数字输入接口装置以及可编程逻辑控制器的制作方法

1.本公开涉及工业控制领域，更具体地，涉及数字输入接口装置以及包括该数字输入接口装置的可编程逻辑控制器(plc)。


背景技术：

2.在工业控制中，数字输入接口模块或电路可以连接到工业控制现场的开关、传感器等各种设备，以将来自现场的电信号(可以包括模拟信号或数字信号)转换为工业控制设备可以处理的信号电平，这些工业控制设备例如可以包括可编程逻辑控制器plc、电机控制器、电网基础设施以及其他工业应用。
3.为了能够适用于诸如plc的工业控制设备，数字输入接口模块通常应当符合国际电工委员会发布的iec61131
‑
2标准。iec61131
‑
2标准进一步分为类型1、类型2和类型3。例如对于24v至48v交流(ac)或直流(dc)输入(其中在ac输入的情况下，24v和48v指的是ac有效值)下的类型1，数字输入接口模块应当具有10v(输入交流时为有效值)～14v(输入交流时为有效值)的阈值电压(即，输入电压越过该阈值电压时，数字输入接口模块的数字输出从0变为1或从1变为0)，并且在输入电压大于14v(输入交流时为有效值)时，数字输入接口模块应当能够提供至少2ma的电流。
4.目前，现有数字输入接口模块的输入电压的范围受到很大限制，这影响了数字输入接口模块的应用。例如，来自现场的输入电压可能包括交流ac 24vrms(有效值)和交流ac 48vrms(有效值)两种，然而符合iec61131
‑
2标准的现有数字输入接口模块仅能够适用于ac24v和ac 48v中的一种。由此，针对各种电压电平的输入电压，需要提供各种专用的数字输入接口模块或电路，这提高了工业控制的成本，增加了设备安装的复杂性并且降低了整体可靠性。
5.因此，非常需要一种能够适用于宽范围的输入电压(例如24v至48v ac或dc，并允许具有
±
10％的容差)、并且符合iec61131
‑
2标准的数字输入接口装置。


技术实现要素：

6.为了至少部分解决上述以及其他可能存在的问题，本公开的实施例提供了新型的数字输入接口装置以及可编程逻辑控制器。
7.在本公开的第一方面，提供了一种数字输入接口装置，该数字输入接口装置包括：输入端口和输出端口；转换电路，耦合在输入端口与输出端口之间，并且被配置为将来自输入端口的电信号转换为数字信号，并将数字信号提供给输出端口；以及限制电路，耦合在输入端口与转换电路之间，以使电信号从输入端口经由限制电路被传送到转换电路，其中限制电路包括稳压部件，稳压部件耦合到转换电路的输入端，并且被配置为在输入到转换电路的电信号超过预定电压的情况下将电信号限制在预定电压处。
8.通过本公开的实施例，可以安全可靠地增加数字输入接口装置的输入电压范围，并且不影响接口装置的转换处理，从而扩展了应用范围。该数字输入接口装置例如可以适
用于接收来自现场侧的24v至48v(
±
10％)的ac或dc电压、或者甚至可以接收最大输入电压超过100v的ac或dc电压。
9.在本公开的某些实施例中，限制电路还包括：限流电阻，耦合在输入端口与稳压部件之间，并且被配置为限制流过稳压部件的电流。通过设置限流电阻，可以抑制稳压部件上的大电流，从而降低了功耗并且避免了发热问题。
10.在本公开的某些实施例中，限制电路还包括：至少一个三极管，耦合在限流电阻与转换电路之间，并且被配置为放大来自限流电阻的去往所述至少一个三极管的基极的电流，以提供给转换电路。通过这种布置，可以减少限流电阻上的电流，从而避免在大电阻值的限流电阻上产生过高的压降(这种压降将影响来自现场的电信号与阈值电压的比较)，这可以改善数字输入接口装置的性能。
11.在本公开的某些实施例中，至少一个三极管包括第一npn三极管，其中第一npn三极管的基极耦合到限流电阻与稳压部件之间的节点，第一npn三极管的集电极耦合到限流电阻与输入端口的正端之间的节点，以及第一npn三极管的发射极耦合到转换电路的输入端的正端，以使稳压部件经由第一npn三极管的基极和发射极耦合到转换电路的输入端的正端。在该实施例中，可以在限制过高电压的同时，抑制大电流以确保低功耗，并且避免限流电阻上的过高压降。
