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臺達 EtherCAT 控制器 MH2 拆解淺析

時間:2021-04-12 13:36:36來源: 智造商

導語:?提到 EtherCAT 主站控制器,大家首先想到的一定會是 Beckhoff 家的 IPC 或者其 CX 系列嵌入式控制器了。但事實上,我們知道,隨著這些年 EtherCAT 技術在各行業的應用普及,目前市面上可供選擇的 EtherCAT 主站產品其實還有很多。本期,就和大伙來拆解一款來自 DELTA 臺達自動化的工業控制器 MH2。

臺達 EtherCAT

  從官方的產品定位看,MH2 屬于 DELTA 臺達自動化旗下基于 PC 的總線應用架構中一款集成 EtherCAT 協議接口的自動化控制器,搭載 Intel Celeron J1900 2.4GHz 四核處理器和 AMI BIOS 底層操作系統,軟件架構為基于 Window 10 IoT 通過 CODESYS 擴展的 RTE 實時控制系統;內存配備 4GB DDR3L-1333 存儲器和 128 kB MRAM 非揮發性存儲器,集成 USB 端口、串行通訊端口、Gbps 標準以太網端口及 PCI/PCIe 擴展端口,搭配 CFast 卡、SD 卡、SSD、M.2 SSD 等儲存裝置。

MH2 控制器

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

控制器右側

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

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 處為一塊 PCIe 千兆以太網通訊芯片,用的是 intel 的 I210AT,其輸出實際上就是控制器右側的那個 EtherCAT 接口。從目前掌握的信息看,MH2 的這個以太網端口基本上是在固件層面已經定義好了的,用戶如果需要使用 EtherCAT,那么就只能連這個端口。

 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 塊小芯片應該是內存顆粒;中間下方 處有另外兩顆 PCIe 千兆以太網芯片,用的同樣也是 intel 的 I210AT,它們的輸出是 MH2 控制器正面左側的一對以太網 GLAN 端口。這兩個普通以太網口,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外殼的散熱板內壁上的,此處我們沒有再做進一步的拆解,目測主 CPU 和內存的芯片應該都是在這里的。

  有關這款控制器的性能,有集成商朋友入手上機實測后反饋稱,MH2 的軸循環周期基本上 16 軸 1ms 是極限,偶然會有不穩定現象,應用復雜的話,建議設定為 2ms 會較為穩妥;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數據,但目測它的性能極限基本也就是 16 軸,如果要跑凸輪功能的話,循環控制周期需要 1ms 以上,才比較穩定。

MH2 的設計

  總的來說,這款 MH2 的設計還是比較中規中矩的,但從硬件的結構布局和一些細節,能夠看出 DELTA 方面在產品制造的經濟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計,但元器件布局在兩層 PCB 板上的利用率還是相當可以的;

  產品外殼沒有上 CNC,也未單獨開模加工,而是由金屬板筋折彎制成的;

  散熱片也只采用了標準件,并沒有做特殊加工;

  …

  據我了解,在配置接近的控制器產品中,這款 MH2 的價格還是蠻有競爭力的,相信這與它的設計應該不無關系。

標簽: EtherCAT

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