Mikrokontroller vs plc: részletes összehasonlítás

Az Arduino és számos más mikrokontroller alapú tábla megjelenése az utóbbi időben megnövelte a beágyazott rendszerek iránti érdeklődést, és nagy számmal nyitotta meg a mikrovezérlők világát. Ez nem csak megnövelte a mikrokontrollerek felhasználói számát, hanem megnövelte azok alkalmazási körét és alkalmazásait is. Ezért az elmúlt néhány cikkben bemutattunk néhány kulcsfontosságú témát, amelyek fontosak a nagyszerű beágyazott rendszerű eszközök felépítéséhez, például; a projekthez megfelelő mikrovezérlő kiválasztása, Választás a mikrovezérlő és a mikroprocesszor között. A mai cikkhez hasonlóan összehasonlítom a mikrovezérlőket a programozható logikai vezérlőkkel (PLC).

Programozható logikai vezérlő

A programozható logikai vezérlő (PLC) egyszerűen egy speciális célú számítástechnikai eszköz, amelyet ipari vezérlőrendszerekben és más rendszerekben való felhasználásra terveztek, ahol a rendszer megbízhatósága magas.

Eleinte az automatizálási ipar gyártási folyamatában használt vezetékes relék, szekvenciák és időzítők cseréjére fejlesztették ki őket, de ma már mindenféle gyártási folyamatban méretezték és használják, beleértve a robot alapú vonalakat is. Manapság valószínűleg nincs egyetlen olyan gyár a szóban, amely ne működtetne PLC-ken működő gépet vagy berendezést. Széles körű elterjedésük és használatuk fő oka mélységében gyökerükben rejlik , mivel ellenállóak és képesek ellenállni a padlók gyártásával járó durva kezelésnek / környezetnek. A valós idejű operációs rendszerekre is jó példa mivel nagy képességük van arra, hogy nagyon rövid időn belül kimeneteket hozzanak létre konkrét bemenetekhez, ami az ipari beállítások egyik legfontosabb követelménye, mivel a második késés megzavarhatja az egész műveletet.

Mikrovezérlők

A mikrovezérlők viszont egy chipen lévő kis számítástechnikai eszközök, amelyek egy vagy több feldolgozó magot tartalmaznak, a programozható speciális és általános célú bemeneti és kimeneti (I / O) portok mellé beágyazott memóriaeszközökkel. Mindenféle napi eszközben használják őket, különösen olyan alkalmazásokban, ahol csak meghatározott ismétlődő feladatokat kell végrehajtani. Általában csupaszok, és a szükséges csatlakozások nélkül nem használhatók önálló eszközként. A PLC- ktől eltérően nincsenek interfészeik, például a kijelző, és a beépített kapcsolók, mivel általában csak GPIO-k vannak, amelyekhez ezek az alkatrészek csatlakoztathatók.

A mai bemutató középpontjában a PLC-k és a mikrokontroller rendszerek összehasonlítása áll, különféle címsorok alatt;

1. Építészet
2. Interfészek
3. Teljesítmény és megbízhatóság
4. Szükséges készségszint
5. Programozás
6. Alkalmazások

1. Építészet

PLC-k felépítése:

A PLC-k általában magas szintű mikrovezérlőnek nevezhetők. Lényegében processzor modulból, tápegységből és I / O modulokból állnak. A processzor modul a központi processzorból (CPU) és a memóriából áll. A mikroprocesszor mellett a CPU tartalmaz legalább egy interfészt, amelyen keresztül programozható (USB, Ethernet vagy RS232) a kommunikációs hálózatokkal együtt. A tápegység általában külön modul, és az I / O modulok külön vannak a processzortól. Az I / O modulok típusai közé tartoznak a diszkrét (be / ki), az analóg (folyamatos változó) és speciális modulok, például a mozgásvezérlés vagy a nagy sebességű számlálók. A terepi eszközök az I / O modulokhoz vannak csatlakoztatva.

A PLC birtokában lévő I / O modulok mennyiségétől függően ezek lehetnek ugyanabban a házban, mint a PLC, vagy külön házban. Bizonyos kis nano / mikro PLC-knek nevezett PLC-k általában minden alkatrészükkel, beleértve az áramot, a processzort stb., Ugyanabban a házban vannak.

Mikrokontroller felépítése

A PLC-k fent leírt architektúrája alkotóelemeit tekintve némileg hasonlít a mikrovezérlőkhöz, de a mikrovezérlő mindent egyetlen chipen valósít meg, a CPU-tól kezdve az I / O portokig és a külvilággal való kommunikációhoz szükséges interfészekig. A mikrovezérlő felépítése az alábbiakban látható.

