Omron CQM1 część 2, jednostka centralna CPU11

W pierwszej części zajrzeliśmy do wnętrza zasilacza systemu PLC CQM1 firmy Omron, tym razem będzie to jednostka centralna (CPU) o symbolu CPU11-E. Systemy PLC czyli programowane sterowniki logiczne swoją budową są bardzo zbliżone do typowych komputerów PC czyli zawierają pamięć RAM oraz (najczęściej w postaci pamięci ROM, EPROM czy też Flash w nowszych rozwiązaniach) "twardy dysk" zawierający system operacyjny sterownika a także procesor (mikroprocesor) wraz z układami peryferyjnymi odpowiadającymi za komunikację ze światem zewnętrznym. Oczywiście budowa ze względu na specyfikę (przemysł) pod względem wykonania znacznie się różni od PC. Nośnikami danych (programu) często są dedykowane karty/moduły pamięci, podobnie jest z rozszerzeniami systemu w postaci dedykowanych modułów rozszerzeń. Tu w przeciwieństwie do komputerów PC jesteśmy "skazani" na używanie tylko i wyłącznie na dedykowane moduły producenta przewidziane dla konkretnego modelu PLC. Pewną dowolność zapewniają nowoczesne magistrale komunikacyjne czy sieciowe (ModBUS, CAN, LAN etc.) jednak zależy to od konkretnych systemów. Przyjrzyjmy się zatem budowie jednostki centralnej, CQM1 były produkowane w różnych wersjach;




Jak widać na powyższym zestawieniu jednostka CPU11-E jest najsłabszą z całej rodziny CQM1 choć też zapewniającą spore możliwości. Wszystkie komponenty systemu włącznie z prezentowanym poprzednio zasilaczem umożliwiają skomponowanie własnego sytemu w postaci zgrabnego "pudełka" montowanego na szynę TS35mm lub za pomocą śrub przykręcanego do chassis obudowy całości;




Jednostka główna gabarytowo jest troszkę większa od zasilacza PD026, pod dwoma klapkami na froncie obudowy ukrywa baterię podtrzymującą pamięć, port komunikacyjny, przełączniki konfiguracji/pracy a także gniazdo modułu pamięci;




Na bocznych ściankach są umieszczone złącza zasilania oraz systemowe które oprócz zasilania zapewnia również komunikację z modułami rozszerzeń. Złącze zasilania;



Oraz złącze modułów rozszerzeń;



Aby dostać się do wnętrza musimy rozłączyć gniazdo wejściowe (CPU nie posiada wyjść);



Oraz zdemontować baterię wraz z modułem pamięci, następnie po podważeniu kilku zatrzasków podważamy i zdejmujemy frontowy panel obudowy;




Po rozłączeniu płytki interfejsowej (po lewej stronie) oraz wejść cyfrowych (prawa strona) i odpięciu jednego zatrzasku możemy wysunąć z obudowy płytę główną, poniżej z włożonymi modułami interfejsowym oraz wejściowym;



Oraz w rozwinięciu;



Zostawmy tymczasowo moduły pomocnicze i przyjrzyjmy się MB (płycie głównej);




Oraz strona druku;



Budowa wydaje się skomplikowana, jednak uwzględniając datę produkcji (połowa, wczesne lata 90-te ubiegłego wieku) wygląda raczej typowo.
Co my tu mamy...

• TMS 27C210A-15 Pamięć EPROM 65536 x 16 bitów (zawiera system operacyjny PLC)
• LC3564SM-10 pamięć SRAM o organizacji 8192x 8-bitów x 3 szt (jedna od strony druku) pełniące najprawdopodobniej rolę pamięci danych
• Procesor HD6413003F12 (rodzina 8/16-to bitowych procesorów firmy Hitachi H8/300)
• Omron TF262HF specjalizowany układ I/O produkowany na specjalne zamówienie Omrona
• Generator kwarcowy serii SG-615P 24,0000MHz (główny zegar systemu)
• 74HC153 Multipleksery analogowo/cyfrowe (zapewne przełączają magistralę danych/adresową) 2 szt.
• 74AC00 poczwórna dwuwejściowa bramka NAND
• Układ w obudowie SO-08 o oznaczeniu "1204" niezidentyfikowany
• Układ w obudowie SO-08 o oznaczeniu "953" również niezidentyfikowany


Serce systemu to 8/16/32 bitowy procesor firmy Hitachi (aktualnie Renesas Technology) z rodziny H8/300;




Jest to stosunkowo duża rodzina procesorów (mikrokontrolerów) obejmująca wiele wersji i wariantów;








Procesor choć obecnie raczej rzadko spotykany i zastąpiony przez nowsze modele jest czasem jeszcze używany. Budowa jest typowym przykładem systemu mikroprocesorowego czyli CPU, ROM i RAM oraz układy pomocnicze. Układ TF262HF sygnowany przez Omrona to zapewne dedykowany bufor/sterownik IO produkowany na specjalne zamówienie gdyż brak o nim jakichkolwiek informacji. Widoczne nieobsadzone miejsca są zapewne wykorzystywane w innych wersjach PLC. Wróćmy do modułu komunikacyjnego;







Moduł ten zawiera jedynie 74HC14 (sześć inwerterów Schmitta) oraz poza kilkoma tranzystorami garstkę elementów RC. 20-pinowe złącze według dokumentacji służy do komunikacji i programowania, wygląda jednak na to że poziomy sygnałów są w standardzie TTL gdyż miejsce na płycie opisane jako MAX232A (konwerter poziomów TTL<->RS232) jest nieobsadzone. Moduł wejść cyfrowych z racji podobnej budowy do modułu rozszerzeń opiszę w kolejnej części. Bateria wygląda jeszcze na fabryczną i co ciekawe ładnie "trzyma" napięcie;




Bateria pochodzi z 95 roku (według nadruku 95-09);






Karta pamięci programu zbudowana jest z zaledwie kilku elementów;



I druga strona;



Układ 74HC138 pełni funkcję dekodera adresów a pamięcią programu jest M5M28C64 (8k x 8 bitów), jest to równoległa pamięć EEPROM kompatybilna z EPROM 27C64. Na płytce widać również miejsce na drugą identyczną pamięć oraz układ MSM62X42BRS-A który to jest zegarem RTC przeznaczonym dla systemów mikroprocesorowych;



Jak widać budowa sterownika nie jest zbyt skomplikowana choć zapewne w nowszych konstrukcjach użyto więcej zaawansowanych układów. W kolejnej części zajmiemy się modułem wejść cyfrowych ID212 a także (ze względu na podobieństwo konstrukcyjne) modułem wejść cyfrowych zintegrowanym w CPU.


Poprzednie części;

Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC
Omron CQM1 część 1, zasilacz PD026
Omron CQM1 część 3, moduł wejść cyfrowych ID212
Omron CQM1 część 4, moduł wyjść cyfrowych OC222