СОЮЗ — База знаний
СОЮЗ · Контроллер

СОЮЗ-Д1

Промышленный программируемый логический контроллер для автоматизации производственных процессов. Разработан и произведён в России.

01 Что такое СОЮЗ-Д1

СОЮЗ-Д1 — промышленный программируемый логический контроллер (ПЛК) российского производства, предназначенный для автоматизации технологических процессов на производстве. Устройство ориентировано на применение в условиях реального производства: работает от промышленного питания 24В DC, выдерживает широкий температурный диапазон и обеспечивает гальваническую развязку входных и выходных цепей от управляющей электроники.

Контроллер сочетает в себе мощную вычислительную платформу на базе микроконтроллера ARM Cortex-M7 с готовой периферией для промышленной автоматизации: дискретными входами и выходами промышленного уровня 24В, четырьмя независимыми каналами RS-485 для связи по протоколу Modbus RTU, встроенным дисплеем и часами реального времени. Всё это реализовано в компактном корпусе из авиационного алюминиевого сплава Д16 для монтажа на DIN-рейку.

Программирование ведётся в среде СОЮЗ IDE — собственном программном обеспечении, которое поддерживает как написание кода на C++/Arduino, так и визуальное блочное программирование и режим AI-ассистента (Инструментик), позволяющий описать задачу на русском языке и получить готовый код.

⚡
Вычислительное ядро
480 МГц
ARM Cortex-M7 с аппаратным FPU и DSP
🔌
Дискретные входы / выходы
8 / 8
Промышленный стандарт 24В DC, оптоизоляция
📡
Каналы RS-485
4
Независимые, Modbus RTU Master / Slave
🏭
Рабочая температура
−10…+55°C
Промышленный диапазон, без охлаждения
02 Область применения

СОЮЗ-Д1 предназначен для автоматизации широкого класса производственных задач. Ниже приведены типичные области применения:

🌿
Агро
Теплицы
Управление климатом, поливом, освещением, вентиляцией
⚙️
Производство
Станки
Управление приводами, нагревом, счёт изделий
💧
Инфраструктура
Насосные
Каскадные насосы, ПИД давления, защиты
🔥
Энергетика
Котельные
Управление горелками, регулирование температуры
📦
Логистика
Конвейеры
Сортировка, учёт, управление скоростью
🔧
Общее
Автоматика
Любые задачи с DI/DO и протоколом Modbus RTU
СОЮЗ · Аппаратная база

Аппаратная база

Компонентная основа контроллера. Только ключевые чипы — без лишних деталей.

01 Процессорное ядро

В основе контроллера лежит микроконтроллер STM32H743VIT6 — один из наиболее производительных представителей серии STM32 компании STMicroelectronics. Архитектура ARM Cortex-M7 обеспечивает реальную вычислительную мощность, необходимую для одновременного обслуживания нескольких протоколов связи, обработки данных с датчиков, управления дисплеем и выполнения пользовательской программы без задержек.

ПараметрЗначениеПримечание
ЯдроARM Cortex-M7Двойной конвейер, FPU, DSP
Тактовая частота480 МГцМаксимальная рабочая частота
Flash-память2 МБДва банка по 1 МБ, двойная буферизация
ОЗУ1 МБDTCM + AXI SRAM + SRAM
АЦП16 бит3 × АЦП, до 3.6 MSPS
Таймеры35 шт.ШИМ, захват, генерация импульсов
UART / USART8 шт.4 задействованы под RS-485
I2C4 шт.2 задействованы под OLED и RTC
SPI6 шт.Доступны для внешних устройств
Напряжение питания ядра3.3ВВнутренний регулятор
Важно для разработчика

АЦП контроллера имеет разрядность 16 бит, диапазон значений 0–65535. Это отличается от популярных плат на ATmega (10 бит, 0–1023). При расчёте токов 4–20 мА и напряжений 0–10В использовать знаменатель 65535.

02 Оптическая развязка — TLP281

Гальваническая изоляция входных и выходных цепей от управляющей электроники реализована на оптопарах TLP281. Это стандартное решение для промышленной автоматики, обеспечивающее надёжное разделение цепей 24В от логики 3.3В микроконтроллера.

