- programirajući logički upravljač
- Mikrokontroleri
- 1. Arhitektura
- 6. Prijave
- Zamjena PLC-ova u industrijskim aplikacijama mikrokontrolerima
Pojava Arduina i mnogih drugih ploča temeljenih na mikrokontroleru u novije vrijeme povećala je zanimanje za ugrađene sustave, otvorivši svijet mikrokontrolera velikom broju. To nije samo povećalo broj korisnika mikrokontrolera, već je povećalo opseg i programe u kojima se koriste. Zbog toga smo u proteklih nekoliko članaka pokrili neke ključne teme koje su važne za izgradnju sjajnih uređaja s ugrađenim sustavima poput; odabir pravog mikrokontrolera za vaš projekt, odabir između mikrokontrolera i mikroprocesora. U istom duhu, za današnji ću članak uspoređivati mikrokontrolere s programabilnim logičkim kontrolerom (PLC).
programirajući logički upravljač
Programabilni logički kontroler (PLC) je jednostavno posebne namjene uređaj namijenjen je za uporabu u industrijskim sustavima vođenja i drugih sustava računanja gdje je pouzdanost sustava je visoka.
U početku su razvijeni kako bi zamijenili ožičene releje, sekvence i odbrojavanja koja se u proizvodnom procesu koriste u industriji automatizacije, ali danas su skalirani i koriste ih sve vrste proizvodnih procesa, uključujući linije zasnovane na robotima. Ovih dana vjerojatno nema niti jedne tvornice u toj riječi koja nema stroj ili opremu koja radi na PLC-ima. Glavni razlog njihovog širokog usvajanja i upotrebe može se duboko ukorijeniti u njihovoj robusnosti i sposobnosti da izdrže grubo rukovanje / okoliš povezan s proizvodnim podovima. Također su dobar primjer operativnih sustava u stvarnom vremenu budući da imaju visoku sposobnost stvaranja izlaza na određene ulaze u vrlo kratkom roku, što je ključni zahtjev za industrijske postavke, jer bi drugo odgađanje moglo poremetiti čitav rad.
Mikrokontroleri
Mikrokontroleri su, s druge strane, mali računalni uređaji na jednom čipu koji sadrže jednu ili više procesorskih jezgri, s memorijskim uređajima ugrađenim uz programibilne ulazne i izlazne (I / O) priključke posebne i opće namjene. Koriste se u svim vrstama svakodnevnih uređaja, posebno u aplikacijama gdje treba izvoditi samo određene ponavljajuće zadatke. Obično su goli i ne mogu se koristiti kao samostalni uređaji bez potrebnih veza. Za razliku od PLC-a, oni nemaju sučelja poput zaslona i ugrađene sklopke jer obično imaju samo GPIO-ove na koje se te komponente mogu povezati.
Današnji vodič bit će usredotočen na usporedbu PLC-ova i sustava mikrokontrolera pod različitim naslovima koji uključuju;
- Arhitektura
- Sučelja
- Izvedba i pouzdanost
- Potrebna razina vještine
- Programiranje
- Prijave
1. Arhitektura
PLC arhitektura:
PLC-ovi se općenito mogu nazivati mikrokontrolerom visoke razine. U osnovi ih čine procesorski modul, napajanje i I / O moduli. Procesorski modul sastoji se od središnje procesorske jedinice (CPU) i memorije. Uz mikroprocesor, CPU također sadrži barem sučelje putem kojeg se može programirati (USB, Ethernet ili RS232) zajedno s komunikacijskim mrežama. Napajanje je obično zasebni modul, a I / O moduli odvojeni su od procesora. Tipovi I / O modula uključuju diskretne (uključeno / isključeno), Analogno (kontinuirano varijabilno) i posebne module kao što su kontrola kretanja ili brzi brojači. Poljski uređaji povezani su na I / O module.
Ovisno o količini I / O modula koje posjeduje PLC, oni se mogu nalaziti u istom kućištu kao i PLC ili u zasebnom kućištu. Određeni mali PLC-ovi zvani nano / micro PLC-ovi obično imaju sve svoje dijelove, uključujući napajanje, procesor itd. U istom kućištu.
Arhitektura mikrokontrolera
Gore opisana arhitektura PLC-a donekle je slična mikrokontrolerima u smislu sastavnih dijelova, ali mikrokontroler implementira sve na jednom čipu, od CPU-a do I / O priključaka i sučelja potrebnih za komunikaciju s vanjskim svijetom. Arhitektura mikrokontrolera prikazana je u nastavku.
