Pregled plc-a i raznih plc-ploča temeljenih na arduinu

Arduino je prvi put predstavljen 2005. godine s ciljem pružanja jeftinog i jednostavnog načina za novake i profesionalce da stvore uređaje koji komuniciraju sa svojim okolišem pomoću senzora i aktuatora.

Prije nego što je Arduino predstavljen, na ugrađeni dizajn gledalo se kao na složenu temu i hobisti (ili inženjeri) morali su pronaći stručnjaka kako bi dobili djelotvoran model za svoj problem. Kao da želite jednostavan 3D printer, morate potražiti profesionalnu pomoć jer postoje tisuće kontrolera s njihovim kompatibilnim IDE-om. A hobi ne može saznati sve mikrokontrolere i njihove načine programiranja. Ova situacija završila je kada je uveden općeprihvaćeni ARDUINO. A s tim hobisti ili inženjeri mogu dizajnirati i razvijati vlastite projekte bez velike profesionalne pomoći.

A razlog zašto je postala toliko općeprihvaćena jer je riječ o elektroničkoj platformi otvorenog koda koja se temelji na jednostavnom hardveru i softveru. Arduino ploče mogu čitati ulaze poput svjetla na senzoru, prsta na gumbu i pretvoriti ga u programabilni izlaz, poput aktiviranja motora, uključivanja LED diode i objavljivanja nečega na mreži.

Tijekom godina Arduino je postao popularniji i s tim se razvijaju mnoge napredne ploče slične namjene poput Raspberry PI, Panda itd. Arduino se koristi kao mozak u tisućama projekata, od svakodnevnih predmeta do složenih znanstvenih instrumenata. Studenti, hobisti, umjetnici, programeri i profesionalci širom svijeta okupili su se oko ove platforme otvorenog koda i razvili mnoge projekte čime su stekli nevjerojatnu količinu znanja koje može biti od velike pomoći kako novacima, tako i stručnjacima.

S nagomilanim znanjem i nedavnim uvođenjem IoT-a, hype na Arduinu napravio je još jedan korak naprijed i postao neophodan alat za učenje inženjera i hobista. Sada se ploča Arduino počela mijenjati kako bi se prilagodila novim potrebama i izazovima poput IoT aplikacija, nosive opreme, 3D ispisa, ugrađenih okruženja i na kraju PLC (Programabilni logički kontroler). Ovdje ćemo u ovom članku naučiti što je PLC i kako se Arduino može koristiti kao PLC.

Uvod u PLC (programabilni logički kontroler)

Prvo, shvatimo pojam Industrijska automatizacija prije nego što se odlučimo za PLC. Kao što svi znamo korištenje strojeva za rad u industriji isplativije je od korištenja ljudi, jer strojevima nije potreban novac, praznici ili pauze, pa ako se strojevi koriste umjesto ljudi, industrije mogu proizvesti svoje proizvode 24 * 7 bez problema. Sada se ova postavka zamjene ljudi strojevima ili robotskim oružjem naziva industrijska automatizacija.

PLC je upravljačka jedinica posebno dizajnirana za upravljanje strojevima koji se koriste za industrijsku automatizaciju. Dizajnirani su da budu pouzdani u surovim industrijskim uvjetima (poput ekstremnih temperatura, vlažnih, mokrih, prašnjavih uvjeta). Primjene PLC-a mogu se vidjeti na proizvodnoj liniji tvornice, pogonu za preradu rude, robotskom zavarivanju, CNC rezbarenju itd. Budući da je ova oprema dizajnirana za visoku učinkovitost i robusno okruženje, skupa je i za ugradnju i za popravak.

PLC (Programabilni logički kontroler) ima mnoge značajke slične našem osobnom računalu kod kuće. Oboje imaju jedinicu za napajanje, CPU (središnja procesorska jedinica), ulaze i izlaze (I / O) priključke, RAM i ROM memoriju te upravljački softver. Najveća razlika između njih dvojice je što PLC može izvršavati diskretne i kontinuirane funkcije u surovim uvjetima što računalo ne može. Također možete pročitati razliku između PLC-a i mikrokontrolera kako biste dobili pregled njegove usporedbe s mikrokontrolerom.

