【应用方案】基于ST 意法半导体STEVAL-PLC001V1,带HMI接口的工...

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【应用方案】基于ST 意法半导体STEVAL-PLC001V1,带HMI接口的工业PLC解决方案

此STEVAL-PLC001V1解决方案适用于工厂自动化领域的紧凑型可编程逻辑控制器(PLC)应用。得益于安装在PCB上的3.5”TFT触摸屏，它具有强大的人机界面(HMI)，方便与工具交互。

该板实现了具有稳健的数字输入、数字输出模块、扩展连接选项和接口的电隔离PLC控制单元。

控制单元由强大的144引脚STM32F746ZGT7 MCU组成，可处理工业IO以及TouchGFX显示技术，实现梯形逻辑编程代码以及多个其他选项。

高度稳定可靠的工业数字输入和输出模块被对称地布置在PCB上，从而使系统成为12+12 PLC，即专为STM32微控制器而优化的PLC GUI，可管理12个工业输入和12个工业输出。

12个工业输入通过一个八通道CLT01-38SQ7和两个双通道CLT03-2Q3 IC的组合来实现。

在这种情况下，CLT01-38SQ7采用具有菊花链功能的6.25 MHz SPI连接八通道输出ISO8200AQ和反极性，而CLT03-2Q3则采用两个高侧和低侧兼容性独立通道，它们可通过所连接的外部传感器供电，具备在60 V范围内运行的能力，适用于故障安全应用。

12个工业输出阵列由一个八通道ISO8200AQ IC和一个四通道IPS4260L低侧智能功率开关组成。

ISO8200AQ提供菊花链SPI接口和嵌入式电流隔离，将逻辑侧与4 kV电源侧隔离，使解决方案更经济高效（无需光电耦合器）。

STEVAL-PLC001V1也通过安装在PCB底部的morpho连接器实现商业PLC的典型连接选项，从而确保与STM32 Nucleo扩展板的兼容。

当将工业范围输入（即传感器和阀门）和输出（即灯、警报器和执行器）接入逻辑侧时，面向工业IO管理的嵌入式IC在技术特性、保护和嵌入式诊断方面具有更高的灵活性。

STSW-PLC001配套软件包（可在www.st.com上免费获得）允许试用这些高级功能及其组合。

得益于TouchGFX提供的软件和智能用户界面，您可以了解IC的工作原理，并探索即用型示例以及阶梯逻辑演示和项目。

►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

STM32F7微控制器是一种灵活的解决方案，旨在缩短设计时间，加快产品上市时间，开发人员可以通过SPI引脚将多达7个器件菊花链连接到STM32F7微控制器。

设计人员还可以通过仅选择原理图的某些部分来调整解决方案以满足其特定的应用要求，C代码编写的STM32软体包使其更容易重用和定制。

此外，根据所需的输出通道，您可以驱动任何类型的工业负载，对于高端负载，最大电流为0.7 A。

输出需要更多电流，则可以并联添加更多通道以达到所需的额定电流。

输入受益于类似的灵活性，符合IEC 61131-2 标准的类型 1、2 或 3 特性

►方案规格

• STM32F746ZGT7高性能MCU，嵌入了带有FPU、Chrom-ART加速器和DSP指令集的ARM® 32位Cortex®-M7 CPU

• CLT01-38SQ7八通道高速数字输入限流器，带有SPI接口

• CLT03-2Q3双通道自供电数字输入限流器

• ISO8200AQ电流隔离八通道高侧智能功率固态继电器，带SPI接口

• IPS4260L四路低侧智能开关

• 电源电压：18 - 32 V（24 V额定值）

• STSW-PLC001固件包

• 3.5” TFT显示屏，支持多点触控，通过专用数字并行RGB端口和I²C线路来连接

• 基于STLD40DPUR显示器背光LED驱动器（强度可控）

• 适用于扩展连接选项的Morpho连接器

• 用于实现更安全的电源和工业IO连接的螺旋式连接器

• 用于备用5 V电源供电的USB连接器（仅用于显示器供电和MCU编程/调试）

• 隔离式USART端口连接器

• SWD连接器，用于调试和编程

• 用于输入、输出和各种故障条件的状态指示灯

• 调试指示灯

• 复位按钮

• 抗浪涌、EMI和输入反向电压连接保护

• EMC焊盘和四层布线

• 板载RAM和串行Flash（ROM）

• 提供RTC和USB（具有一个或多个要安装的额外组件）

• 设计符合IEC行业标准要求

• RoHS