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施耐德PLC內(nèi)部拆解(jiě)

發布日期:2021-08-27 09:29:02   來源:行業動(dòng)態   瀏覽(lǎn)量:

 

  PLC,可編(biān)程邏輯控製器,是工業自動化中最常用(yòng)的控製器,也是電氣自動化工程師最為熟悉的自動化產(chǎn)品。如今隨著邊緣計算的興起,PLC這(zhè)樣的本地控製設備顯得更加重要。

  由於PLC又常見又可靠,在工業自動化領域中不可或缺,所以現在無論是IT還是OT的人對PLC都(dōu)充滿好奇,為何它能這麽“牛”,在很多場合都(dōu)無可替代?

  今天,為了揭開PLC的神秘麵紗,小編特意拿今(jīn)年剛剛發布的施耐德電氣(qì)Modicon M262來做一個內部拆解,看(kàn)看這個代表最先進技術的PLC究竟有哪些特殊的設計,為何既能做到性(xìng)能優異又能做得超級穩定可靠的?

 

先來說一下Modicon M262這個PLC

  說到PLC,可能有人會問這是誰發明(míng)的。其實,PLC就是這個Modicon(莫迪康)公(gōng)司在50多(duō)年前發明的,後來Modicon被施耐德電氣收購,成為施耐德(dé)電氣的PLC品牌。Modicon M262是施耐德電氣(qì)繼M580、M340、M241等大中(zhōng)小型PLC之後發布的一款集(jí)邏輯控製和(hé)運動控製於一體的PLC,不但性能優(yōu)異,而且還具(jù)有直接上雲等物聯網(wǎng)的功能,可謂是當前新一代PLC的代表之作。所以看看這樣的一個PLC的內部設計也更能讓你(nǐ)對PLC有最新(xīn)的認識。

 

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  這(zhè)就是(shì)這次要解剖的施耐德電氣最新PLC——Modicon M262,和iphoness手機大小類似,兼具邏輯控製(zhì)和運動控製功能,還(hái)具有直接上雲等物聯網特性。

 

再來了解一(yī)下PLC的基本組成

  在正式開始解剖之前,先來回顧一下PLC的基本組成。通(tōng)常PLC由(yóu)CPU、電源、輸入電路、輸(shū)出電(diàn)路(lù)、存儲器和通信接口電路等六大部分組成,原理圖如下所(suǒ)示(shì):

 

圖片

 

  簡單理解,PLC就像(xiàng)一台小型的電腦,CPU負(fù)責(zé)處理數據,包(bāo)括邏輯的運算、計時、計數、算數運算和傳送、通信聯(lián)網,對編製(zhì)的程序進行編譯、執行命(mìng)令,把結果傳送到輸出(chū)端(duān)。PLC的內存(存儲器)包括兩部分,一(yī)個是存放係統程序(xù)的ROM,這(zhè)個隻讀存儲器裏的內(nèi)容(róng)PLC出廠前(qián)已將其固化,用戶不能更改,另一個是存放(fàng)用戶程序和工作狀態數據的可讀寫RAM存儲器。

  然後還(hái)有輸入輸出單(dān)元以及I/O擴展接口,這些是負責(zé)和外部設備連接的。最後還有一個電源(yuán)模塊,將外部的輸入電源(yuán)經過處理後,轉化成PLC的CPU、存儲器、輸入輸(shū)出接口等內部電路工作所需要的(de)直流電源,例如24V。

                                                                                                                                    

下麵,重點來了,

PLC內部究竟有哪(nǎ)些設計,

使得(dé)它自誕生之(zhī)日起就受到控製工程師的青睞呢?

                                                                                   

圖片  相比(bǐ)其他控製設(shè)備,PLC最大的特點是即堅固、簡單、可靠、耐(nài)用,所(suǒ)以PLC在處理器和內存的選用、PCB板電路排布(bù)、電源單元和通信(xìn)回路設計、以及結構設計等方麵都(dōu)要遵從這些特點。可以說,一個PLC是否能(néng)夠長期穩定可靠的運行(háng)就決定了其品質的好壞。所(suǒ)以,我們主要來看PLC的可靠性方麵是怎麽設計的。

圖片  首先,我們把M262翻過來,可以看到底部(bù)有4個螺釘,不過是內六角的,常見的一字和十字螺絲刀無法擰開(kāi),這也可以避免(miǎn)一些人隨(suí)意打開(kāi)PLC。我們用專門(mén)的內(nèi)六角螺絲刀輕鬆擰開了4個(gè)螺釘。

 

 

  圖片不過,雖然4個螺釘都擰下來了,但M262的底蓋和上(shàng)蓋之間仍然用一圈卡扣緊緊固定在一起。隻能用一字螺絲刀一個個頂進去然後用力掰開底蓋。

 

 

  圖片一圈的卡扣都一(yī)一鬆開後,就順利分開底蓋和上蓋了。

 

 

