LOGO! 8 okiem elektronika

LOGO! 8 okiem elektronika
Pobierz PDF Download icon
Kilka tygodni temu do sprzedaży trafiła ósma generacja miniaturowego sterownika logicznego LOGO! firmy Siemens. Jego możliwości i wyposażenie wykazują, że Siemens dba o dynamiczną adaptację swoich wyrobów do realiów współczesnego, szybko zmieniającego się świata. Dlatego LOGO! ósmej generacji (0BA8) potrafi więcej niż niejeden sterownik PLC sprzed kilku lat.

Jedną z najważniejszych podstaw rozwoju możliwości LOGO!, przy jednoczesnym obniżaniu jego realnej ceny, są coraz doskonalsze elementy półprzewodnikowe, jakie mają do dyspozycji konstruktorzy tego sterownika. W artykule skupimy się właśnie na nich, w końcu elektronika i mikrokontrolery to specjalność Elektroniki Praktycznej.

W sterownikach LOGO! 8 zastosowano nowoczesne mikrokontrolery wyposażone w rdzeń Cortex-M4F (@120 MHz) produkowane przez firmę Texas Instruments, z rodziny Tiva C.


Co w środku?

Pomimo bardzo dużej oferowanej użytkownikom funkcjonalności, konstrukcja sprzętowa LOGO! 8 jest bardzo prosta, zastosowano w nim kilka niewielkich układów scalonych, mikrokontroler, elementy pasywne w niewielkiej liczbie, a najwięcej miejsca w obudowie zabrały przekaźniki elektromechaniczne firmy Schrack.

Zacznijmy od mikrokontrolera, który w prezentowanym sterowniku ma sporo do zrobienia, bowiem poza wykonywaniem programów użytkownika - jak to miało miejsce we wszystkich starszych modelach - obsługuje on także interfejs Ethernet, zastosowano po raz pierwszy w siódmej generacji LOGO!, ale teraz realizujący znacznie więcej funkcji.

Fotografia 1. "Serce" LOGO!8: mikrokontroler z rdzeniem Cortex-M4F z rodziny Tiva C firmy Texas Instruments

Fotografia 2. LOGO! 8 wyposażono w dwie pamięci nieulotne (SPI): Flash o pojemności 8 Mb i MRAM o pojemności 1 Mb

Konstruktorzy LOGO! "polubili się" od pewnego czasu z mikrokontrolerami produkowanymi przez Texas Instruments, przy czym w LOGO! 0BA7 stosowali niezbyt udane mikrokontrolery z rodziny Stellaris, w najnowszej wersji LOGO! zdecydowali się na użycie mikrokontrolerów z rodziny Tiva C (TM4C129 - fotografia 1).

Mają one wiele atutów, które predestynują je do aplikacji tego typu: mają wbudowaną pamięć Flash o pojemności 1 MB, wewnętrzny RAM ma aż 256 kB, mikrokontroler jest wyposażony w interfejs MAC Ethernet, a szybka jednostka CPU (taktowanie do 120 MHz) bazuje na rdzeniu Cortex-M4F, który wyposażono w koprocesor zmiennoprzecinkowy FPU.

W bezpośrednim otoczeniu mikrokontrolera znajdują się dwie pamięci (fotografia 2), obydwie komunikujące się z nim za pomocą interfejsów SPI. Jedna z nich to popularna pamięć Flash M25P80V, przystosowana do taktowania interfejsu komunikacyjnego sygnałem zegarowym o częstotliwości do 25 MHz. Pojemność tej pamięci wynosi 8 Mb.

Druga zastosowana w LOGO! 8 pamięć jest dość niezwykła - konstruktorzy zdecydowali się na zastosowanie nowoczesnej pamięci MRAM (Magnetoresisitiove RAM) MR25H10 firmy Everspin. Jest to szybka pamięć nieulotna o pojemności 1 Mb, komunikująca się z otoczeniem z maksymalną częstotliwością 40 MHz.

Fotografia 3. Komparatory analogowe L2901 pracują w torach wejściowych sterownika

Fotografia 4. Supercap (superkondensator) podtrzymuje pracę RTC po odłączeniu zasilania

Charakterystyka działania tej pamięci przypomina SRAM z podtrzymywaniem bateryjnym tyle, że bez konieczności stosowania baterii - zapis danych do komórek pamięci jest natychmiastowy, a dane są bezpiecznie przechowywane bez konieczności dbania o jakiekolwiek zasilanie.

W torach wejściowych sterownika zastosowano analogowe układy formujące sygnały, przy okazji likwidujące część zakłóceń. To w tej części konstrukcji LOGO! wykorzystano znaczącą część elementów biernych, a także dwa poczwórne komparatory analogowe L2901 (fotografia 3, drugi został przylutowany po przeciwnej stronie płytki drukowanej). Niedaleko komparatora znajduje się superkondensator (fotografia 4), który służy do podtrzymywania pracy RTC wbudowanego w mikrokontroler.

Na płytce wykonawczej ulokowano także zasilacz sieciowy (w naszym laboratorium testowaliśmy sterownik zasilany z sieci 230 VAC), który wykonano na nowoczesnym sterowniku TOP252 zintegrowanym z końcówką mocy (fotografia 5), należącym do rodziny TOPSwitch-HX firmy Power Integrations.

Fotografia 5. Sterownik w wersji 230 VAC ma wbudowany zasilacz sieciowy bazujący na układzie TOP252 firmy Power Integrations

Wysoka częstotliwość taktowania przetwornicy powoduje, że wymiary całego zasilacza są niewielkie, a zastosowanie impulsowej konwersji energii - dzięki wysokiej sprawności tego procesu - minimalizuje straty energii i wydzielanie ciepła.

Pozostałe elementy zastosowane w LOGO! najnowszej generacji są mniej "emocjonujące", ale widoczna jest dbałość konstruktorów o jakość i trwałość urządzenia, widoczną poprzez zastosowanie markowych elementów wysokiej jakości. Dotyczy to zarówno złącz, przekaźników, elementów indukcyjnych, wyświetlacza jak i elementów pasywnych.

Konstruktorzy LOGO! 8 zdecydowali się na użycie nowoczesnych pamięci nieulotnych, wykonanych w technologii MRAM (Magnetoresistive RAM). W sterowniku pamięć MRAM ma pojemność 1 Mb, dodatkowo jest dostępna pamięć Flash o pojemności 8 Mb.

Co dalej?

W ekspresowym skrócie poznaliśmy LOGO! ósmej generacji od środka, dzięki czemu wiemy, jakie rozwiązania sprzętowe dają komfort użytkownikom tego sterownika.

W kolejnych wydaniach EP pokażemy nowe - w stosunku do starszych generacji LOGO! - możliwości nowego sterownika, opiszemy także kilka prostych, przykładowych aplikacji, które będą ilustracją praktycznych możliwości zastosowanych w nim rozwiązań. Nieco miejsca poświęcimy także nowej generacji oprogramowania LOGO! Soft Comfort, które upodabnia się do TIA Portalu, który krok po kroku, po trudnym dzieciństwie, podbija świat małej, średniej i dużej automatyki.

Piotr Zbysiński, EP

Artykuł ukazał się w
Styczeń 2015
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik kwiecień 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio kwiecień - maj 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje kwiecień 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna kwiecień 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich maj 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów