到工业控制网络。在IO-Link 应用中，收发器充当运行数据链路层协议的微控制器的物理层接口，支持数字输入和输出（高达24V）。使用IO-Link 的优点在于它承载四种不同类型的传输- 处理数据、值状态、设备数据和事件。这些可以标记传感器是否有故障并允许快速定位。 MAX14828是一款低功耗IO-Link器件收发器，采用(4mm x 4mm) 24引脚TQFN封装和(2.5mm x 2.5mm)晶圆级封装(WLP)，工作温度范围为-40C至+125 C 扩展温度范围。

IO-Link 设备收发器如何与工业网络通信？

IO-Link 设备收发器（通过电缆）与IO-Link 主站通信，IO-Link 主站通过协议接口IC（例如用于工业以太网的ADIN2299）连接到工业网络。 MAX14819A是一款低功耗、双通道、IO-Link主收发器，具有传感器/执行器电源控制器，完全符合最新的IO-Link和二进制输入标准及测试规范IEC 61131-2、IEC 61131-9 SDCI 和IO-Link 1.1.3。

审稿编辑：郭婷