由于PLC又常见又可靠,在工业自动化领域中不可或缺,以是现在无论是IT还是OT的人对PLC都充满好奇,为何它能这么“牛”,在很多场合都无可替代?
本日,为了揭开PLC的神秘面纱,
这便是这次要解剖的施耐德电气最新PLC——Modicon M262,和Iphone手机大小类似,兼具逻辑掌握和运动掌握功能,还具有直接上云等物联网特性。
在正式开始解剖之前,先来回顾一下PLC的基本组成。常日PLC由CPU、电源、输入电路、输出电路、存储器和通信接口电路等六大部分组成,事理图如下所示:

大略理解,PLC就像一台小型的电脑,CPU卖力处理数据,包括逻辑的运算、计时、计数、算数运算和传送、通信联网,对体例的程序进行编译、实行命令,把结果传送到输出端。PLC的内存(存储器)包括两部分,一个是存放系统程序的ROM,这个只读存储器里的内容PLC出厂前已将其固化,用户不能变动,另一个是存放用户程序和事情状态数据的可读写RAM存储器。
然后还有输入输出单元以及I/O扩展接口,这些是卖力和外部设备连接的。末了还有一个电源模块,将外部的输入电源经由处理后,转化成PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路事情所须要的直流电源,例如24V。
下面,重点来了,
PLC内部究竟有哪些设计,
使得它自出身之日起就受到掌握工程师的青睐呢?
比较其他掌握设备,PLC最大的特点是即坚固、大略、可靠、耐用,以是PLC在处理器和内存的选用、PCB板电路排布、电源单元和通信回路设计、以及构造设计等方面都要屈服这些特点。可以说,一个PLC是否能够长期稳定可靠的运行就决定了其品质的好坏。以是,我们紧张来看PLC的可靠性方面是怎么设计的。
首先,我们把M262翻过来,可以看到底部有4个螺钉,不过是内六角的,常见的一字和十字螺丝刀无法拧开,这也可以避免一些人随意打开PLC。我们用专门的内六角螺丝刀轻松拧开了4个螺钉。
不过,虽然4个螺钉都拧下来了,但M262的底盖和上盖之间仍旧用一圈卡扣牢牢固定在一起。只能用一字螺丝刀一个个顶进去然后用力掰开底盖。
一圈的卡扣都逐一松开后,就顺利分开底盖和上盖了。
打开后盖后,就可以看到M262的主板背面了,采取的绿色的PCB板,做工精良,颜色均匀,表面光滑、平整,没有任何气味。密密麻麻的焊点支配整洁,而且做过专门的固定处理,不像普通商业电脑主板那样都有毛刺,摸上去一点也不剌手。特殊值得一提的是,上盖内侧附有一个不锈钢薄板,其上有2个卡扣供轨道安装时利用,这一整张不锈钢板不仅可以防止灰尘等进入PLC,而且可以很好的屏蔽EMI电磁滋扰,这一点对PLC稳定性来说十分主要,一会打开上盖会看到同样的设计。
打开底盖后,就可以直接取下上盖了。取下之后,可以看到PLC上面和两个侧面都同样用一块薄钢板包着,这样,除了用于散热的两个侧面外,PLC的4个面都有屏蔽EMI设计了。
下面把M262上面的屏蔽钢板拆下来,这块钢板是通过编码器接口边上的两个外六角螺柱和中间两侧的两个内六角螺钉固定的,须要用外六角螺丝刀或者尖嘴钳来拧开。拧开这4个螺钉后,就可以取下屏蔽罩,M262的庐山真面孔就全暴露在我们的面前了。
我们可以看到,全体M262设计的十分紧凑、规整。采取了模块化构造,易于实现分布式的配置,共由一块主板和4块立式扩展板组成,5块板通过一个金属框架固定,构造坚固,抗震撼冲击性能很强。4块扩展板依次为网络通信模块、输入和SD存储卡模块、电源模块和输入模块。
我们可以直接从底部拔出M262的主板。主板上可以看到一个硕大的铝制散热片,下面是这个PLC的CPU,在PLC中当然绝不会利用风扇来散热的。板子四周都有沉金,既能加强了板子的平整度,而且也担保了板子良好的接地。板子的厚度达到了2mm,刚度非常好,双手使劲掰也没有丝毫变形。
这是M262的输入输出模块电路板,有I/O输入输出,编码器接口以及扩展接口,全体板子和主板一样,设计的十分规整,做工讲求。
这是电源模块。支持24V直流供电,同时带一个常开的看门狗旗子暗记。在这块板上最明显的是有2个大电容,而且用了多块发泡胶进行了抗震加固。这是用来做电源滤波的铝电解电容,规格是35V、1500μf。
这是停滞开关和SD卡、mini USB接口模块。在这里最明显的是有一个蓝色的超级电容(supercapacitor),这是在PLC溘然断电的时候给PLC连续供电以保持数据不会丢失和坚持时钟用的。以前往往是用电池来作为备用电源的,现在用超级电容更稳健可靠。
这是通信网络的电路板,共有3个以太网口,个中最右边的同时支持Sercos实时运动掌握总线。在右小角还有一个玄色的PULSE公司HX5008千兆工业级网络滤波器,在厥后头是一个千兆网络扩展口。
最后进行一下总结从这次施耐德电气的Modicon M262内部解剖来看,PLC作为工业自动化领域主要的掌握设备,无论是内部构造设计、电路板材的做工,还是电子器件的选用都遵照了掌握器稳定性和可靠性作为第一主要的原则。再加上PLC可重复编程、免去人工重新布线或重新连接硬件的特性,使得PLC从出身伊始就成为了离散掌握的首选。
当然,回到这次拆解的Modicon M262掌握器本身,无论是做工还是CPU、存储器等部件的选用都是十分高端和领先的,高性能处理器、大内存、高带宽通信网络、低功耗,这都代表着当前PLC的发展趋势。