Na tržištu postoji mnogo različitih vrsta PLC- a prema zahtjevima kupca. Iako je prisutno mnogo vrsta PLC-a, oni slijede određene standarde koje korisnik može lako odabrati.

Osnovna funkcija PLC-a

Da bismo razumjeli osnovni rad PLC-a, pretpostavimo jednostavan primjer kao što je prikazano u nastavku.

Recimo u ovoj postavci da moramo uključiti žarulju prvih pedeset sekundi i isključiti žarulju sljedećih dvadeset sekundi, a zatim moramo koristiti prekidač u krugu za neprekidno zatvaranje i otvaranje petlje. Ovo je jednostavan, ali vrlo dosadan zadatak za čovjeka i nije isplativo svaki put kupiti releje s timerom za ovu vrstu problema. U svim tim slučajevima možemo koristiti jedan PLC za rješavanje problema.

Ovdje možete vidjeti da je PLC povezan u petlju postavljanja, a da prekidač ostane zatvoren. Programiranjem možemo namjestiti tajmer za PLC u krugu. Jednom kad to učini, PLC može neprekidno zatvarati i otvarati petlju što zamjenjuje potrebu za ljudskom intervencijom. Jednom kada PLC počne izvršavati program, neće se zaustaviti dok se ne da prekid.

Ovo je samo jednostavno postavljanje, a PLC ima mogućnost upravljanja mnogo većim i složenijim procesima kao što su PWM kontrola, Sensing itd. PLC je obično dizajniran na način koji nalaže kupcu tako da on / ona može prilagoditi PLC funkcionira ovisno o primjeni i potrebi.

Blok dijagram PLC-a

Pogledajmo sada važne module prisutne u PLC-u.

Modul napajanja: Ovaj se modul ponekad postavlja kao zasebna postavka poput adaptera, au drugim će slučajevima biti izrađen izravno na glavnoj pločici. Funkcija modula je pružiti potrebno napajanje cijelom postavljanju PLC-a (Programabilni logički kontroler). Modul je pretvarač koji pretvara raspoloživu izmjeničnu struju u istosmjernu koja je potrebna CPU-u i ostalim modulima. PLC obično radi na 12V i 24V napajanju.

Središnja procesorska jedinica: Ovaj je modul najviše zaštićen jer je srž funkcioniranja cijelog PLC-a. CPU modul sastoji se od mikroprocesora ili mikrokontrolera, programske memorije, flash memorije i RAMS memorije. Flash memorija ili ROM memorija pohranjuju operativni sustav, upravljački program i aplikacijski program. RAM koristi mikroprocesor za pristup podacima i informacijama.

Funkcija CPU-a je izvršavanje programa pohranjenog u memoriji i djelovanje prema napisanim uputama. Dakle, u osnovi CPU čita ulazne podatke sa senzora za obradu i konačno šalje odgovarajući odgovor na temelju programa.

Ulazni i izlazni modul: Ulazni modul koristi se za uspostavljanje veze između različitih senzora i tipkovnica s CPU-om, a izlazni modul koristi procesor za pružanje odgovora vanjskom svijetu.

Modul uređaja za programiranje: Ovaj modul koristi se za uspostavljanje komunikacije između računala i PLC-a. Osnovna funkcija je reprogramiranje mikroprocesora PLC-a.

Vrste PLC-a (programabilni logički kontroler)

PLC je podijeljen u dvije vrste i to fiksni (ili kompaktni PLC) i modularni PLC.

1. Kompaktni ili fiksni PLC: To je obično PLC nižeg razreda koji je popularan u mnogim industrijama. Kompaktni PLC ima fiksni broj U / I modula i vanjskih U / I kartica te ih kasnije nije moguće proširiti radi složenijeg postavljanja. Na donjoj slici možete vidjeti fiksni PLC.

