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PLC在工業(yè)控制自動(dòng)化中有著廣泛的應(yīng)用，那你是否想過？工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)為何要用PLC？我們平時(shí)接觸的基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)不香嗎？
事實(shí)上，PLC就是一種嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品，但是與一般嵌入式系統(tǒng)不同的是什么呢？本期將通過拆解一個(gè)松下的PLC來尋找答案。如下圖所示，這是我花了幾百大洋在某魚上淘回來的，從型號(hào)來看，是松下FP-X系列 C60R規(guī)格，屬于繼電器輸出型PLC，輸入有32點(diǎn)，繼電器輸出28點(diǎn)，支持100～240V交流電供電。
拆解
拆解完如下圖所示，PLC的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)非常清晰，從左到右分別是主控板、IO口板以及電源板。
- 主控板
主控芯片為NEC的32位微控制器（UPD70F3107AG），旁邊則是賽普拉斯的SARM（CY62147EV30LL）以及SST的Flash，微控制器、運(yùn)存、存儲(chǔ)這3者組成了最基本的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
功能上，4個(gè)黃色旋鈕電位器，生銹的USB通信接口采用芯科科技的USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)芯片（CP2102），這在很多MCU開發(fā)板上都有；旁邊是ADI的高速、雙通道RS232接口（ADM3202），對(duì)應(yīng)的是發(fā)霉的RS232接口，鬼知道這個(gè)PLC曾經(jīng)經(jīng)歷了什么，從這我們也可以看出為什么PLC對(duì)可靠性要求極高，它的工作環(huán)境實(shí)在惡劣了。
還有一些剩下的芯片都被德州儀器包場(chǎng)了：
德州儀器三態(tài)輸出的 8 位移位寄存器（SN74LV595A）；
德州儀器三態(tài)輸出的 8 通道緩沖器（SN74LV541A）；
德州儀器的16位施密特反相器（SN74LV14A）；
德州儀器的差分收發(fā)器（SN65LBC176A）；
德州儀器的TTL 兼容型 CMOS 輸入的 4 通道、2 輸入與門（SN74HCT08）。
- IO口板
IO口板主要是輸入輸出的電路，IO口板上面一排是輸入端子，下面這一排是輸出端子。在輸入端使用了光耦隔離，在背面一排，8個(gè)器件都是NEC的光耦（PS2805-4），因?yàn)槭褂霉怦顣?huì)影響到信號(hào)觸發(fā)時(shí)間，所以采用了TI的施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形和波形翻轉(zhuǎn)，增加驅(qū)動(dòng)能力。
在輸出端的話使用的是繼電器驅(qū)動(dòng)，繼電器是松下自家的電磁繼電器產(chǎn)品（PA1a-24V APA3312），總共28個(gè)，對(duì)應(yīng)28點(diǎn)輸出。旁邊有兩顆用于電壓檢測(cè)、系統(tǒng)復(fù)位的IC（MITSUBISHI M51957B），剩下的是電源芯片，一顆羅姆半導(dǎo)體降壓轉(zhuǎn)換器（BD9701FP），一顆德州儀器的LDO（LMS8117AMP-3.3）。
看完主控制板和IO口板，最大的感受是，德州儀器的器件真多，從這里我們也能看出TI在這方面的優(yōu)勢(shì)。
- 電源板
剩下的是一個(gè)100~240VAC輸入，24輸出的電源模塊，就不繼續(xù)拆解了。
所以整個(gè)松下PLC的BOM如下：
| 廠商 | 型號(hào) | 說明 |
| 德州儀器 | SN74LV595A | 具有三態(tài)輸出的 8 位移位寄存器 |
| 德州儀器 | SN74LV541A | 具有三態(tài)輸出的 8 通道、2V 至 5.5V 緩沖器 |
| 德州儀器 | SN65LBC176A | 差分收發(fā)器 |
| 德州儀器 | SN74LV14A | 16位施密特反相器 |
| 德州儀器 | SN74HCT08 | 具有 TTL 兼容型 CMOS 輸入的 4 通道、2 輸入與門 |
| 德州儀器 | SN74LV374 | 具有三態(tài)輸出的八路邊沿觸發(fā)式 D 型觸發(fā)器 |
| 德州儀器 | LMS8117AMP-3.3 | LDO |
| 德州儀器 | SN74LV138A | 3 線至 8 線解碼器/多路解復(fù)用器 |
| 德州儀器 | SN74LV125A | 具有三態(tài)輸出的 4 通道、2V 至 5.5V 緩沖器 |
| 德州儀器 | SN74LV08A | 4 通道、2 輸入、2V 至 5.5V 與門 |
| SST | SST39VF040-70-4I | Flash |
| 賽普拉斯 | CY62147EV30LL | SRAM |
| 芯科科技 | CP2102 | USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng) |
| ADI | ADM3202 | 高速、雙通道RS232接口 |
| 松下 | PA1a-24V APA3312 | 電磁繼電器 |
| MITSUBISHI | M51957B | 電壓檢測(cè)/系統(tǒng)復(fù)位IC |
| NEC | PS2805-4 | 光耦 |
| NEC | UPD70F3107AG | 32位微控制器 |
| 羅姆 | BD9701FP | 降壓轉(zhuǎn)化器 |
小結(jié)
拆解完松下的這個(gè)PLC，同時(shí)我也對(duì)比了之前拆解的國(guó)產(chǎn)PLC（國(guó)產(chǎn)PLC拆解），你猜有什么不同？
事實(shí)上無論是硬件還是結(jié)構(gòu)，出奇的相似。硬件上兩者基本都是國(guó)外半導(dǎo)體廠商的器件，結(jié)構(gòu)上都是3部分組成：主控板、IO口板、電源板。非要追究不同的話可能是軟實(shí)力方面，比如所用的軟件易用性。正如我一開始提到的，PLC也有自己的生態(tài)，尤其是全球一些知名的PLC的廠家，比如西門子、三菱、松下等等，已經(jīng)做好了PLC硬件和軟件的功能，也優(yōu)化好了像EMC這些客戶頭痛的問題，并且PLC的編程語言相對(duì)簡(jiǎn)單，甚至還有模塊化的編程語言，這樣提供給PLC工程師使用，降低了從0到1的難度。更何況，PLC配有多種開關(guān)量、模擬量等輸入輸出以及通信擴(kuò)展模塊，方便靈活擴(kuò)展適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境和應(yīng)用，這也是與一般定制化的嵌入式系統(tǒng)所不同，你get到了嗎？
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