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                        施耐德PLC內部解析

                        發布時間:2021-05-07 08:58:05         發布人:循環泵
                              循環水泵使用中,控制柜系統是不可少的,對于元器件選用,施耐德內部有哪些呢,由于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都充滿好奇,為何它能這么“牛”,在很多場合都無可替代?為了揭開PLC的神秘面紗,特意拿施耐德電氣Modicon M262來做一個內部拆解,看看這個代表先進技術的PLC究竟有哪些特殊的設計,為何既能做到性能優異又能做得超級穩定可靠的?
                        泵
                        1、先來說一下Modicon M262
                              說到PLC,可能有人會問這是誰發明的。其實,PLC就是這個Modicon(莫迪康)公司在50多年前發明的,后來Modicon被施耐德電氣收購,成為施耐德電氣的PLC品牌。Modicon M262是施耐德電氣繼M580、M340、M241等大中小型PLC之后發布的一款集邏輯控制和運動控制于一體的PLC,不但性能優異,而且還具有直接上云等物聯網的功能,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對PLC有新的認識。

                        這就是這次要解剖的施耐德電氣新PLC——Modicon M262,和Iphone手機大小類似,兼具邏輯控制和運動控制功能,還具有直接上云等物聯網特性。
                        2、再來了解一下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。通常PLC由CPU、電源、輸入電路、輸出電路、存儲器和通信接口電路等六大部分組成,簡單理解,PLC就像一臺小型的電腦,CPU負責處理數據,包括邏輯的運算、計時、計數、算數運算和傳送、通信聯網,對編制的程序進行編譯、執行命令,把結果傳送到輸出端。PLC的內存(存儲器)包括兩部分,一個是存放系統程序的ROM,這個只讀存儲器里的內容PLC出廠前已將其固化,用戶不能更改,另一個是存放用戶程序和工作狀態數據的可讀寫RAM存儲器。
                        然后還有輸入輸出單元以及I/O擴展接口,這些是負責和外部設備連接的。后還有一個電源模塊,將外部的輸入電源經過處理后,轉化成PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內部電路工作所需要的直流電源,例如24V。

                        3、PLC內部究竟有哪些設計,使得它自誕生之日起就受到控制工程師的青睞呢?
                            相比其他控制設備,PLC大的特點是即堅固、簡單、可靠、耐用,所以PLC在處理器和內存的選用、PCB板電路排布、電源單元和通信回路設計、以及結構設計等方面都要遵從這些特點??梢哉f,一個PLC是否能夠長期穩定可靠的運行就決定了其品質的好壞。所以,我們主要來看PLC的可靠性方面是怎么設計的。
                        首先,我們把M262翻過來,可以看到底部有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,這也可以避免一些人隨意打開PLC。我們用專門的內六角螺絲刀輕松擰開了4個螺釘。
                            不過,雖然4個螺釘都擰下來了,但M262的底蓋和上蓋之間仍然用一圈卡扣緊緊固定在一起。只能用一字螺絲刀一個個頂進去然后用力掰開底蓋。
                             一圈的卡扣都一一松開后,就順利分開底蓋和上蓋了。打開后蓋后,就可以看到M262的主板背面了,采用的綠色的PCB板,做工精良,顏色均勻,表面光滑、平整,沒有任何氣味。密密麻麻的焊點布置整齊,而且做過專門的固定處理,不像普通商業電腦主板那樣都有毛刺,摸上去一點也不剌手。特別值得一提的是,上蓋內側附有一個不銹鋼薄板,其上有2個卡扣供軌道安裝時使用,這一整張不銹鋼板不僅可以防止灰塵等進入PLC,而且可以很好的屏蔽EMI電磁干擾,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。
                            打開底蓋后,就可以直接取下上蓋了。取下之后,可以看到PLC上面和兩個側面都同樣用一塊薄鋼板包著,這樣,除了用于散熱的兩個側面外,PLC的4個面都有屏蔽EMI設計了。
                            下面把M262上面的屏蔽鋼板拆下來,這塊鋼板是通過編碼器接口邊上的兩個外六角螺柱和中間兩側的兩個內六角螺釘固定的,需要用外六角螺絲刀或者尖嘴鉗來擰開。擰開這4個螺釘后,就可以取下屏蔽罩,M262的廬山真面目就全暴露在我們的眼前了。我們可以看到,整個M262設計的十分緊湊、規整。采用了模塊化結構,易于實現分布式的配置,共由一塊主板和4塊立式擴展板組成,5塊板通過一個金屬框架固定,結構堅固,抗震動沖擊性能很強。4塊擴展板依次為網絡通信模塊、輸入和SD存儲卡模塊、電源模塊和輸入模塊。
                            我們可以直接從底部拔出M262的主板。主板上可以看到一個碩大的鋁制散熱片,下面是這個PLC的CPU,在PLC中當然絕不會使用風扇來散熱的。板子四周都有沉金,既能加強了板子的平整度,而且也保證了板子良好的接地。板子的厚度達到了2mm,剛度非常好,雙手使勁掰也沒有絲毫變形。
                             M262的輸入輸出模塊電路板,有I/O輸入輸出,編碼器接口以及擴展接口,整個板子和主板一樣,設計的十分規整,做工考究。
                           電源模塊。支持24V直流供電,同時帶一個常開的看門狗信號。在這塊板上明顯的是有2個大電容,而且用了多塊發泡膠進行了抗震加固。這是用來做電源濾波的鋁電解電容,規格是35V、1500μf。
                            停止開關和SD卡、mini USB接口模塊。在這里明顯的是有一個藍色的超級電容(supercapacitor),這是在PLC突然斷電的時候給PLC繼續供電以保持數據不會丟失和維持時鐘用的。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。
                            通信網絡的電路板,共有3個以太網口,其中右邊的同時支持Sercos實時運動控制總線。在右小角還有一個黑色的PULSE公司HX5008千兆工業級網絡濾波器,在其背面是一個千兆網絡擴展口。
                             從這次施耐德電氣的Modicon M262內部解剖來看,PLC作為工業自動化領域重要的控制設備,無論是內部結構設計、電路板材的做工,還是電子器件的選用都遵循了控制器穩定性和可靠性作為第一重要的原則。再加上PLC可重復編程、免去人工重新布線或重新連接硬件的特性,使得PLC從誕生伊始就成為了離散控制子之選。
                        當然,回到這次拆解的Modicon M262控制器本身,無論是做工還是CPU、存儲器等部件的選用都是十分高端和領先的,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。
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