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
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik maj 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio czerwiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje maj 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna maj 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich maj 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów