众所周知,PLC的硬件稳定性可以说是相当nice,所以我一直想拆解一下PLC,重点学习一下接口设计。但是由于PLC的价格过于昂贵,即便是拆下来的尸体也很贵而且很难买到,但是所幸这次我一个朋友收了一些欧姆龙PLC,于是我花200买了一台回来,拆解看看。

这里有这个PLC的硬件信息。型号是CP1L-L20DR-A,这是一个CPU模块,交流供电、输入接口和输出接口都是24V电压等级。

这是交流供电输入和12路输入接口。

这是8ch输出接口。

顶面的盖子打开之后,还有USB接口、DIP开关、电池槽等等。

右边的盖子打开之后可以看到一个牛角座连接器。

正面中间的盖子扣开之后可以看到电路板上的芯片和一个立式连接器。

这是数据手册中的说明。

这个PLC拆解非常简单,没有任何螺丝需要拆解,全是ABS外壳通过合理的卡扣设计来进行装配。

这个前面板的电路板。

这个板子也是通过外壳上的卡扣进行固定。

拿下来的板子,密度还可以,电池接口、DIP开关、电位器、USB连接器等都在这个板子上。

来自ST的M29DW323DB70N6,32Mbit的并口Nor Flash。

RMLV0416EGSB,这是来自瑞萨的4Mbit SRAM。

来自东芝的74LCX32FT,是一款CMOS二输入或门。而74LCX244FT,同样来自于东芝,是一款CMOS八进制总线缓冲器。

板载有一颗32.768KHz晶振,板子边缘有一颗来自TI的LM2904DR,这是一个数双通道运算放大器。

板子上采用了大量来自东芝的逻辑芯片用来做非门、接口防护缓冲等等。比如74LCX244FT、74LCX04FT、74LCX125FT、74LCX08FT等等。

这应该是主控芯片,看丝印有OMRON的标识,有可能是欧姆龙自己的芯片。

看完主控板,再看看接口板和电源板。这两个板子之间通过两根线束连接。

去掉接口板之后,先看看电源板。

电源板依然是通过外壳上的卡扣来卡住板子。

这是卡扣的特写,以后3D打印外壳也可以尝试这种固定板子的方式。

电源板全貌,很显然采用了单面板。

但是对于控制部分的电路,则单独使用了一个双面板角焊在电源板一侧。

从电源板背面看,右边这根线束是交流输入线。因为供电是从接口板上进来的,所以需要通过线束连接到这个电源板上。左边的自然就是5V和24V的直流电源输出了。

整流桥。

输入电容采用400V68uF的电解电容。

输出端的5V滤波电容采用了10V耐压1500uF的电解电容。

这里还有一颗10V1500uF的电解电容,不过这个是矮胖子,刚才那个是高瘦子。

这是IO板的背面。

输入IO端子进来之后都串有1206封装的3K和4.7K电阻。

其实这部分电路原理不用自己研究,因为在数据手册里都有原理图,直接照着看就可以了。这里有三种不同的输入电路,分别是高速计数器输入、中断输入、普通输入。三种的原理图是有一定差异的。

这是串联电阻之后的光耦电路,上面的4.3K电阻居然用了蓝色的高精度电阻,恕我眼拙,从原理图里没看到这个用高精度电阻的必要性。

下面还有电路对应的性能参数。比如这个高速输入的边沿和最小脉宽等等。这些电路的健壮性是毋庸置疑的,我们在做一些设计的时候是可以直接复制粘贴的。

低速的输出IO怎么做的?自然是用继电器啊,简单粗暴隔离度高。

这是输出接口电路的原理图。

当然,对于不同的CPU模块,输出也有不同的配置,这里有些晶体管输出电路的原理图。对应的,也有这些电路输出的波形参数,这里不再截图。有需要的可以去下载这些PLC模块的数据手册查阅。

回头抽时间一定要仔细研究一下这些电路。

今天的拆解就到这里,简单总结一下,这个CPU模块总共分三个板子,一个电源板负责为系统供电、一个主控板负责实现PLC的CPU功能、一个IO板负责实现IO采集与输出,这样的分割简单且合理。另外,IO板的原理图、物料选型、布局布线都是非常值得学习和借鉴的。这个后续我会配合文档来仔细学习推敲一番。从结构设计上看,整个模块未采用一颗螺丝,全部使用外壳上的卡扣设计来固定电路板、和外壳,对我这种结构设计的外行来说,也是有一定参考学习价值的。
总的来说,这200块花得很值了。以后有机会了再拆拆西门子和汇川的PLC。