2. Modularni PLC: Modularni PLC omogućuje višestruko proširenje paralelnim slaganjem 'Modula'. I / O priključci modularnog PLC-a mogu se povećati za složenije operacije u industriji. Modularni PLC je također lakši za upotrebu jer je svaka komponenta neovisna jedna o drugoj. Ova vrsta PLC-a popularna je u mnogim industrijama

Arduino vs PLC (programabilni logički kontroler)

Kao što smo ranije spomenuli, važni moduli PLC-a slični su računalu (osobno računalo), a još su sličniji računarima s jednom pločom poput Arduina. Dakle, interno na određenoj razini rad PLC-a i Arduina je isti i ovaj Arduino možemo koristiti za dizajn PLC-a (programabilnog logičkog kontrolera). U Arduino PLC su već prisutni na tržištu i dostupne su jeftiniji u odnosu na konvencionalne PLC. Tako Arduino-PLC postaje popularan ovih dana i njegove će se aplikacije povećavati u budućnosti. To su određene razlike između Arduino PLC-a i konvencionalnog PLC-a, a nekoliko ih je spomenuto u nastavku.

Arduino PLC	PLC (programabilni logički kontroler)
Potrebne vanjske komponente za rad kao PLC	Ne trebaju dodatne vanjske komponente
Univerzalno prihvaćen	Promovira se uglavnom u industrijama
Niska cijena	Visoka cijena
Trebate naučiti osnovno programiranje za prepisivanje programa Arduino	Trebala je samo osnovna operativna tehnika za reprogramiranje PLC-a
Reprogramiranje je relativno teško	Reprogramiranje je relativno jednostavno
Zadovoljavajuća izvedba	Visoke performanse
Ne može raditi u teškim uvjetima	Može raditi u teškim uvjetima
Kompaktan i mali	Glomazan i težak
Slaganje se ne može koristiti za daljnji PLC rad Arduino PLC-a	Slaganje se može koristiti za daljnji PLC rad normalnog PLC-a
Više mogućnosti komunikacije	Manje mogućnosti komunikacije
Jednostavna zamjena i popravak	Teško zamijeniti i popraviti
Manje mogućnosti izbora	Mnogo mogućnosti za odabir

Sada ćemo razgovarati ukratko o popularnim PLC-ima temeljenim na Arduinu koji su trenutno na tržištu.

1. Industrijski štitovi Arduino PLC-ovi

Industrial Shields je popularna tvrtka koja pruža PLC štitove zasnovane na Arduinu za mnoge industrijske primjene. U nastavku se ukratko govori o štitovima koji se popularno koriste.

Industrijski štitovi ARDBOX:

ARDBOX je PLC zasnovan na Arduinu dizajniran za male i srednje industrijske primjene. Slika ARDBOX-a prikazana je u nastavku.

ARDBOX je dizajniran na temelju ARDUINO LEONARO, tako da su u osnovi sve tehničke specifikacije ARDBOX-a LEONARO specifikacije. Osnovne značajke i tehničke specifikacije ARDBOX- a dane su u nastavku.

Ulazni napon	12Vor 24V
Nazivna snaga	30W
Maksimalna struja	1,5A
Brzina sata	16MHz
Veličina	100x45x115 mm
Programski jezik	Arduino IDE.
Brza memorija	32 KB od čega bootloader koristi 4 KB
SRAM	2,5 KB
EEPROM	1 KB
Komunikacije	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
UKUPNO Ulazne točke	10
UKUPNO Izlazne točke	10
PWM izolirani izlaz	do 24Vdc Maksimalno: 70 mA Galvanska izolacija Dioda zaštićena za relej Nazivni napon: 24Vdc

Industrijski štitovi M-Duino:

M-DUINO je PLC na bazi Arduina dizajniran za male i srednje industrijske primjene. Slika PLC-a prikazana je u nastavku.

M-DUINO je dizajniran na temelju ploče ARDUINO MEGA, tako da su sve tehničke specifikacije MEGA ploče M-DUINO specifikacije. Osnovne značajke i tehničke specifikacije M-DUINO date su u nastavku.

