台达 EtherCAT 控制器 MH2 拆解浅析

提到 EtherCAT 主站控制器，大家首先想到的一定会是 Beckhoff 家的 IPC 或者其 CX 系列嵌入式控制器了。但事实上，我们知道，随着这些年 EtherCAT 技术在各行业的应用普及，目前市面上可供选择的 EtherCAT 主站产品其实还有很多。本期，就和大伙来拆解一款来自 DELTA 台达自动化的工业控制器 MH2。



从官方的产品定位看，MH2 属于 DELTA 台达自动化旗下基于 PC 的总线应用架构中一款集成 EtherCAT 协议接口的自动化控制器，搭载 Intel Celeron J1900 2.4GHz 四核处理器和 AMI BIOS 底层操作系统，软件架构为基于 Window 10 IoT 通过 CODESYS 扩展的 RTE 实时控制系统；内存配备 4GB DDR3L-1333 存储器和 128 kB MRAM 非挥发性存储器，集成 USB 端口、串行通讯端口、Gbps 标准以太网端口及 PCI/PCIe 扩展端口，搭配 CFast 卡、SD 卡、SSD、M.2 SSD 等储存装置。



打开这款 MH2 控制器右侧的金属盖板，可以看到，其内部为两层 PCB 板层叠的结构，整体安装布置在控制器左侧（上图底部）的外壳散热板上。图中上层（也就是控制器右侧）的 PCB 板主要是动力电源和 I/O 部分的回路，下层（也就是控制器左侧）的板子则主要用于部署 CPU 处理器、存储、通讯…等用途的芯片。



近距离观察上层（控制器右侧）的 PCB 板，注意到在上图中部左侧 ① 处有一块 FPGA 的芯片，用于扩展高速 I/O，其左侧 ② 处配套了一片 SDRAM，左侧下方 ③ 处是一个 32G ssd 固态硬盘存储器。仅以这个配置来看，DELTA 为了这款产品还是比较舍得花钱的。右下角 ④ 处，目测为 I/O 输入输出放大回路区域，包括隔离保护用的光耦。



这层板子的反面总体来说比较简单，主要是各种元件之间的线路连接。右上角 ⑤ 处为和另外一层 PCB 板连接的插槽；中间左侧 ⑥ 处为一块 PCIe 千兆以太网通讯芯片，用的是 intel 的 I210AT，其输出实际上就是控制器右侧的那个 EtherCAT 接口。从目前掌握的信息看，MH2 的这个以太网端口基本上是在固件层面已经定义好了的，用户如果需要使用 EtherCAT，那么就只能连这个端口。



再来看另一层 PCB 板，左上角是与上层 PCB 板连接的电源处理回路，右上角 ⑦ 处有 4 块小芯片应该是内存颗粒；中间下方 ⑧ 处有另外两颗 PCIe 千兆以太网芯片，用的同样也是 intel 的 I210AT，它们的输出是 MH2 控制器正面左侧的一对以太网 GLAN 端口。这两个普通以太网口，用户是可以选择跑 Modbus/TCP 或者 TCP/IP 的。

这层板子的反面是紧靠在控制器左侧外壳的散热板内壁上的，此处我们没有再做进一步的拆解，目测主 CPU 和内存的芯片应该都是在这里的。

有关这款控制器的性能，有集成商朋友入手上机实测后反馈称，MH2 的轴循环周期基本上 16 轴 1ms 是极限，偶然会有不稳定现象，应用复杂的话，建议设定为 2ms 会较为稳妥；另外，在控制通讯方面，我们目前还没有查到这款控制器的抖动数据，但目测它的性能极限基本也就是 16 轴，如果要跑凸轮功能的话，循环控制周期需要 1ms 以上，才比较稳定。



总的来说，这款 MH2 的设计还是比较中规中矩的，但从硬件的结构布局和一些细节，能够看出 DELTA 方面在产品制造的经济性上还是花了不少心思的，比如：

没有看出有比较刻意的紧凑化设计，但元器件布局在两层 PCB 板上的利用率还是相当可以的；

产品外壳没有上 CNC，也未单独开模加工，而是由金属板筋折弯制成的；

散热片也只采用了标准件，并没有做特殊加工；

…

据我了解，在配置接近的控制器产品中，这款 MH2 的价格还是蛮有竞争力的，相信这与它的设计应该不无关系。