本文介绍如何使plc的设计和实现达到更高的效率和生产力，也讨论了预期——满足将来不断增长的生产需要的系统的预期。本文介绍一款优异的子系统参考设计alameda，该参考设计利用高效率的反激式变换器的电源提供四路高效、极高精度模拟输出。通过部署alameda，自动化工厂将立即看到其plc系统生产力的大飞跃，提前满足将来sm工厂的效率要求。
四路模拟输出，无常见噪声
过去，plc和dcs的模拟输出参考系统专注于模拟性能；更高的效率和系统生产力往往被忽略。如果某个设计者试图通过集成电源来提高系统效率，则仍然需要解决系统噪声问题。
现在，有一种途径既可实现四路高精度模拟输出又可以解决噪声问题：alameda (maxrefdes24#) 4通道模拟输出子系统参考设计(图1)。alameda具有四路高精度(<±0.1%)的灵活模拟输出、一个高效率电隔离电源，以及自动故障检测和过热保护。完备的硬件和固件设计文件以及实验室测量数据，能够帮助快速设计原型及开发。
图1. alameda子系统设计方框图
元件数量较少，具有更大通用性
高度集成是这里的关键，集成提高了通用性、避免了噪声问题，并且减少了器件数量。我们首先了解一下硬件(图2)。
图2. alameda参考设计电路板(maxrefdes24#)。
max5134四通道、16位、带缓冲电压输出、高线性度dac是该系统的核心。器件具有4路通道、极低死区(最大0.02v)、满摆幅输出，所以无需dac负电源。器件提供电压输出，驱动四片max15500信号调理器的输入。同时也要注意，dac输出直接驱动调理器输入，无外部元件，使得接口非常简单。
每片max15500为单通道、低成本、高精度模拟电流/电压输出调理器，专为满足plc及dcs要求而开发。信号调理器工作在±24v电源范围，产生用户可编程、单极性和双极性、高精度电流或电压输出。电流输出驱动高达1kω负载，电压输出驱动低至1kω的负载。max15500具有过流和短路保护，也监测过热和掉电情况，并提供全面的错误报告。
max6126超高精度电压基准驱动模拟输出调理器和dac的基准输入，初始精度为0.02%，最大温度系数(tempco)为3ppm/℃。
对于数据隔离，max14850对现场测和系统控制器侧的数据通信进行隔离。合成的电源和数据隔离为600vrms。
电源由隔离、宽直流输入范围、反激式变换器提供。峰值电流模式反激式控制器max17498b高效驱动隔离变压器，支持+18v至+32v单直流电压输入，产生±24v和+8v输出。max17498b电路的最高工作效率为85%。正确安装的1000pf、2000v电容耦合两个隔离地，同时仍然维持隔离，减小模拟输出噪声。max1659低压差(ldo)线性稳压器将+8v输出调节至+5v低噪声输出。整个系统只需要24v输入作为电源。
针对lx9和zedboard平台开发
alameda设计经过lx9和zedboard平台验证。alameda具有简单板载pmod兼容连接器，可连接至pmod兼容的现场可编程门阵列(fpga)/微控制器开发板。目前提供这两种平台的项目文件、器件驱动器以及示例代码。
性能测量
微分非线性(dnl)、积分非线性(inl)和总计不调整误差(tue)是plc及其它过程控制系统的最重要技术指标。max15500高度灵活、可配置，满足不同应用的需求。数据在+25℃下获得。下图中，由于编码0至320在max5134的死区范围(0至0.02v)，所以前320个dac编码的dnl、inl和tue标为0。
-10v至+10v电压输出模式、20%过量程下的dnl、inl和tue测量结果分别如图3、4和5所示。单极性电压(0至5v)，双极性电流(-20ma至20ma)和单极性电流(0至20ma)的测量数据：
图3. dnl，-10v至+10v输出范围，20%过量程。
图4. inl，-10v至+10v输出范围，20%过量程。
图5. 输出误差，-10v至+10v输出范围，20%过量程。
结论
工业4.0和智能制造倡导全新的第四代工业制造，这些概念代表现代化工厂提高生产力和效率的一个全新的21世纪。现在，alameda子系统的出现使得当今的预期生产力和效率更加可行。alameda提供高性能模拟输出和优异的电源效率，适用于plc和dcs内的io模块；解决了相关的噪声问题，并加快工业系统设计。如开篇所述，alameda将对整个工厂的运营产生积极影响。