Расчётные параметры для цепей DI (вход 24В)

Напряжение питания цепи датчика
24В DC ±20%
Прямое падение напряжения LED TLP281
1.2В (типовое)
Ток через LED (рабочий)
~10 мА на канал
Максимальный ток модуля на вход
500 мА
Потребление 8 активных входов
~80 мА от цепи 24В
Тип датчика
PNP (нормально-закрытый), активный сигнал = LOW

Расчётные параметры для цепей DO (выход)

Тип выхода
Открытый коллектор (OC)
Максимальный ток нагрузки
500 мА на канал
Максимальное напряжение нагрузки
до 30В DC
Состояние HIGH
Нагрузка включена
Состояние LOW
Нагрузка выключена
Гальваническая изоляция
500В
⚠ Индуктивные нагрузки

При подключении реле, соленоидов и других индуктивных нагрузок напрямую к выходам DO — устанавливать защитный диод (flyback diode) параллельно катушке. Нарушение этого требования может привести к повреждению выходных каскадов.

03 Интерфейс RS-485 — ZY MAX485

Все четыре канала RS-485 реализованы на трансиверах ZY MAX485 — промышленный стандарт полудуплексной передачи данных. Каждый канал полностью независим и может работать одновременно с другими каналами на разных скоростях и с разными устройствами.

Количество каналов
4 независимых
Протокол
RS-485, полудуплекс
Поддерживаемый протокол
Modbus RTU Master / Slave
Скорость передачи
до 115 200 бод
Максимальная длина линии
до 1200 м (при 9600 бод)
Количество устройств на шине
до 32 на канал
Управление направлением
Автоматически через DE-пин
СОЮЗ · Технические характеристики

Технические характеристики

Полные электрические, механические и климатические параметры контроллера.

01Общие параметры
Напряжение питания
24В DC ±20% (19.2…28.8В)
Максимальная потребляемая мощность
≤ 15 Вт
Рабочая температура
−10 … +55°C
Температура хранения
−25 … +70°C
Степень защиты корпуса
IP40
Монтаж
DIN-рейка 35 мм (EN 60715)
Материал корпуса
Алюминиевый сплав Д16
Габариты (Ш × В × Г)
60 × 130 × 120 мм
Гальваническая изоляция DI/DO
500В
02Периферия
ИнтерфейсКоличествоПараметрыСтатус
Дискретные входы DI8 каналов24В DC, ток 500 мА, PNP NCВстроено
Дискретные выходы DO8 каналовOC, 500 мА, до 30ВВстроено
RS-485 / Modbus RTU4 каналадо 115200 бод, до 1200 мВстроено
I2C2 каналаOLED (системный) + RTC (системный)Встроено
OLED-дисплей1 шт.SH1106, 128×64 пкс, монохромныйВстроено
RTC (часы реального времени)1 шт.DS3231, точность ±2 ppmВстроено
Кнопки навигации4 шт.UP / DOWN / ENTER / ESCВстроено
Flash-память (пользователь)1 МБBank2, сохранение данных без батареиВстроено
СОЮЗ · Входы и выходы

Входы и выходы

Дискретные входы DI и дискретные выходы DO. Назначение, параметры, адресация.

DIДискретные входы — 8 каналов

Входы DI предназначены для подключения дискретных датчиков, кнопок, концевых выключателей и других устройств с уровнем сигнала 24В DC. Каждый вход защищён оптической развязкой.

Логика работы входов

Все входы DI работают по принципу активный сигнал = LOW (подтяжка к питанию). Это соответствует стандарту подключения PNP-датчиков с нормально-закрытым выходом. В программе: digitalRead(PE8) == LOW означает «датчик сработал».

DI-1PE8
DI-2PE9
DI-3PE10
DI-4PE11
DI-5PE12
DI-6PE13
DI-7PE14
DI-8PE15

Схема подключения — индукционный PNP датчик к DI-1

PSU 24V DC + 24В − 0В Блок питания 24В DC СОЮЗ-Д1 ● RUN HR:0000 DI: TLP281 COM GND COM DI-1 GND СОЮЗ-Д1 M18 PNP NO Sn 8mm КОРИЧН. ЧЁРНЫЙ СИНИЙ Инд. датчик PNP металл (цель) КОРИЧНЕВЫЙ СИНИЙ ЧЁРНЫЙ Подключение PNP индукционного датчика к DI-1 · COM = 24В+, оптоизоляция TLP281
Напряжение сигнала
24В DC
Максимальный ток на вход
500 мА
Тип датчика
PNP (нормально-закрытый)
Уровень «активен»
LOW (0В на пине МК)
Изоляция
500В
DOДискретные выходы — 8 каналов

Выходы DO выполнены по схеме открытого коллектора. Каждый выход управляет нагрузкой через встроенный ключ. Типичное применение — управление реле, которые затем коммутируют основную нагрузку: двигатели, нагреватели, клапаны.

DO-1PD0
DO-2PD1
DO-3PD2
DO-4PD3
DO-5PD4
DO-6PE0
DO-7PE1
DO-8PE2
Тип выхода
Открытый коллектор (OC)
Максимальный ток нагрузки
500 мА на канал
Максимальное напряжение
до 30В DC
Включение нагрузки
HIGH (digitalWrite HIGH)
Изоляция
500В

Что можно подключать к DO напрямую (до 500 мА)

  • Катушка реле 24В — реле затем коммутирует любую нагрузку (двигатели 380В, нагреватели и т.д.). Требуется защитный диод.
  • Сигналы STEP/DIR шагового драйвера — A4988, DRV8825, TMC2209. Ток управления < 20 мА.
  • Вход частотного преобразователя (ЧП) — сигналы пуск/стоп, вперёд/назад.
  • Сигнальные лампы 24В — лампы сигнальной колонны (красная / жёлтая / зелёная).
  • Звуковой сигнализатор 24В — сирена, зуммер.
  • Твердотельное реле (SSR) — управление нагревателями, ТЭН.
⚠ Нельзя подключать напрямую к DO

Двигатели, нагреватели, компрессоры, насосы — подключать только через реле или контактор. Максимальный ток выхода 500 мА.

СОЮЗ · Интерфейсы

Интерфейсы связи

RS-485, I2C, RTC, OLED. Назначение и конфигурация каждого канала.

RSRS-485 — 4 независимых канала
КаналUSARTTXRXDEНазначение
CH1USART3PD8PD9PD10Основной (HMI, главный Slave/Master)
CH2USART2PD5PD6PB3Датчики, дополнительные устройства
CH3USART6PC6PC7PC8Датчики, дополнительные устройства
CH4UART4PC10PC11PC12Датчики, дополнительные устройства
Инициализация в программе

RS-485 каналы инициализируются строго после plc.begin():
plc.rs485[0].begin(9600, 0x01); — CH1, скорость 9600, Modbus адрес 0x01

I2CI2C — системные каналы
⚠ Системные шины — только для чтения

Оба I2C канала заняты системными устройствами. Использовать их в пользовательском коде напрямую — запрещено. Для работы с RTC и OLED использовать API библиотеки SOYZ.

УстройствоSDASCLАдресИспользование
OLED SH1106PB9PB80x3CВстроенный дисплей, SW I2C
RTC DS3231PB7PB60x68Часы реального времени
СОЮЗ · Питание

Система питания

Схема питания контроллера, требования к источнику, параметры преобразователя.

01Схема питания

Контроллер питается от промышленной сети постоянного тока напряжением 24В DC. Это стандартное напряжение промышленной автоматики, которое обеспечивается типовыми блоками питания на DIN-рейку.

Внутри контроллера напряжение 24В преобразуется в 5В с помощью импульсного DC/DC преобразователя TPS5450 производства Texas Instruments. Микроконтроллер и вся цифровая логика питаются от этих 5В.

Входное напряжение питания
24В DC ±20% (допустимо 19.2–28.8В)
Выходное напряжение (внутреннее)
5В DC (для МК и логики)
Максимальная потребляемая мощность
≤ 15 Вт
КПД преобразователя TPS5450
~95%
Максимальный ток преобразователя
до 5А по выходу 5В
Защита от переполюсовки
Уточнить в схеме
Пульсации входного напряжения
не более ±5%
⚠ Требования к источнику питания

Использовать только стабилизированный источник питания 24В DC. Нестабилизированные источники (трансформатор + выпрямитель без стабилизации) не рекомендуются. Рекомендуемая мощность блока питания — не менее 30–50 Вт с учётом нагрузки на выходы DO и цепи датчиков.

Рекомендации по блоку питания

  • Класс защиты блока питания — не ниже IP20 для установки в шкафу
  • Наличие защиты от КЗ и перегрузки по выходу
  • Установка на той же DIN-рейке, что и контроллер
  • Заземление корпуса блока питания и контроллера на общую шину PE
  • При длинных кабелях питания (более 5 м) — установить конденсатор 100–470 мкФ параллельно клеммам питания контроллера
СОЮЗ · Эксплуатация · Монтаж

Монтаж и установка

Порядок монтажа контроллера на DIN-рейку. Требования к шкафу и окружению.

