Dziś zaglądamy do wnętrza sprzętu z tematyki automatyki przemysłowej. BK5200 produkcji Beckhoff to tzw. DeviceNet® Bus Coupler i służy on do łączenia modułowych terminali wejść/wyjść (I/O) z główną magistralą komunikacyjną. DeviceNet® to protokół bazujący na sprawdzonej warstwie fizycznej CAN, używany jest w systemach sterowania maszynami i pozwala na niezawodną wymianę danych między sterownikami PLC a oddalonymi czujnikami czy elementami wykonawczymi.
Z przodu urządzenia widzimy blok sześciu diod LED sygnalizujących stan pracy i ewentualne błędy (są to diody diagnostyczne: I/O RUN, I/O ERR dla magistrali wewnętrznej oraz statusy dla sieci DeviceNet), pięciopinowe złącze magistrali DeviceNet oraz ukryty za klapką 8-pozycyjny przełącznik DIP-switch służący do ustawiania adresu w sieci.
Moduł obsługuje do 64 terminałów połączonych za pomocą K-Bus, jak na rysunku z dokumentacji:
Pełen manual w PDF załączę na końcu tematu.
Z tyłu mamy tabliczkę znamionową, gdzie można wyczytać m.in. wymagane napięcie zasilania (24 V), obsługiwane prędkości transmisji (125/250/500 kBaud), dokładny model (BK5200) oraz dane producenta (Beckhoff Industrie Elektronik).
Widoczne na zdjęciu styki na prawym boku to interfejs wewnętrznej magistrali K-Bus (sześć pozłacanych padów), przez który urządzenie komunikuje się z dołączanymi modułami wejść/wyjść. Widoczne są też styki sprężynowe do przekazywania zasilania do kolejnych modułów.
Teraz zaglądamy do środka. Najpierw rzuca się w oczy sekcja zasilania (wielonapięciowa przetwornica impulsowa), z widocznym centralnie układem LTC1149CS (jest to wysokosprawny kontroler przetwornicy Step-Down od Linear Technology) oraz z charakterystycznymi trzema dławikami toroidalnymi i żółtymi kondensatorami tantalowymi.
Demontaż sekcji zasilania:
W ten sposób dostajemy się do drugiej płytki, czyli płyty głównej (logiki). Widać na niej dużą pamięć z naklejką "5200 BF", czyżby firmware, oscylator kwarcowy Epson SG-615PH (40 MHz) oraz standardowe układy logiczne, takie jak inwertery 74HC14D czy bramki NAND SN74LS00. Brak dużego procesora na tej stronie laminatu sugeruje, że główny mikrokontroler układu znajduje się pod spodem.
Demontujemy dalej przetwornice:
Wychodzi na to, że w środku są trzy PCB:
W ten sposób naszym oczom ujawnia się właściwa część płyty "logiki", pokryta gęsto różnymi układami scalonymi montowanymi powierzchniowo:
Widać tu prawdziwe serce całego urządzenia. Centralne miejsce zajmuje 16-bitowy mikrokontroler Siemens SAB-C165-LM (jest to bez-ROMowy procesor oparty na wydajnej architekturze C166). Współpracuje on po rozbudowanej magistrali z dedykowanym kontrolerem CAN – układem SJA1000T firmy Philips (NXP), wyposażonym we własny rezonator 16 MHz (klasyczny wybór do sprzętowej obsługi sieci DeviceNet). Widzimy tu również dwa układy pamięci SRAM Paradigm PDM41256SA15SO (każda po 32 KB, co daje łączną pojemność 64 KB RAM dla pamięci operacyjnej) oraz pamięć EEPROM Atmel AT28C256 (o pojemności 32 KB), w której urządzenie najpewniej przechowuje swoją konfigurację nielotną. Całość układów na magistrali spina ze sobą układ programowalnej logiki CPLD z rodziny MAX – Altera EPM7032LC44-15.
Co ciekawe, urządzenie musiało swoje przeżyć, bo widzimy tu iście "hackerską" przeróbkę z rezystorem przewlekanym dolutowanym powierzchniowo do nóżki układu Altera. Ciekawe, czy to ktoś serwisował, czy może to już fabryczna poprawka po serii która opuściła produkcję z błędem.
Została jeszcze mała płytka ze stykami bocznymi, oznaczona symbolem BK5005D:
Okazuje się, że ta mała płytka to nie tylko fizyczny interfejs wpinania modułów K-Bus, ale przede wszystkim kompletny interfejs zewnętrznej magistrali DeviceNet. Na jej odwrocie znajduje się 5-pinowe, pomarańczowe złącze Fieldbus oraz 8-pozycyjny DIP-switch (dostępne z przedniego panelu obudowy). Komunikację ze światem zewnętrznym zapewnia transceiver CAN Philips PCA82C250, natomiast o pełną separację galwaniczną sieci dba dedykowany obwód: szybkie transoptory HCPL-0601 (oznaczone jako "601") do izolacji sygnałów oraz przetwornica DC/DC małej mocy na układzie Linear Technology LT1111 współpracująca z charakterystycznym dławikiem. Moduł ten wpina się prostopadle w główną płytę logiki.
Podsumowując, łącznik magistrali Beckhoff BK5200 to urządzenie oparte na architekturze 16-bitowego mikrokontrolera Siemens (rodzina C166) współpracującego z układem logicznym CPLD Altera. Zasoby sprzętowe uzupełnia pamięc Flash w podstawce (pewnie na firmware), 64 KB pamięci operacyjnej SRAM oraz 32 KB nielotnej pamięci EEPROM na konfigurację. Sekcja zasilania została zbudowana w oparciu o impulsową przetwornicę z układem Linear Technology, natomiast za komunikację DeviceNet odpowiada kontroler CAN Philips wspierany przez układ optoizolacji galwanicznej.
Czy pracowaliście z tego typu modułami? Jak oceniacie ich awaryjność, ich słabe i mocne strony?
Fajne? Ranking DIY Pomogłem? Kup mi kawę.
