設計電路角度而言

這款國產PLC雖然電源板做工粗糙

但瑕不掩瑜不過在國產替代角度

一水的海外知名廠商元器件

替代不僅僅在華為手機

其他國產硬件產品值得更多關注

PLC，也就是我們通常所說的可編程邏輯控制器，在工業自動化控制領域中的應用極為廣泛。其組成部分主要包括了電源，處理控制單元，存儲器，輸入輸出單元。

而市面上比較知名的 PLC 產品基本都是國外設計制造的，像西門子、施耐德、三菱、羅克韋爾、歐姆龍等，雖然說這些產品的質量比較可靠，但相對而言價格也比較貴，而且在如今都大談國貨當自強的今天，我們是否一定要靠國外的 PLC 產品呢？帶著這樣一種疑惑，本期硬核拆評將拆解一個國產的 PLC，一個在銷量和口碑都比較好的產品，且在同類功能中產品的價格僅為國外 PLC 產品的一半——信捷的 XC3 系列 PLC。

本次拆解的 XC3 系列 PLC 具體型號為 XC3-24R-E。

在拆解前我們先看下這個 PLC 的設計結構和功能。

紅色：輸入端子 |綠色：輸出端子 |黃色：輸入 / 輸出 / 狀態指示燈 |灰色：BD 擴展接口 |青色：模塊擴展接口 |黑色：RS232、RS485 通信接口

拆解全程 圖文呈現

因為直接是采用卡扣結構固定，所以拆解非常方便，下面就是整個產品拆解完的全家福，除了電源板上有顆螺絲跟底殼固定，其余都不需要用到額外的工具。

信捷 XC3 PLC 在 PCB 設計上分為了 3 個板子，從左至右分別為電源板、IO 口板以及主控板。

電源板

先從電源板這邊說起，首先這個產品是 220V 交流供電，而后需要輸出一個 24V 的直流電壓，所以整個電源板就是去做這部分工作。

因為留給電源板的空間非常大，所以相對來說設計難度不大，這種豐富的 PCB 空間也讓整個電源非常簡潔可靠，散熱也有保障，板子為兩層板，從電源結構來說也是非常的清晰，上圖這條紅色的線將電源的一次側和二次側電路區分開來。

一次側電路首先通過保險絲，電容電感組成的濾波網絡以及橋式整流網絡將交流電變為直流電（這里可以看到 KPB2010<灰色>的橋式整流器），再通過板子上的安森美的電源開關器件（型號為 KA5H0380R<綠色>，內部集成 PWM 控制器）以及變壓器實現降壓輸出；

二次側電路的話包括了電源輸出部分的整流電路、濾波電路以及反饋電路，不過在整流電路中沒有使用更高效率的同步整流電路設計，大概猜測是本身輸出電壓比較高，同步整流的提升效果并不是太大，當然，也可能是因為兼顧考慮了整個電源模塊的成本而做的一次妥協。至于反饋網絡部分，分壓電阻將輸出端的分壓電壓送入精密穩壓源 431 與參考電壓比較，然后再通過光電耦合器轉化成電流信號反饋到一次側的這顆安森美的電源開關器件，這就構成整個電源板的一個“循環體系”，不斷調節輸出 24V 的穩壓電源。

至于電源 PCB 板背面，則并無器件布局。

IO 接口板

IO 接口板主要是 PLC 的輸入輸出單元，在輸入端使用的光耦隔離（采用了不同型號的光耦，其中一種型號為 6N137<紅色>），通過板子上的 PCB 布線可以得知從光耦輸出的信號通過 IO 接口板上的接口排插座（左側）通向主控制板；

其次，這 IO 接口板上我們也可以發現此 PLC 是基于繼電器的輸出，這里的話采用的歐姆龍的繼電器（型號為 G5NB-1A-E-DC24<綠色>），另外，輸出要直接驅動繼電器的話一般的單片機或者 IO 口沒那么大的驅動能力，所以這里采用了意法半導體的復合晶體管驅動（型號 ULN2003<灰色>），這個也叫達林頓管，內部集成了 7 組 NPN 的三極管，每組三極管的驅動能力達 50V/500mA，所以可以直接用來驅動繼電器。