  打開後蓋後(hòu),就可以看到M262的主(zhǔ)板背麵了,采用的綠色的PCB板(bǎn),做工精良,顏色均勻,表麵光滑、平整,沒有任何氣(qì)味。密密麻麻的焊點布置整齊,而且做過(guò)專(zhuān)門的(de)固(gù)定處理,不像普通商業(yè)電腦主板那(nà)樣(yàng)都有毛刺,摸上去一點也(yě)不剌手。特別值得一提的(de)是,上蓋內側附有一個不鏽鋼薄板,其上有2個卡扣供軌道安裝時使用,這一整張不鏽鋼板不僅可以防止灰塵(chén)等進入PLC,而且可以很好的屏蔽EMI電磁幹擾,這一點對PLC穩定性來說十分重要,一會打開上蓋會看到同樣的設計。

 

 

圖片  打(dǎ)開底(dǐ)蓋後,就可以直接取下上蓋了。取下(xià)之後,可以看到PLC上麵(miàn)和兩個側麵都同樣用一塊薄鋼板包著,這樣,除(chú)了用於散熱的兩個側麵外,PLC的4個麵都有屏蔽EMI設計了。

 

 

  下麵把M262上麵的屏蔽鋼板拆下來,這塊(kuài)鋼(gāng)板是(shì)通過(guò)編碼器接口邊上的兩個外六角螺柱和中(zhōng)間(jiān)兩側的兩個內六角螺釘固(gù)定的,需要用外六角螺(luó)絲刀或者(zhě)尖嘴鉗來(lái)擰開。擰開這4個螺釘後,就可以取(qǔ)下(xià)屏蔽罩,M262的廬山真麵目(mù)就全暴露在我們的眼前了。

 

 

  圖片我們可以看到,整個(gè)M262設計的十分緊湊(còu)、規整。采用了(le)模塊化結構,易於實現分布式的配置,共由一塊主板和4塊立(lì)式擴展板組成,5塊板通過一個金屬(shǔ)框架固定,結(jié)構堅固,抗震動衝擊性能很強。4塊擴展(zhǎn)板依(yī)次為網絡通信模塊、輸入和SD存儲卡模塊、電源(yuán)模(mó)塊和輸入模塊。

  我們可以直接從底部(bù)拔(bá)出M262的(de)主板。主板上可以看到一個(gè)碩大的鋁製散(sàn)熱片,下麵是(shì)這(zhè)個PLC的CPU,在PLC中當然絕不會使用風扇(shàn)來散熱的(de)。板子四周都有沉金(jīn),既能加強(qiáng)了板子的平整度,而且也保(bǎo)證了板子良好(hǎo)的接地。板子的厚度達到了2mm,剛(gāng)度非常好(hǎo),雙手使勁掰也沒有絲毫變形。

 

 

  這是M262的輸入輸出模(mó)塊電路板,有I/O輸入輸出,編碼器接口以及擴展接口,整個板(bǎn)子和(hé)主板一樣,設計(jì)的十分規整,做工(gōng)考究。

 

 

  這是電源模塊。支持24V直流供(gòng)電,同時帶一個常(cháng)開的看門狗(gǒu)信號。在(zài)這塊板上最明顯的是有2個大(dà)電容,而且用了多塊發泡膠進行了抗(kàng)震加固。這是用來做電源(yuán)濾波的鋁電解電容,規格是35V、1500μf。

 

 

  圖片這是停止開關和SD卡、mini USB接(jiē)口模(mó)塊。在這裏最明(míng)顯的是有一(yī)個藍色的超級電容(supercapacitor),這是在PLC突然斷電(diàn)的時候給PLC繼續(xù)供電以保持數據不會丟失和維(wéi)持時鍾用的。以前往往是用電池來作為備用電源的,現在用超級電容更穩健可靠。

 

 

  這是通信網絡的電路板,共有3個以太網口,其(qí)中最右邊的同時支持Sercos實時(shí)運動控製總線。在右小角還有一個(gè)黑色的PULSE公司HX5008千兆工業級網(wǎng)絡濾(lǜ)波器,在其背麵是一個千兆網絡擴展(zhǎn)口。

 

最後(hòu)進行一下總結

  從這次施耐德電氣(qì)的Modicon M262內部(bù)解(jiě)剖來看,PLC作為工業自動化領域重(chóng)要的控製設備(bèi),無論是內部結構設(shè)計、電路板材的做(zuò)工,還是(shì)電子器件(jiàn)的選用都遵循(xún)了控製器穩定性和可靠性作為第一重要的原則。再加上PLC可重複編程、免去人工重新布(bù)線或重(chóng)新連接硬件的特性,使(shǐ)得PLC從誕生伊始就成為了離散控製的首(shǒu)選。

  當然,回到這次拆解的Modicon M262控製器本身,無論是做工還是CPU、存儲器等(děng)部件的選用都是十分高端和領(lǐng)先的,高性能處理器、大內存、高帶寬通信網絡、低功耗,這都代表著當前PLC的發展趨勢。

 

本文來源於網絡,版權歸原作者所有。

 

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