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臺(tái)達(dá) EtherCAT 控制器 MH2 拆解淺析

時(shí)間:2021-04-12 13:36:36來源: 智造商

導(dǎo)語:?提到 EtherCAT 主站控制器,大家首先想到的一定會(huì)是 Beckhoff 家的 IPC 或者其 CX 系列嵌入式控制器了。但事實(shí)上,我們知道,隨著這些年 EtherCAT 技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用普及,目前市面上可供選擇的 EtherCAT 主站產(chǎn)品其實(shí)還有很多。本期,就和大伙來拆解一款來自 DELTA 臺(tái)達(dá)自動(dòng)化的工業(yè)控制器 MH2。

臺(tái)達(dá) EtherCAT

  從官方的產(chǎn)品定位看,MH2 屬于 DELTA 臺(tái)達(dá)自動(dòng)化旗下基于 PC 的總線應(yīng)用架構(gòu)中一款集成 EtherCAT 協(xié)議接口的自動(dòng)化控制器,搭載 Intel Celeron J1900 2.4GHz 四核處理器和 AMI BIOS 底層操作系統(tǒng),軟件架構(gòu)為基于 Window 10 IoT 通過 CODESYS 擴(kuò)展的 RTE 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng);內(nèi)存配備 4GB DDR3L-1333 存儲(chǔ)器和 128 kB MRAM 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器,集成 USB 端口、串行通訊端口、Gbps 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)端口及 PCI/PCIe 擴(kuò)展端口,搭配 CFast 卡、SD 卡、SSD、M.2 SSD 等儲(chǔ)存裝置。

MH2 控制器

  打開這款 MH2 控制器右側(cè)的金屬蓋板,可以看到,其內(nèi)部為兩層 PCB 板層疊的結(jié)構(gòu),整體安裝布置在控制器左側(cè)(上圖底部)的外殼散熱板上。圖中上層(也就是控制器右側(cè))的 PCB 板主要是動(dòng)力電源和 I/O 部分的回路,下層(也就是控制器左側(cè))的板子則主要用于部署 CPU 處理器、存儲(chǔ)、通訊…等用途的芯片。

控制器右側(cè)

  近距離觀察上層(控制器右側(cè))的 PCB 板,注意到在上圖中部左側(cè) 處有一塊 FPGA 的芯片,用于擴(kuò)展高速 I/O,其左側(cè) 處配套了一片 SDRAM,左側(cè)下方處是一個(gè) 32G ssd 固態(tài)硬盤存儲(chǔ)器。僅以這個(gè)配置來看,DELTA 為了這款產(chǎn)品還是比較舍得花錢的。右下角 處,目測(cè)為 I/O 輸入輸出放大回路區(qū)域,包括隔離保護(hù)用的光耦。

元件之間的線路連接

  這層板子的反面總體來說比較簡(jiǎn)單,主要是各種元件之間的線路連接。右上角 處為和另外一層 PCB 板連接的插槽;中間左側(cè) 處為一塊 PCIe 千兆以太網(wǎng)通訊芯片,用的是 intel 的 I210AT,其輸出實(shí)際上就是控制器右側(cè)的那個(gè) EtherCAT 接口。從目前掌握的信息看,MH2 的這個(gè)以太網(wǎng)端口基本上是在固件層面已經(jīng)定義好了的,用戶如果需要使用 EtherCAT,那么就只能連這個(gè)端口。

 PCB 板

  再來看另一層 PCB 板,左上角是與上層 PCB 板連接的電源處理回路,右上角 處有 4 塊小芯片應(yīng)該是內(nèi)存顆粒;中間下方 處有另外兩顆 PCIe 千兆以太網(wǎng)芯片,用的同樣也是 intel 的 I210AT,它們的輸出是 MH2 控制器正面左側(cè)的一對(duì)以太網(wǎng) GLAN 端口。這兩個(gè)普通以太網(wǎng)口,用戶是可以選擇跑 Modbus/TCP 或者 TCP/IP 的。

  這層板子的反面是緊靠在控制器左側(cè)外殼的散熱板內(nèi)壁上的,此處我們沒有再做進(jìn)一步的拆解,目測(cè)主 CPU 和內(nèi)存的芯片應(yīng)該都是在這里的。

  有關(guān)這款控制器的性能,有集成商朋友入手上機(jī)實(shí)測(cè)后反饋稱,MH2 的軸循環(huán)周期基本上 16 軸 1ms 是極限,偶然會(huì)有不穩(wěn)定現(xiàn)象,應(yīng)用復(fù)雜的話,建議設(shè)定為 2ms 會(huì)較為穩(wěn)妥;另外,在控制通訊方面,我們目前還沒有查到這款控制器的抖動(dòng)數(shù)據(jù),但目測(cè)它的性能極限基本也就是 16 軸,如果要跑凸輪功能的話,循環(huán)控制周期需要 1ms 以上,才比較穩(wěn)定。

MH2 的設(shè)計(jì)

  總的來說,這款 MH2 的設(shè)計(jì)還是比較中規(guī)中矩的,但從硬件的結(jié)構(gòu)布局和一些細(xì)節(jié),能夠看出 DELTA 方面在產(chǎn)品制造的經(jīng)濟(jì)性上還是花了不少心思的,比如:

  沒有看出有比較刻意的緊湊化設(shè)計(jì),但元器件布局在兩層 PCB 板上的利用率還是相當(dāng)可以的;

  產(chǎn)品外殼沒有上 CNC,也未單獨(dú)開模加工,而是由金屬板筋折彎制成的;

  散熱片也只采用了標(biāo)準(zhǔn)件,并沒有做特殊加工;

  …

  據(jù)我了解,在配置接近的控制器產(chǎn)品中,這款 MH2 的價(jià)格還是蠻有競(jìng)爭(zhēng)力的,相信這與它的設(shè)計(jì)應(yīng)該不無關(guān)系。

標(biāo)簽: EtherCAT

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