12.在本公开的某些实施例中，至少一个三极管还包括第二npn三极管，其中第二npn三极管的基极耦合到第一npn三极管的发射极，第二npn三极管的集电极耦合到限流电阻与输入端口的正端之间的节点，以及第二npn三极管的发射极耦合到转换电路的输入端的正端，以使稳压部件还经由第二npn三极管的基极和发射极耦合到转换电路的输入端的正端。在该实施例中，通过级联更多的三极管，可以增大三极管组整体的电流增益，以使三极管的基极电流以及流过限流电阻的电流尽可能小，从而更大程度地降低限流电阻上的压降。
13.在本公开的某些实施例中，稳压部件包括齐纳二极管。齐纳二极管可以以低成本并且简单的方式在限制电路中实现所需的稳压功能。
14.在本公开的某些实施例中，输入端口包括保护电路以及整流电路，保护电路包括rc缓冲电路和tvs双向二极管，并且被配置为防止浪涌和静电释放。在该实施例中，通过在输入端口提供一些附加电路，可以提供整流功能和保护功能，例如保护数字输入接口电路免受静电释放esd和浪涌干扰的影响。
15.在本公开的某些实施例中，整流电路包括肖特基二极管。通过在整流电路中采用肖特基二极管，可以尽可能地消除整流电路中的正向压降，从而改善数字输入接口装置的性能。
16.在本公开的某些实施例中，转换电路包括iso 1211芯片。iso1211芯片具有功耗低并且限流精确的优点。此外，包括iso 1211的数字输入接口装置不再需要提供现场侧电源。
17.在本公开的第二方面，提供了一种可编程逻辑控制器，其包括根据本公开的第一方面的数字输入接口装置。
18.提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
19.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
20.图1示出了常规的数字输入接口电路的示意图。
21.图2示出了根据本公开的实施例的数字输入接口装置的示意图。
22.图3示出了根据本公开的实施例的数字输入接口装置的各个节点处的电压的波形图。
23.图4示出了根据本公开的实施例的输入到数字输入接口装置的转换电路中的电流的波形图。
24.图5示出了根据本公开的实施例的数字输入接口装置的输入电压和输出电压的波形图。
25.图6示出了根据本公开的另一实施例的可编程逻辑控制器的示意图。
具体实施方式
26.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域的技术人员可以在不偏离本公开精神和保护范围的基础上从下述描述得到选替技术方案。
27.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
28.如上文所述，工业控制现场可能存在多于一种电压电平的输入电压，因此需要适用于多种输入电压的数字输入接口装置。为了扩展数字输入接口装置的输入电压范围(例如ac 24v rms至ac 48vrms，并具有
±
10％的容差)，一种常规的解决方案包括在数字输入接口电路中增加电容器。虽然增加的电容器仅改变了无功功率(其不会增大功耗)，但是由于现场的频率可能在47hz～63hz的范围内变化(例如，各个国家可能具有不同的交流电频率)，这很可能导致数字输入接口电路的阈值电压无法落入10vrms～14vrms(有效值)的范围内，并因此无法满足iec61131
‑
2的类型1(24v至48v输入)的要求。
29.此外，另一种常规的解决方案是在输入电路中增加电阻。然而，在这种解决方案中，在交流输入电压达到52.8vrms时(即，具有 10％容差的48v)，每个输入通道的输入功率将会高达0.5w，这对于数字输入接口模块而言是很高的功耗并将导致严重的发热问题。
30.作为示例，图1示出了常规的数字输入接口电路100’。iso 1211电路是一种隔离的dc 24v至60v数字输入接收器，其最大输入电压是dc 60v。在输入电压为ac 48vrms并具有
±
10％的容差的情况下，iso 1211电路承受的电压可能达到74.6v。因此，iso 1211电路并不能直接适用于范围为ac 24vrms至ac 48vrms(
±
10％)的输入电压。为了使iso 1211电路能够接收高达ac 52.8vrms(即48*1.1＝52.8)的输入电压，可以在电路中添加电阻r
shunt
(如
图1所示)。然而，这种方案至少存在两个问题。首先，输入电路(或者在多个通道的情况下的每个输入通道)的功耗将上升到0.5w，这将导致严重的发热问题。其次，如果输入电压进一步上升(例如由于浪涌电压)并超过ac 52.8vrms，iso 1211将会被损坏。因此，电路100’无法直接用于例如ac 24v rms至ac 48vrms(具有