01Монтаж на DIN-рейку
1
Подготовить шкаф
Убедиться что шкаф обесточен. Установить DIN-рейку 35 мм (EN 60715) горизонтально. Расстояние от рейки до стенок шкафа — не менее 50 мм для вентиляции.
2
Установить контроллер
Зацепить верхний паз корпуса за рейку, прижать нижнюю часть до щелчка фиксатора. Контроллер должен сидеть плотно без люфтов.
3
Расположение в шкафу
Устанавливать дисплейной панелью вперёд. Оставить зазор не менее 30 мм сверху и снизу для циркуляции воздуха. Не размещать рядом с мощными силовыми элементами (трансформаторы, контакторы).
4
Заземление
Подключить клемму защитного заземления корпуса к шине PE шкафа. Сечение провода — не менее 1.5 мм².
5
Проверка до подачи питания
Убедиться в правильности полярности питания. Проверить надёжность всех подключений. Только после этого подавать питание.
Габариты и занимаемое место на рейке

Ширина корпуса 60 мм. На стандартной рейке 60 см помещается до 10 контроллеров в ряд.

СОЮЗ · Эксплуатация · Подключение

Подключение цепей

Правила подключения питания, входов, выходов и интерфейсов RS-485.

01Общие правила
  • Все подключения выполнять только при отключённом питании
  • Использовать многожильный кабель в ПВХ изоляции, сечение для силовых цепей — не менее 0.75 мм², для сигнальных — 0.5 мм²
  • Для кабелей RS-485 использовать витую пару с экраном (например, КИПЭВ 1×2×0.6)
  • Экран кабеля RS-485 заземлять с одного конца (со стороны контроллера)
  • Монтировать кабели DI/DO в стороне от силовых кабелей 220/380В — минимум 50 мм
02Подключение DI (входы датчиков)

Входы DI рассчитаны на подключение PNP-датчиков (нормально-закрытые, 24В). Схема подключения: «плюс» источника 24В → датчик → клемма DI-N контроллера. Минус источника — на общий GND контроллера.

⚠ Не подключать NPN-датчики без согласующей схемы

Напрямую подключаются только PNP-датчики. NPN-датчики требуют инвертора или переходной схемы.

03Подключение RS-485

Для каждого канала RS-485 используется трёхпроводная витая пара: A (+), B (−), GND. При длине линии более 100 м и числе устройств более 4 — установить согласующий резистор 120 Ом на конце шины.

✓ Рекомендация по разводке RS-485

Топология шины — цепочка (daisy-chain). Не допускать топологию «звезда». Каждое следующее устройство подключать к предыдущему, а не к отдельному кабелю от контроллера.

СОЮЗ · Эксплуатация · Безопасность

Требования безопасности

Меры безопасности при монтаже, эксплуатации и обслуживании контроллера.

01Обязательные требования
⚠ Работы под напряжением запрещены

Любые подключения, замена компонентов, обслуживание — выполнять только при полностью отключённом питании шкафа. Убедиться в отсутствии напряжения мультиметром перед началом работ.

  • Монтаж должен выполнять квалифицированный электрик с группой допуска не ниже III
  • Корпус контроллера и шкаф обязательно заземлять
  • Не вскрывать корпус контроллера — внутри нет обслуживаемых элементов
  • При аварийной ситуации (дым, запах гари, искры) — немедленно отключить питание шкафа
  • Не допускать попадания влаги, пыли, агрессивных сред на контроллер
  • Степень защиты IP40 — защита от твёрдых частиц более 1 мм. Не защищает от воды.
СОЮЗ · Эксплуатация · Обслуживание

Техническое обслуживание

Периодическое обслуживание для обеспечения надёжной работы контроллера.

01Регламент обслуживания
ПериодичностьРаботаКак выполнить
ЕжемесячноВизуальный осмотрПроверить целостность корпуса, кабелей, клемм. Нет ли следов перегрева, окисления.
ЕжемесячноПроверка клеммПодтянуть при необходимости все винтовые клеммы
Раз в 6 мес.Очистка от пылиПродуть сжатым воздухом через вентиляционные щели при отключённом питании
Раз в годПроверка резервной батареи RTCПроверить корректность хода часов реального времени. При отставании более 1 мин/мес — заменить батарею CR2032.
При необходимостиОбновление прошивкиЧерез СОЮЗ IDE по интерфейсу ST-Link
СОЮЗ · FAQ

Часто задаваемые вопросы

Ответы на типичные вопросы по установке, подключению и эксплуатации.