Primjer koda zasnovan na logici ljestvice / dijagramu prikazan je gore. Obično izgleda poput ljestava što je razlog njegovog naziva. Ovaj pojednostavljeni izgled čini PLC-ove vrlo jednostavnim za programiranje, tako da ako možete analizirati shemu, možete programirati PLC-ove.
Zbog nedavne popularnosti suvremenih programskih jezika na visokoj razini, PLC-ovi se sada programiraju koristeći ove jezike kao što su C, C ++ i basic, ali svi PLC-i uglavnom se i dalje pridržavaju industrijskog standarda IEC 61131/3 upravljačkih sustava i podržavaju programske jezike propisane standard koji uključuje; Dijagram ljestvice, strukturirani tekst, dijagram funkcionalnih blokova, popis uputa i dijagram toka.
Suvremeni PLC obično se programira putem aplikacijskog softvera koji se temelji na bilo kojem od gore spomenutih jezika, a izvodi se na računalu povezanom s PLC-om pomoću bilo kojeg od sučelja USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422.
Mikrokontroleri su, s druge strane, programirani koristeći jezike niske razine poput montaže ili jezike visoke razine poput C i C ++. Obično zahtijeva visoku razinu iskustva s programskim jezikom koji se koristi i opće razumijevanje principa razvoja firmvera. Programeri obično trebaju razumjeti koncepte poput struktura podataka i potrebno je duboko razumijevanje arhitekture mikrokontrolera da bi razvili vrlo dobar firmware za projekt.
Mikrokontroleri se obično programiraju i putem aplikacijskog softvera pokrenutog na računalu, a obično su povezani s tim računalom putem dodatnog dijela hardvera koji se obično naziva programerima.
Međutim, rad programa na PLC-u vrlo je sličan radu mikrokontrolera. PLC koristi namjenski kontroler, što rezultira time da uvijek iznova obrađuju samo jedan program. Jedan ciklus kroz program naziva se skeniranje i sličan je mikrokontroleru koji prolazi kroz petlju.
Operativni ciklus kroz program koji se izvodi na PLC je prikazan ispod.
6. Prijave
PLC- ovi su primarni upravljački elementi koji se koriste u industrijskim sustavima upravljanja. Primjenu pronalaze u upravljanju industrijskim strojevima, transporterima, robotima i ostalim strojevima za proizvodne linije. Također se koriste u sustavima temeljenim na SCADA te u sustavima koji zahtijevaju visoku razinu pouzdanosti i sposobnost izdržavanja ekstremnih uvjeta. Koriste se u industriji, uključujući;
1. Sustav kontinuiranog punjenja boca 2. Sustav
miješanja
šarže 3. fazni klimatizacijski sustav
4. Kontrola prometa
S druge strane, mikrokontroleri pronalaze primjenu u svakodnevnim elektroničkim uređajima. Oni su glavni građevni elementi nekoliko potrošačke elektronike i pametnih uređaja.
Zamjena PLC-ova u industrijskim aplikacijama mikrokontrolerima
Pojava mikrokontrolerskih ploča jednostavnih za upotrebu povećala je opseg unutar kojeg se koriste mikrokontroleri, a sada se prilagođavaju određenim aplikacijama za koje su mikrokontroleri smatrani neprikladnim od mini DIY računala do nekoliko složenih upravljačkih sustava. To je dovelo do pitanja zašto se mikrokontroleri ne koriste umjesto PLC-ova, a glavni argument su troškovi PLC-a u usporedbi s troškovima mikrokontrolera. Važno je da se puno toga mora učiniti na uobičajenim mikrokontrolerima prije nego što se on može koristiti u industrijskoj primjeni.
Iako se odgovor može pronaći iz točaka koje su već spomenute u ovom članku, dovoljno je istaknuti dvije ključne točke.
1. Mikrokontroleri nisu dizajnirani s robusnošću i sposobnošću da izdrže ekstremne uvjete poput PLC-a. Zbog toga nisu spremni za industrijsku primjenu.
2. Industrijski senzori i aktuatori obično su dizajnirani u skladu s IEC standardom koji je obično u rasponu struje / napona i sučeljima koja možda nisu izravno kompatibilna s mikrokontrolerima i trebat će neku vrstu pratećeg hardvera koji povećava troškove.
Postoje i druge točke, ali da bismo ostali u dosegu ovog članka, trebali bismo se ovdje zaustaviti.
Zaokružujući, svaki od ovih upravljačkih uređaja dizajniran je za upotrebu u određenim sustavima i treba ih dobro razmotriti prije nego što se donese odluka o najboljem za određenu primjenu. Važno je napomenuti da određeni proizvođači grade PLC-ove zasnovane na mikrokontroleru, poput industrijskih štitova, sada izrađuju PLC-ove temeljene na Arduinu.