±
10％的容差)的宽输入电压范围。
31.本公开的实施例提出了改进的数字输入接口装置以及包括该数字输入接口装置的可编程逻辑控制器plc。在这种改进的数字输入接口装置中，提供了额外的辅助电路，该辅助电路可以帮助转换电路(诸如由iso 1211构成的电路)将过高电压钳位在适当的电压电平处以避免损坏转换电路，并且能够在宽输入电压范围内将现场侧的电信号转换为工业控制所需的信号电平。此外，根据本公开的数字输入接口装置可以在满足iec61131
‑
2标准(类型1、24v至48v输入)的要求的情况下仅具有较低的功耗，因此避免了发热问题。
32.图2示出了根据本公开的实施例的数字输入接口装置100。如图2所示，根据本公开的实施例，数字输入接口装置100可以包括输入端口110和输出端口140。
33.具体而言，输入端口110可以连接到现场的工业设备，以获取与开关状态和传感器的测量有关的电信号。这些电信号可以是交流信号或直流信号。输出端口140可以与用于进行工业控制的处理单元连接。例如，数字输入接口装置100可以是可编程逻辑控制器plc的一部分，并且由此输出端口140可以将信号提供给plc的控制器，例如微控制器mcu。然而，可以理解的是，输出端口140还可以将信号提供给其他类型的用于进行工业控制的处理单元，这些处理单元包括但限于单片机、算术逻辑单元(alu)、中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)以及现场可编程门阵列(fpga)等。
34.在本公开的某些实施例中，输入端口110可以包括保护电路111以及整流电路d2，其中保护电路111包括rc缓冲电路和tvs双向二极管，并且被配置为防止浪涌和静电释放。
35.输入端口110可以包括一些附加电路，以用于提供保护、整流等功能。作为示例，保护电路111可以包括由电阻r1和电容c1组成的rc缓冲电路，其中电阻r1可以限制出现过电压时的冲击电流，这种过电压例如可能由于浪涌和静电释放esd所导致；以及电容c1可以用于过滤输入噪声。保护电路111还可以包括tvs双向二极管d1，tvs双向二极管d1同样可以提供保护功能，以用于保护数字输入接口电路免受静电释放esd和浪涌干扰的影响。在来自现场的输入信号为交流信号的情况下，输入端口110可以提供整流电路d2，以用于将交流信号整流为直流信号。可以理解的是，例如在来自现场的输入信号仅为直流信号的情况下，也可以省略整流电路d2。
36.根据本公开的实施例，数字输入接口装置100可以包括转换电路130，转换电路130耦合在输入端口110与输出端口140之间，并且被配置为将来自输入端口110的电信号转换为数字信号，并将数字信号提供给输出端口140。
37.转换电路130通常可以在安全电压范围内进行操作。基于输入到转换电路130的电信号与阈值电压的比较，转换电路130可以输出对应的数字信号。例如，当转换电路130从输入端口110接收电信号时，如果输入到转换电路130的电压低于阈值电压，则转换电路130将输出低电平或数字量“0”，并且如果输入到转换电路130的电压高于阈值电压，则转换电路130将输出高电平或数字量“1”。通常，通过对转换电路130中的电气元件进行适当配置来设置所需的阈值电压。
38.在本公开的某些实施例中，转换电路130可以包括iso 1211芯片。iso 1211芯片是
一种集成数字输入接收器，其符合iec 61131
‑
2类型1、2和3(24v至48v的ac或dc输入)的特性。iso 1211芯片能够在现场侧设备与plc之间提供隔离，并且能够接收最大60v的dc电压。如图2中所示，转换电路130还可以包括电阻r
thr
和电阻r
sense
，其中电阻r
thr
被耦合到iso 1211的sense引脚，并且电阻r
sense
被耦合在sense引脚与in引脚之间。转换电路130的输入处的阈值电压(即，当转换电路130的输入处的电压向上或向下越过该阈值电压时，转换电路130输出的“0”变为“1”或“1”变为“0”)可以通过改变电阻r
thr
的大小来进行调整。输入到iso 1211的电流可以通过设置r
sense
来进行限制或调整，并且对于iec61131
‑