⚡Питание и монтаж
Какой блок питания выбрать для СОЮЗ-Д1? ▾
Рекомендуем блок питания 24В DC, мощностью 35–60 Вт на DIN-рейку (например, Mean Well DR-60-24 или аналог). Мощность рассчитывается с учётом: потребление самого контроллера (~15 Вт) + потребление датчиков 24В + ток через выходы DO на нагрузку. Запас мощности БП — не менее 30%.
Можно ли запитать контроллер от 12В? ▾
Нет. Контроллер рассчитан строго на 24В DC ±20%. Подача 12В выведет из строя цепи входов DI, которые рассчитаны на 24В. Подача напряжения выше 30В — недопустима, может повредить оборудование.
Контроллер греется — это нормально? ▾
Небольшой нагрев корпуса — норма. Алюминиевый корпус Д16 выполняет функцию теплоотвода. При нормальной работе температура корпуса не превышает 50–55°C. Если корпус очень горячий (трудно держать руку более 3 секунд) — проверить вентиляцию шкафа и убедиться что нагрузка на выходы DO не превышает 500 мА на канал.
🔌Входы и выходы
Датчик подключён, но DI не срабатывает ▾
Проверить по порядку:

1. Тип датчика — должен быть PNP (не NPN). На корпусе датчика должно быть написано PNP или +.
2. Полярность подключения — «плюс» 24В → датчик → клемма DI, общий минус 24В → GND контроллера.
3. Питание датчика — датчик должен быть запитан. Проверить мультиметром наличие 24В на клеммах питания датчика.
4. В программе проверить: digitalRead(PE8) == LOW — именно LOW означает «сработал».
Можно ли подключить к DO лампу 220В? ▾
Нельзя напрямую. Выходы DO работают с напряжением до 30В DC. Для управления нагрузкой 220В необходимо промежуточное реле или твердотельное реле (SSR). DO управляет катушкой реле 24В (ток < 500 мА), реле своими контактами коммутирует 220В.
Сколько реле можно одновременно включить? ▾
Ограничение — мощность блока питания и ток на выходы. Каждый выход DO максимум 500 мА. Типичная катушка реле 24В потребляет 30–80 мА. При блоке питания 60 Вт и катушке 50 мА — можно включить все 8 реле одновременно (400 мА суммарно) с запасом по мощности.
Как подключить шаговый двигатель к СОЮЗ-Д1? ▾
Шаговый двигатель подключается через драйвер (A4988, DRV8825, TMC2209). Драйвер питается от отдельного источника (12–24В). Контроллер управляет драйвером через два сигнала:
— STEP (импульсы = шаги) → подключить к любому DO
— DIR (направление) → подключить к любому DO

Сигналы STEP/DIR потребляют ток < 20 мА, что хорошо укладывается в 500 мА лимит DO.
📡RS-485 и Modbus
Устройство по RS-485 не отвечает ▾
Наиболее частые причины:

1. Перепутаны провода A и B — поменять местами.
2. Разная скорость — скорость baud rate должна совпадать на контроллере и устройстве.
3. Неверный адрес Modbus — проверить адрес устройства (смотреть в документации или на корпусе устройства).
4. Нет согласующего резистора — при длинной линии (>100 м) установить 120 Ом между A и B на конце шины.
5. Нет общего GND — кабель RS-485 должен содержать третий провод — общий 0В.
Сколько устройств можно подключить к одному каналу RS-485? ▾
Технически — до 32 устройств на один канал. На практике рекомендуется не более 16–20 устройств для обеспечения приемлемой скорости опроса. При 4 каналах RS-485 — суммарно до 128 устройств Modbus на одном контроллере.
Можно ли использовать разные скорости на разных каналах RS-485? ▾
Да, все 4 канала полностью независимы. Например: CH1 — 9600 бод для HMI-панели, CH2 — 19200 бод для датчика давления, CH3 — 115200 бод для частотного преобразователя. Каналы работают одновременно и не влияют друг на друга.
⏱Моточасы и память
Сохраняются ли моточасы при отключении питания? ▾
Да. Моточасы сохраняются во внутренней Flash-памяти контроллера. Flash сохраняет данные без питания неограниченное время. При включении контроллер автоматически загружает сохранённое значение. Счётчик увеличивается только когда система в состоянии RUN.
Сбиваются ли часы RTC при отключении питания? ▾
Нет, если установлена батарея CR2032. Часы DS3231 имеют встроенный резервный источник питания. Батарея обеспечивает работу часов в течение нескольких лет при отключённом основном питании. При первом включении или после замены батареи время устанавливается автоматически из прошивки, затем настраивается через меню контроллера.