除此之外，在 IO 接口板上的話還能發現一顆 TI 的 RS485 收發器（型號 DS3696A，<青色>），用于構建 PLC 的 RS485 通信電路。

在 IO 接口板的背面可以看到其電路的 PCB 設計，其中比較讓人意外的是從電源板過來的接口我們發現有 3 路電源信號，大概能猜測出一路是本身接 IO 口板上的自然地，用于改善 EMI 效果，一路則是作為 PLC 輸出端的 24V 的濕接電供電，而另一路 24V 不難猜猜將用于主控板的降壓輸出，用于給主控板上各式各樣的芯片提供不同的電壓供電。

主控制板

黑色：型號 DS1308Z，美信 RTC 時鐘芯片

黃色：型號 ADM3232E，ADI RS232 收發器

灰色：型號 DS28E11，美信專用加密芯片 EPROM

紅色：型號 R5F36506CDFA，瑞薩 M16C/60 (16-bit)MCU

橙色：型號 R1LP0108ESN，瑞薩 SRAM，1Mbit

紫色：型號 SST39SF020，Microchip NOR Flash，2Mbit

白色：型號 M4A5-128/64-10VNC，Lattice 可編程接口器件

青色：型號 74HC14，Nexperia 施密特觸發器

最后再來看下主控制板，主控制板板的硬件電路設計相對復雜，不過我們結合主控制板正反面以及 IO 接口板就能很容易明白整個 XC3 PLC 的硬件電路布局和設計邏輯。

首先在主控制板正面的器件上基本上都刷上了三防漆，這可以提高產品的防塵防潮防濕等效果，提升產品可靠性跟穩定性，不過從我們已經拆解的情況來看就只有主控制板刷了，這就好比你雖然做了一件好事，卻只做了一半沒有繼續，讓人如鯁在喉。

主控制板的核心是瑞薩的 M16C/60 (16-bit)微控制器，具有非常優良的 EMI，存儲器部分用到了瑞薩的 SRAM、Microchip 的 NOR FLASH 以及還有美信的專用加密芯片 EPROM，而 Lattice 的 IO 接口器件，主管輸入輸出單元，在上面的 IO 接口板上我們就提到輸入端子通過光耦過來的信號想要直接數字 IO 口的話比較不妥，因為光耦隔離的話輸出信號上升時間比較長，如果要接數字 I/O 口，如 FPGA 什么的最好要接施密特觸發器進行整形或者波形翻轉等操作，并且增加驅動能力，所以這邊我們從主控板電路的布局可以看到，在接 IO 接口器件前先會通過施密特觸發器（型號 74HC14，青色）。

另外也可以看到板子上的其它電路模塊硬件設計，RS232 通信電路是通過 ADI RS232 收發器構建的，板子的 RTC 電路通過美信 RTC 時鐘芯片設計，在 IO 接口輸入輸出電路中也包含了輸入輸出的 LED 電路設計，另外板子外擴的功能擴展模塊是通過 Lattice 可編程接口器件進行擴展等等。

通過對 XC3 PLC 的拆解，我們也大概能推測其硬件電路設計框圖大致如下：

整個 PLC 主要器件的 BOM 表如下：

寫在最后

雖然筆者沒有對這個產品的功能以及可靠性進一步測試，但是從使用過的工程師的評價反饋以及這個產品的銷量來看，這是一個比較成功的產品。而從實際的拆解來看，產品的設計電路結構以及硬件電路設計邏輯都比較有代表性，主控板和 IO 板的做工設計比較扎實，而電源板的做工雖有點粗糙，但瑕不掩瑜，可以說是一個不錯的產品。

同時，從實際的拆解中也發現，雖然作為一個國產的 PLC 產品，但是其內部采用的重要元器件基本都是國際比較知名的半導體商的器件，涵蓋了像 Lattice、ADI、ST、歐姆龍、瑞薩、安森美、安世、Microchip、TI、美信等等，而國產器件基本寥寥無幾，或者說可能用了一些不是太主要的國產阻容器件，在如今都大談國產芯片自主自強的同時，我們也要認識到自己的不足，國產芯片崛起的道路依舊任重道遠。

責任編輯：xj

原文標題：拆解一個國產的 PLC：銷量口碑都好，國產PLC外衣下的洋內核？

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