Ulazni napon	12V ili 24V
Nazivna snaga	40W
Maksimalna izlazna struja	0,5A
Brzina sata	16MHz
Veličina	101x119x70mm
Programski jezik	Arduino IDE.
Brza memorija	32KB, od čega 0,5KB koristi boot loader
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
Komunikacije	I2C1 - Ethernet priključak - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (Arduino pribadače)
UKUPNO Ulazne točke	13,26,36
UKUPNO Izlazne točke	8,16,22
PWM izolirani izlaz	24 V DC (3,6,8) Maksimalno: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLC-ovi

PLDuino je programirljivi logički kontroler (PLC) s otvorenim izvorom Arduino, koji je dostupan na tržištu po cijeni od oko 150 USD. Ovaj PLC kombinira Arduino Mega (ATmega2560) s Wi-Fi modulom ESP8266 i TFT zaslonom osjetljivim na dodir od 2,4 inča kako bi bio pogodan za industrijske IoT aplikacije i druge tvorničke robotizirane programe.

PLDuino se lako može programirati jednostavnim USB kabelom, a uz popularni Arduino IDE PLDuino se može programirati i pomoću Lua, GNU ili čak AVR Studija. PLDuino također nudi demonstracijske kodove i knjižnice kako bi pomogao početnicima da brzo započnu razvoj. Za napredne korisnike, PLDuino je također omogućio otvaranje naslovnice i istraživanje unutar PLC-a kako bi prilagodio hardver prema njihovoj primjeni, pune sheme i specifikacije komponenata također su dostupne na mreži. Kompletne specifikacije PLDuina prikazane su na donjoj slici

3. Controllino Arduino PLC-ovi

Controllino nije ništa drugo nego industrijalizirani Arduino. Kombinira fleksibilnost i prirodu otvorenog koda ekosustava Arduino sa sigurnošću i pouzdanošću PLC-ova industrijske klase.

Tvrtka nudi tri modula koji su dizajnirani na temelju tri Arduino ploče.

Controllino MINI:

Dizajniran je na ploči Arduino Uno.

Ulazni napon	12V ili 24V
Radna temperatura	5 ° C do 55 ° C
Maksimalna struja releja	6A
Brzina sata	16MHz
Veličina	36x90x60 mm
Programski jezik	Arduino IDE.
Brza memorija	32KB, od čega 0,5KB koristi boot loader
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
Komunikacije	I2C1– USB - SPI
UKUPNO Ulazne točke	8
UKUPNO Izlazne točke	8

Controllino MAXI:

Ovo je dizajnirano na ATMEGA2560 Atmel mikrokontroleru ili na Arduino Mega ploči.

Ulazni napon	12V ili 24V
Radna temperatura	0 ° C do 55 ° C
Maksimalna izlazna struja releja	6A
Brzina sata	16MHz
Veličina	72x90x62mm
Programski jezik	Arduino IDE
Brza memorija	256 KB
SRAM	8 KB
EEPROM	4 KB
Komunikacije	I2C1, Ethernet priključak, USB, SPI
UKUPNO Ulazne točke	12
UKUPNO Izlazne točke	12, relejni izlaz-10

Controllino Mega:

Mega PLC dizajniran je na ATMEGA2560 Atmel mikrokontroleru ili na Arduino Mega ploči.

Ulazni napon	12V ili 24V
Radna temperatura	0 ° C do 55 ° C
Maksimalna izlazna struja releja	6A
Brzina sata	16MHz
Veličina	107x90x62mm
Programski jezik	Arduino IDE
Brza memorija	256 KB
SRAM	8 KB
EEPROM	4 KB
Komunikacije	I2C1, Ethernet priključak, USB, SPI
UKUPNO Ulazne točke	21
UKUPNO Izlazne točke	24, relejni izlaz-16

Prednosti Arduino PLC-a

• Može se kupiti po niskoj cijeni.
• Može se programirati pomoću Arduino IDE softvera.
• Visoka kompatibilnost.
• Visoka soba za prilagodbe.
• Jednostavna zamjena u usporedbi s konvencionalnim PLC-om.

Mane Arduino PLC-a

• Za odabir je dostupno vrlo malo izbora.
• Nije prikladno za velike primjene.
• Osjetljiv u usporedbi s konvencionalnim PLC-om.
• Potrebno više održavanja.
• Manje profesionalni.