A létra logika / diagram alapú kód példája látható fent. Általában úgy néz ki, mint egy létra, ami a neve mögött áll. Ez az egyszerűsített megjelenés nagyon egyszerűvé teszi a PLC-k programozását, így ha egy sematikát elemezni tud, akkor a PLC-ket is beprogramozhatja.

A modern, magas szintű programozási nyelvek közelmúltbeli népszerűsége miatt a PLC-k most már ezeken a nyelveken vannak programozva, mint a C, C ++ és az basic, de az összes PLC általában továbbra is betartja az ipari IEC 61131/3 vezérlőrendszerek szabványát, és támogatja a szabvány, amely magában foglalja; Létradiagram, strukturált szöveg, funkcióblokk-diagram, utasításlista és szekvenciális folyamatábra.

A mai PLC programozása általában a fent említett nyelvek bármelyikén alapuló alkalmazásszoftveren keresztül történik, amely a PLC-hez csatlakoztatott számítógépen fut, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422 bármelyik interfész használatával.

A mikrovezérlőket másrészről alacsony szintű nyelvekkel, például összeszereléssel vagy magas szintű nyelvekkel, például C és C ++ programozzák. Ez általában magas szintű tapasztalatot igényel az alkalmazott programozási nyelvről és a firmware-fejlesztés alapelveinek általános megértését. A programozóknak általában meg kell érteniük az olyan fogalmakat, mint az adatstruktúrák, és a mikrovezérlő architektúrájának mély megértésére van szükség a projekt nagyon jó firmware-jének fejlesztéséhez.

A mikrovezérlőket általában egy PC-n futó alkalmazásszoftveren keresztül is beprogramozzák, és általában egy további hardveren keresztül szokták programozónak nevezni.

A programok működése a PLC-n azonban nagyon hasonló a mikrovezérlő működéséhez. A PLC dedikált vezérlőt használ, így csak egy programot dolgoznak fel újra és újra. A programon keresztüli egy ciklust szkennelésnek nevezzük, és ez hasonlít egy cikluson átmenő mikrovezérlőhöz.

Az alábbiakban bemutatjuk a PLC-n futó programon keresztüli működési ciklust.

6. Alkalmazások

A PLC-k az ipari vezérlőrendszerek elsődleges vezérlőelemei. Alkalmazást találnak ipari gépek, szállítószalagok, robotok és más gyártósori gépek irányítására. SCADA alapú rendszerekben és olyan rendszerekben is alkalmazzák, amelyek magas szintű megbízhatóságot és extrém körülményeknek való ellenállást igényelnek. Olyan iparágakban használják őket, mint;

1. Folyamatos palacktöltő rendszer 2.

Keverő keverő rendszer 3.

szakaszos légkondicionáló rendszer 4.

Forgalomszabályozás

A mikrokontrollerek viszont megtalálják a mindennapi elektronikus eszközök alkalmazását. Számos szórakoztató elektronika és intelligens eszköz fő építőelemei.

Az ipari alkalmazásokban lévő PLC-k cseréje mikrokontrollerekkel

A könnyen használható mikrovezérlő lapok megjelenése megnövelte a mikrovezérlők használatának körét, mostanra bizonyos alkalmazásokhoz adaptálják őket, amelyek esetében a mikrovezérlőket alkalmatlannak tartották a mini barkács számítógépektől a több komplex vezérlő rendszerig. Ez kérdéseket vetett fel azzal kapcsolatban, hogy miért nem használják a mikrokontrollereket a PLC-k helyett, a fő érv a PLC-k költsége a mikrokontrollerekhez képest. Fontos, hogy sokat kell tenni a rendszeres mikrovezérlőkkel, mielőtt az ipari alkalmazásokban felhasználhatók lennének.

Bár a válasz megtalálható a cikkben már említett pontokból, elegendő két kulcspontot kiemelni.

1. A mikrovezérlőket nem úgy tervezték, hogy ellenállóak legyenek és képesek ellenállni az extrém körülményeknek, például a PLC-knek. Ezáltal nem állnak készen az ipari alkalmazásokra.

2. Az ipari szenzorokat és működtető elemeket általában az IEC szabvány szerint tervezik, amely általában az áram / feszültség és az interfészek tartományában van, amely nem biztos, hogy közvetlenül kompatibilis a mikrovezérlőkkel, és valamilyen támogató hardvert igényelnek, ami növeli a költségeket.

Más pontok léteznek, de azért, hogy a cikk keretein belül maradjunk, itt kell megállnunk.

Összefoglalva, ezek a vezérlőberendezések mindegyikét bizonyos rendszerekben való felhasználásra tervezték, és alaposan meg kell fontolni őket, mielőtt egy adott alkalmazáshoz a legjobbat hozzák meg. Fontos megjegyezni, hogy bizonyos gyártók mikrokontroller alapú PLC-ket építenek, például az ipari pajzsok mostantól Arduino alapú PLC-ket készítenek.