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施耐德PLC內部拆解(jiě)

發布日期:2021-08-27 09:29:02   來源:行業動態   瀏覽量:

 

  PLC,可編(biān)程(chéng)邏輯控製器,是工業自動化(huà)中最常用的(de)控製器,也是電氣自動化工程師最為熟悉的自動化產品。如今隨著邊緣計算的興起,PLC這樣的本(běn)地控製設備顯得更加重(chóng)要。

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

  今天,為了(le)揭開PLC的神秘麵紗,小編特意拿今年剛剛發布的(de)施耐德電氣Modicon M262來做一個內部拆解,看看這(zhè)個代表最先進技術的PLC究(jiū)竟有哪些特殊的設計,為何既能做到性能優異(yì)又能做得超級穩定可(kě)靠的?

 

先來說一下Modicon M262這個PLC

  說到PLC,可能有人(rén)會問這是誰發(fā)明的。其實,PLC就(jiù)是這個Modicon(莫迪康)公司在50多年前發明的,後來Modicon被施耐德電氣收購,成為(wéi)施耐德電氣(qì)的PLC品牌。Modicon M262是施耐德電氣繼M580、M340、M241等大中小型PLC之後發布的(de)一款集邏輯控製和運動控製於一體的PLC,不但性能(néng)優異,而且還具有直接上雲等物聯(lián)網的功能,可謂是當前新一代PLC的代表之作。所(suǒ)以看看這樣的一個PLC的內部設計(jì)也更能讓你對PLC有最新的認識(shí)。

 

圖片

  這就是這次要解剖的施耐德電氣(qì)最新(xīn)PLC——Modicon M262,和iphoness手機大小類似,兼具邏(luó)輯控製和運動控製功能,還具有直接(jiē)上雲等物聯(lián)網特性。

 

再來(lái)了解一下PLC的(de)基本組成(chéng)

  在正式開始(shǐ)解剖之前,先來回顧一下PLC的基本組成。通常PLC由CPU、電源、輸(shū)入電路、輸出電路、存儲器和通信接口電(diàn)路等六大部分組成,原理圖如下所示:

 

圖片

 

  簡單理解,PLC就像(xiàng)一台小型的電腦,CPU負責處理(lǐ)數據,包括邏輯的運算、計時、計數、算數運算和傳送、通信聯網,對編製的程序進行編譯、執行命(mìng)令,把結果(guǒ)傳送到輸出端。PLC的內存(存儲器)包括兩部分(fèn),一個是(shì)存放係統程序的ROM,這個隻(zhī)讀存儲器裏的內容PLC出廠前已(yǐ)將其固化,用戶(hù)不能更改,另一個是存放用(yòng)戶程序和工作狀態數據的可讀寫RAM存儲器。

  然後還有(yǒu)輸入輸出單元以及I/O擴展接口(kǒu),這些是負責和外部設備連接的。最後還有一個電源模塊(kuài),將外部的輸入電(diàn)源經過處理(lǐ)後,轉化(huà)成PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工(gōng)作所(suǒ)需要的直流(liú)電(diàn)源,例如(rú)24V。

                                                                                                                                    

下麵,重(chóng)點來(lái)了,

PLC內(nèi)部究竟有哪些設計,

使得它自誕生之日起(qǐ)就受到控製工程師的青睞呢(ne)?

                                                                                   

圖片  相比其他控製設備,PLC最大的特點是即堅固(gù)、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(xìn)回路設計、以(yǐ)及結構設計等方麵都要遵從這些特點。可以說,一個PLC是否能(néng)夠長期穩定可靠的運行就決定了其品質(zhì)的好壞。所以(yǐ),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(bǎ)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(shí)字螺絲刀無法擰(nǐng)開,這(zhè)也(yě)可以避免一些人隨意打(dǎ)開PLC。我們用專(zhuān)門的內六角螺絲刀輕鬆擰開(kāi)了4個螺釘(dìng)。

 

 

  圖片不過(guò),雖然4個螺釘都擰(nǐng)下來了,但M262的底蓋和上(shàng)蓋之間仍然(rán)用(yòng)一圈卡扣緊緊固(gù)定在一起。隻能用一字螺(luó)絲刀一個(gè)個頂進去然後(hòu)用力掰開底蓋。

 

 

  圖片一圈的卡扣都(dōu)一一鬆開後,就順利分(fèn)開底(dǐ)蓋和上蓋了。

 