2的类型1(24v至48v的ac或dc输入)，所限制的电流应当在2ma以上并且尽可能小，以确保输入转换电路(或者在多个通道的情况下的每个输入通道)的功耗低于0.18w。可以理解的是，iso 1211电路(或者类似集成电路iso 121x)仅仅是转换电路的示例性实现方式，还可以采用任何其他适当的集成电路来实现转换电路。然而，要注意的是，iso 1211(或者类似集成电路iso 121x)相比于其他类型的数字输入接口电路更加优选，这是因为它们提供了一种简单的低功耗解决方案，并且具有精确的限流能力。此外，包括iso 1211的数字输入接口电路100不再需要提供现场侧电源。
39.根据本公开的实施例，数字输入接口装置100可以包括限制电路120，限制电路120耦合在输入端口110与转换电路130之间，以使电信号从输入端口110经由限制电路120被传送到转换电路130，其中限制电路120包括稳压部件d3，稳压部件d3耦合到转换电路130的输入端，并且被配置为在输入到转换电路130的电信号超过预定电压的情况下将电信号限制在预定电压处。
40.具体而言，来自现场侧的电信号的电压常常可能超过转换电路(例如iso 1211电路)能够承受的电压。例如，当数字输入接口装置100的输入端口110接收ac 52.8vrms(即具有10％偏差的48vrms)时，整流电路d2输出的电压可以达到74.6v的dc电压。在这种情况下，上文提及的iso 1211电路(最大接收60v dc电压)将会损坏，这限制了诸如iso 1211电路的转换电路的适用范围。设置在输入端口110与转换电路130之间的限制电路120可以有效改善这种情况。限制电路120的稳压部件d3可以将超过预定电压的电压限制在预定电压处，而对于预定电压以下的电压，限制电路120的稳压部件d3不会进行任何调整。该预定电压可以低于转换电路的最大安全电压，以避免损坏转换电路的集成电路(例如iso 1211)。此外，稳压部件所对应的预定电压还应避免过低。如果预定电压过低，则可能使得转换电路130的输入处的电压被限制为始终低于阈值电压，从而导致来自现场侧的电信号无法正确地被转换成对应的数字信号。作为示例，稳压部件d3可以被选择为使得预定电压至少高于与ac 14vrms(即，输入电压为48vrms时，iec 61131
‑
2类型1的最大阈值电压)相对应的直流电压。
41.通过提供限制电路，可以安全可靠地增加数字输入接口装置的输入电压范围，并且不影响接口装置的转换处理，从而扩展了应用范围，例如可适用于接收来自现场侧的24v至48v(
±
10％)的ac或dc电压，或者甚至可以接收最大电压超过100v的ac或dc电压。
42.在本公开的某些实施例中，稳压部件d3可以是齐纳二极管。当齐纳二极管被击穿时，齐纳二极管两端的电压将基本稳定在击穿电压附近，由此可以将过高电压始终钳位在齐纳二极管的击穿电压处。齐纳二极管可以以低成本并且简单的方式实现上文所述的稳压功能。然而，可以理解的是，稳压部件d3也可以采用其他适当方式或者利用未来可用的新型稳压器件来实现。
43.根据本公开的实施例，限制电路120还可以包括限流电阻r2，限流电阻r2耦合在输入端口110与稳压部件d3之间，并且被配置为限制流过稳压部件d3的电流。具体而言，当利用稳压部件d3稳定过高电压时，在稳压部件d3(例如齐纳二极管)上可能出现大电流。这种大电流将会增大数字输入接口电路100整体的功耗，从而引起发热问题。为了抑制这种电流，可以在输入端口110与稳压部件d3之间设置限流电阻r2。作为示例，限流电阻r2可以为数十千欧(例如47kω)。
44.根据本公开的实施例，限制电路120还可以包括至少一个三极管121，至少一个三极管121可以耦合在限流电阻r2与转换电路130之间，并且被配置为放大来自限流电阻r2的去往至少一个三极管121的基极的电流，以提供给转换电路130。具体而言，如前文所述，为了抑制稳压部件d3上的大电流，限流电阻r2被设置在输入端口110与稳压部件d3之间。然而，具有较大电阻值的限流电阻r2可能在输入端口110到转换电路130的路径上产生大的压降。这种大压降是不利的，因为其可能使得转换电路130的输入处的电压严重偏离输入端口110接收的电信号的电压，从而导致来自现场侧的电信号无法正确地被转换成对应的数字信号。通过设置至少一个三极管121作为电流放大器件，可以避免这种问题。在输入电压越过阈值电压时(即数字信号从“0”变为“1”或从“1”变为“0”时)，稳压部件d3未被击穿。这时，流过稳压部件d3的电流很小，以至于可以忽略不计，因此至少一个三极管121(图2中的三极管t1)的基极电流将基本上等同于限流电阻r2的电流。至少一个三极管121例如可以将纳安量级的基极电流(即限流电阻r2的电流)放大到毫安量级，从而可以在基极电流以及流过限流电阻r2的电流尽可能的小的情况下向转换电路130提供符合iec 61131
