汇川技术PLC拆解：国产FPGA实战

摘要：依托于新能源汽车与轨道交通业务的爆发增长，汇川技术在今年上半年取得了不错的业绩，同时其通用自动化业务也保持了稳步增长，本期与非网恰好准备拆解它通用自动化业务下的一款产品——H3U系列的PLC。

依托于新能源汽车与轨道交通业务的爆发增长，汇川技术在今年上半年取得了不错的业绩，同时其通用自动化业务也保持了稳步增长，本期与非网恰好准备拆解它通用自动化业务下的一款产品——H3U系列的PLC。

H3U系列PLC属于小型PLC，外观中规中矩，侧边镂空设计用于散热，接口处都有塑料保护盖，不用的时候可以防尘，设计很贴心。

拆解将PLC拆解后可以看到整个结构布局以及内部硬件情况，标准的主控板+I/O接口板+电源板，这3个PCB板通过接插件堆叠在一起，其中PCB板子上一些主要的器件都涂有三防漆，用于保障工作稳定。

分别来看下每个PCB板子上的元器件。 主控板

安路科技的FPGA，型号EG4X20BG256；ISSI的 2Mbit SRAM，型号IS62WV12816FBLL-45TLI；安世半导体74系列的8位串行转并行输出芯片，型号74HC595D，具有高速、低功耗以及简便的操作特性，用于驱动LED；上海贝岭RS-485低功耗收发器，型号BL3085B，提供标准工业通讯接口，用于PLC与HMI、变频器等通讯，国产化替代显著，可对标TI SN65HVD或ADI ADM2483等；华邦电子8Mbit SPI NOR FLASH，型号W25Q80DVNIG，主流的选择，用于存储PLC操作系统、用户程序（梯形图等）、配置数据等，掉电后数据不丢失；EVERSPIN串口MRAM芯片，也叫磁性随机存储器，型号MR25H10CDF；

以上元器件选型中MRAM比较有特色，首先它具备接近无限次擦写寿命，特别适合频繁写入的应用（如记录实时状态、事件日志、掉电保护数据）；另外它的写入速度非常快，接近SRAM速度，支持掉电即存；再者它属于非易失性存储，因此配合它快速的写入速度，可以在主电源掉电瞬间由后备电容提供足够电力将SRAM中的关键运行状态或日志数据快速写入MRAM保存，系统重启时就能从MRAM恢复。

兆易创新32位MCU，型号GD32F470VGT，基于Arm Cortex-M4处理器，最高支持240MHz主频，对于一款中小型PLC来说，性能还是挺强的；上海贝岭RS-485通信的低功耗收发器产品（BL3085B），型号与正面两颗一样；安世半导体的串行转并行输出芯片（74HC595D），型号与正面一样；台舟电子LDO，型号LD1117-1.2；美台半导体LDO，型号EH11A；中微爱芯LDO，型号AiP1117-3.3。

I/O接口板

I/O接口板从电路布局来看，上面为输入端，下面为晶体管输出端，涉及到的具体元器件如下：

中微爱芯的移位寄存器，型号AIP74HC165，一个8位并行输入/串行输出的芯片，实际用于扩展数字输入通道数量，将多位并行输入信号（如按钮、传感器）串行化后输入MCU。安世半导体六路反相施密特触发器，型号74HC14D，主要用于信号整形、按键消抖或者提供反相逻辑功能。光宝LTV-354T高速光耦，华联电子HPL6S157高速光耦，亿光EL357N光耦，东芝TLP109光耦；中微爱芯线性稳压器，型号AiP1117-3.3；友顺三极管，型号HJ44H11L；扬杰科技N沟道增强型MOSFET，型号YJM04N10A。

I/O接口板背面依旧包含友顺三极管（HJ44H11L）以及安世半导体六路反相施密特触发器（74HC14D）。 电源板

大家对电源板应该会更加熟悉，从变压器中间出来的白色丝印线将电源板分为一次侧和二次侧：

一次侧为输入端，主要包含保护电路和EMI滤波网络；二次侧为输出端，基本上是滤波电容。

输入端包含保险丝，压敏电阻，热敏电阻，安规电容，共模电感，Y电容，大滤波铝电解电容，其中整流通过4颗二极管实现。一次侧的开关电源控制电路通过士兰微的PWM控制器（SAP2844E）与意法半导体的N沟道MOSFET（STF6N95K5）实现；二次侧的整流电路通过意法半导体的整流二极管（STTH1002CT）实现。其中伍尔特的光耦（型号140816141310）用于采集输出端的电压并反馈到PWM控制器，以实现稳压输出。另外输出端还有进一步的降压转换，通过芯洲科技DCDC同步降压转换器（型号SCT2430）实现。汇川技术H3U系列PLC上的主要元器件选型情况如下（供参考）：