 

  打開後蓋(gài)後,就可以看到M262的主板背麵了,采用的綠(lǜ)色的PCB板,做工精良,顏色均勻(yún),表麵光滑、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(lǐ),不像普通商業(yè)電腦主板那樣(yàng)都有(yǒu)毛刺,摸上去一點也不剌手。特別值得一提的(de)是,上蓋(gài)內側附(fù)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(bǎn)不僅可以防止灰塵等進(jìn)入PLC,而且可以很好的屏蔽EMI電磁幹擾(rǎo),這一點對(duì)PLC穩定性來說十分重要(yào),一會打開(kāi)上(shàng)蓋會看到同樣的(de)設計。

 

 

圖片  打開底蓋後,就可以(yǐ)直接取下上蓋了。取下(xià)之後,可以看到PLC上麵和兩個側麵都同樣(yàng)用一塊(kuài)薄(báo)鋼板包著(zhe),這樣(yàng),除了用於散熱的(de)兩個(gè)側麵外,PLC的4個麵都(dōu)有屏蔽(bì)EMI設計了。

 

 

  下麵把M262上麵(miàn)的屏蔽鋼板拆下來,這塊鋼(gāng)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(jiǎo)螺釘固(gù)定的(de),需要用外六(liù)角(jiǎo)螺絲刀或者尖嘴鉗來擰開。擰開這4個螺釘後,就可以取下屏蔽罩,M262的廬山真麵目就(jiù)全暴露在我們的眼前了(le)。

 

 

  圖片我們可以看到,整個(gè)M262設計的十分(fèn)緊湊、規整。采用了模塊化(huà)結構,易於實現分布式的配置,共由一塊主板和4塊立式擴展板組成,5塊板通(tōng)過一個金屬框(kuàng)架固定,結構堅固,抗震動衝擊(jī)性能(néng)很(hěn)強。4塊擴(kuò)展板依次為網絡通信模塊、輸入(rù)和SD存儲卡模塊、電(diàn)源(yuán)模塊和(hé)輸入模塊。

  我們可以(yǐ)直接(jiē)從底部拔出M262的(de)主板。主(zhǔ)板上可以看到(dào)一個碩(shuò)大的鋁製散熱片,下麵是這個PLC的CPU,在PLC中(zhōng)當然絕不(bú)會使用風扇來散熱的。板子四周都有沉金,既能加強了板子(zǐ)的平整度,而且也保(bǎo)證了板子良好的接地。板(bǎn)子的(de)厚度達到了2mm,剛度非常好,雙手使勁掰也沒有絲毫變形。

 

 

  這(zhè)是M262的輸入輸出模塊電(diàn)路(lù)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(de)十分規整,做(zuò)工考究。

 

 

  這是電源模塊。支持24V直流供電,同時帶一個常開的看門狗信號。在這(zhè)塊(kuài)板上最明顯的是有2個大電容,而且用了多塊發(fā)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。

 

 

  圖片這是停止(zhǐ)開關和SD卡、mini USB接口模塊。在這裏最明顯的是有一個藍色的超(chāo)級(jí)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(shī)和(hé)維持時鍾用的。以前往往是(shì)用電池來作為(wéi)備用電源的,現在(zài)用超級電容更(gèng)穩健可靠。

 

 

  這是通信網絡的電路板,共有3個以太網口,其中最右邊的同時支持Sercos實時運動控製(zhì)總線。在右小角還有一個黑色的PULSE公司HX5008千兆工業級(jí)網絡濾波器,在其背麵是一個千兆網絡擴展口。

 

最後進(jìn)行一下總結

  從這次施耐德電氣的Modicon M262內部解剖來看,PLC作(zuò)為工業自動化(huà)領(lǐng)域重要的控製(zhì)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製器(qì)穩定性和可靠性作為第一重(chóng)要的原則。再加上PLC可(kě)重複(fù)編程、免去人工重新布(bù)線或重新連接(jiē)硬(yìng)件的特(tè)性(xìng),使得PLC從誕生伊始就成為了離散控製的首選。

  當然,回到這次拆(chāi)解的Modicon M262控製(zhì)器本身(shēn),無論(lùn)是做(zuò)工(gōng)還是CPU、存(cún)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(gāo)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(yuán)於網絡,版權歸原作者所(suǒ)有。

 

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