‑
2的电流，例如对于24v至48v输入的类型1，该电流为2ma。由此，在输入电压越过阈值电压的时段，限流电阻r2可以具有极小的电流和压降，从而不会影响到输入电压与阈值电压的比较。
45.在本公开的某些实施例中，至少一个三极管121包括第一npn三极管t1，其中第一npn三极管t1的基极耦合到限流电阻r2与稳压部件d3之间的节点，第一npn三极管t1的集电极耦合到限流电阻r2与输入端口110的正端之间的节点，以及第一npn三极管t1的发射极耦合到转换电路130的输入端的正端，以使稳压部件d3经由第一npn三极管t1的基极和发射极耦合到转换电路130的输入端的正端。
46.通过设置第一npn三极管t1，限流电阻r2耦合在第一npn三极管t1的基极与集电极之间，并且稳压部件d3的阴极耦合到第一npn三极管t1的基极，以及其阳极耦合到输入端口110的负端(或转换电路120的负端或接地)。当稳压部件d3限制过高电压(例如齐纳二极管被反向击穿)时，由于第一npn三极管t1的基极和发射极之间的电压为固定值(例如0.7v)，第一npn三极管t1的发射极相对于电路负端或接地的电压也被固定，其等于稳压部件d3的钳位电压与三极管t1的v
be
(基极b与发射极e之间的电压，例如0.7v)之差，换言之，输入到转换电流130的过高电压被限制在固定电压处。同时，由于限流电阻r2的存在，(例如齐纳二极管被击穿时的)流过稳压部件d3的电流被限制在很低的值，这避免了增大电路的整体功耗。另一方面，三极管t1可以有效放大基极电流，从而在三极管t1的基极处仅有很小电流的情况下，可以在三极管t1的发射极提供较大的工作电流给转换电路130。由于三极管t1的基极电流来自于流过限流电阻r2的电流(当稳压部件d3未被击穿时，流过稳压部件d3的电流很小，因此三极管t1的基极电流基本上等于限流电阻r2的电流)，因此这也有效减少了限流电阻r2的电流，从而在最大程度上抑制了限流电阻r2上的压降。
47.在本公开的某些实施例中，至少一个三极管121还包括第二npn三极管t2，其中第二npn三极管t2的基极耦合到第一npn三极管t1的发射极，第二npn三极管t2的集电极耦合到限流电阻r2与输入端口110的正端之间的节点，以及第二npn三极管t2的发射极耦合到转换电路130的输入端的正端，以使稳压部件d3还经由第二npn三极管t2的基极和发射极耦合到转换电路130的输入端的正端。
48.当稳压部件d3限制过高电压(例如齐纳二极管被反向击穿)时，由于第一npn三极管t1和第二npn三极管t2的基极和发射极之间的电压为固定值(例如0.7v)，第二npn三极管t2的发射极相对于电路负端或接地的电压也被固定，其等于稳压部件d3的钳位电压与两个三极管t1和t2的2v
be
(例如1.4v)之差，换言之，输入到转换电流130的过高电压被限制在固定电压处。同时，通过布置附加的npn三极管，可以进一步增加至少一个三极管121的整体电流增益。新增的三极管t2进一步放大了三极管t1的基极电流。由两个三极管级联形成的双级电流放大结构可以使得第一npn三极管t1的基极电流非常小，从而确保限流电阻r2的压降、以及三极管t1和t2的集电极与发射极之间的电压尽可能达到最小，以避免影响到转换电路130的操作。可以理解的是，通过权衡成本和效益，还可以设置更多的npn三极管，例如可以设置三个npn三极管以实现三级放大结构，从而进一步降低限流电阻r2的压降。
49.在本公开的某些实施例中，输入端口110中的整流电路d2可以包括肖特基二极管。整流电路d2中的二极管可能会存在正向压降。类似于上文中提及的限流电阻r2的压降，整流电路d2中的压降同样可能会造成输入信号的电压损失，使得转换电路130的输入处的电压偏离输入端口110接收的电信号的电压，从而无法正确地将现场侧的电信号转换成对应的数字信号。通过在整流电路d2中采用肖特基二极管，可以尽可能地消除整流电路d2中的正向压降，从而改善数字输入接口装置的性能。
50.图3示出了图2所示的数字输入接口装置100的各个节点处的电压波形。图3的第一个图(从上往下)是输入端口110的最左侧的输入节点in处的电压v
‑
in的波形，作为示例，电压v
‑
in可以是48vrms的交流电压。图3的第二个图是整流电路d2与限流电阻r2之间的节点处的电压v
‑
r2的波形，该节点处的电压v
‑
r2是输入电压被整流后的电压，并且其峰值已明显高于iso 1211电路的最大可输入dc电压60v。图3的第三个图是三极管t2的发射极与电阻r
thr
之间的节点(即转换电路130的输入)处的电压v
‑
rthr的波形，其中虚线是电压v
‑
r2的波形，v
‑
threshold1所指示的直线表示转换电路130的输入处的阈值电压(即，电压v
‑
rthr越过该阈值电压时，数字输入接口装置100的数字输出从0变为1或从1变为0)。通过在输入端口110与转换电路130之间布置限制电路120和稳压部件d3，可以将电压v
‑
rthr限制在低于dc电压60v的电平处，这使得包括iso 1211电路的数字输入接口装置100既可以接收交流电压为24vrms的输入电压，也可以接收交流电压为48vrms的输入电压。图3的第四个图示出了转换电路130中iso 1211的out引脚处的电压vout的波形。可以看出，限制电路130的存在不会影响电压v
‑
rthr与阈值电压之间的比较。也就是说，数字输入接口装置100能够将48vrms的交流输入电压信号正确地转换为数字信号。
51.图4示出了输入到转换电路130的iso 1211电路中的电流i
‑
in的波形。如前文所述，通过设置转换电路130中的电阻r
sense
，可以准确限制电流i
‑
in的大小。可以看出，电流i
‑
in大于iec 61131
‑
2标准类型1所规定的2ma，并且尽可能达到最小，以使得数字输入接口电路(或多个通道情况下的每个通道)的功耗可以低于0.18w。
52.图5示出了数字输入接口装置100的输入电压v
‑
in和输出电压vout的波形。图5中的v
‑
threshold2表示数字输入接口装置100的输入处的阈值电压(即，电压v
‑
in越过该阈值电压时，数字输入接口装置100的数字输出从0变为1或从1变为0)。图5中的阈值电压v
‑
threshold2可以通过数字输入接口装置100中的电阻r1、整流电路d2、限流电阻r2、三极管t1和t2以及电阻rthr的设置来确定，并且遵循iec 61131
‑
2类型1(24v至48v ac或dc输入)的规定而位于10v至14v(输入交流时均为有效值)之间。要注意的是，由于数字输入接口装置100中的限流电阻r2以及整流电路d2上的压降很小。输入电压v
‑
in的60v以下的部分基本上等同于转换电路130的电压v
‑
rthr，并且因此图5中的数字输入接口装置100的输入处的阈值电压v
‑
threshold2可以基本上等同于图3中的转换电路130的输入处的阈值电压v
‑
threshold1。图5的从上到下的第一个图至第五个图显示了不同的输入信号v
‑
in1至vin
‑
4和与它们对应的输出信号vout1至vout4。可以看出，数字输入接口装置100可以准确可靠地将现场侧的电信号转换为工业控制所需的数字信号。
53.在本公开的实施例中，提供了一种改进的用于工业控制的数字输入接口装置。通过在输入端口与转换电路之间提供附加的限制电路，增大了数字输入接口装置的输入电压范围，从而拓宽了其应用范围。此外，该数字输入接口装置能够满足iec 61131
‑
2类型1(24v至48vac或dc输入)的所有特性，并且具有非常低的功耗。
54.图6示出了根据本公开的另一实施例的可编程逻辑控制器1000。可编程逻辑控制器1000可以包括数字输入接口装置100。如图所示，可编程逻辑控制器1000可以包括微控制器mcu 200。数字输入接口装置100可以从现场侧设备300接收诸如开关量信号或传感器信号的各类电信号，并且将这些电信号转换为数字信号以提供给微控制器mcu 200进行处理。
55.通过在可编程逻辑控制器1000设置数字输入接口装置100，可编程逻辑控制器1000可以适用于更宽电压范围的输入信号，并且具有较低的功耗。
56.通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。