Микроконтролер срещу plc: подробно сравнение

Появата на Arduino и десетки други базирани на микроконтролер платки в последно време повиши интереса към вградените системи, отваряйки света на микроконтролерите за голям брой. Това не само увеличи броя на потребителите на микроконтролери, но и увеличи обхвата и приложенията, в които те се използват. Ето защо през последните няколко статии разгледахме някои ключови теми, които са важни за изграждането на страхотни вградени системни устройства като; избор на подходящия микроконтролер за вашия проект, Избор между микроконтролер и микропроцесор. По същия начин, за днешната статия ще сравнявам микроконтролери с програмируем логически контролер (PLC).

Програмируем логически контролер

А програмируем логически контролер (PLC) е просто специално предназначение изчислителни устройства, предназначени за използване в системи за управление на производството и други системи, където надеждността на системата е висока.

Първоначално те са разработени да заменят кабелни релета, последователности и таймери, използвани в производствения процес от индустрията за автоматизация, но днес те са мащабирани и се използват от всички видове производствени процеси, включително линии, базирани на роботи. В днешно време вероятно няма нито една фабрика в думата, която да няма машина или оборудване, работещи на PLC. Основната причина за широкото им приемане и използване може да се намери дълбоко вкоренена в тяхната здравина и способността да издържат на грубата работа / среда, свързана с производствените подове. Те също са добър пример за операционни системи в реално време тъй като те имат висока способност да произвеждат изходи към конкретни входове в рамките на много кратък срок, което е ключово изискване за индустриалните настройки, тъй като второто забавяне може да наруши цялата операция.

Микроконтролери

Микроконтролерите, от друга страна, са малки изчислителни устройства на един чип, които съдържат едно или повече процесорни ядра, с устройства с памет, вградени заедно с програмируеми портове за вход и изход със специално и общо предназначение (I / O). Те се използват във всякакви ежедневни устройства, особено в приложения, където трябва да се изпълняват само специфични повтарящи се задачи. Те обикновено са голи и не могат да се използват като самостоятелни устройства без необходимите връзки. За разлика от PLC, те нямат интерфейси като дисплей и вградени превключватели, тъй като обикновено просто имат GPIO, към които тези компоненти могат да бъдат свързани.

Днешният урок ще бъде фокусиран върху сравняване на PLC и микроконтролерни системи под различни заглавия, които включват;

Архитектура
Интерфейси
Изпълнение и надеждност
Необходимо ниво на умения
Програмиране
Приложения

1. Архитектура

PLC архитектура:

PLC обикновено могат да се наричат микроконтролер на високо ниво. По същество те се състоят от процесорен модул, захранване и I / O модули. Процесорният модул се състои от централния процесор (CPU) и паметта. В допълнение към микропроцесора, процесорът съдържа поне интерфейс, чрез който може да бъде програмиран (USB, Ethernet или RS232) заедно с комуникационни мрежи. Захранването обикновено е отделен модул, а входно-изходните модули са отделни от процесора. Видовете I / O модули включват дискретни (включване / изключване), аналогови (непрекъсната променлива) и специални модули като контрол на движението или високоскоростни броячи. Полевите устройства са свързани към I / O модулите.

В зависимост от количеството I / O модули, притежавани от PLC, те могат да се намират в същия корпус като PLC или в отделен корпус. Някои малки PLC, наречени nano / micro PLC, обикновено имат всичките си части, включително мощност, процесор и т.н. в една и съща кутия.

Архитектура на микроконтролера

Архитектурата на PLC, описана по-горе, е донякъде подобна на микроконтролерите по отношение на съставните елементи, но микроконтролерът изпълнява всичко на един чип, от процесора до I / O портовете и интерфейсите, необходими за комуникация с външния свят. Архитектурата на микроконтролера е показана по-долу.

Пример за код на стълбищна логика / диаграма е показан по-горе. Обикновено изглежда като стълба, което е причината зад името му. Този опростен външен вид прави PLC много лесни за програмиране, така че ако можете да анализирате схема, можете да програмирате PLC.

Поради скорошната популярност на съвременните езици за програмиране на високо ниво, PLC сега се програмират, използвайки тези езици като C, C ++ и basic, но всички PLC обикновено продължават да се придържат към индустриалния стандарт за контрол на IEC 61131/3 и поддържат програмните езици, предвидени в стандарт, които включват; Стълбищна диаграма, структуриран текст, функционална блок-схема, списък с инструкции и последователна диаграма.

Съвременните PLC обикновено се програмират чрез приложен софтуер, базиран на някой от споменатите по-горе езици, работещ на компютър, свързан към PLC, използвайки някой от интерфейсите USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422.

Микроконтролерите, от друга страна, са програмирани, използвайки езици от ниско ниво като сглобяване или езици от високо ниво като C и C ++, между другото. Обикновено се изисква високо ниво на опит с използвания език за програмиране и общо разбиране на принципите на разработване на фърмуера. Програмистите обикновено трябва да разберат понятия като структури от данни и е необходимо задълбочено разбиране на архитектурата на микроконтролера, за да се разработи много добър фърмуер за проекта.

Микроконтролерите обикновено се програмират и чрез приложен софтуер, работещ на компютър и обикновено се свързват към него чрез допълнителен хардуер, обикновено наричан програмисти.

Работата на програми на PLC обаче е много подобна на тази на микроконтролера. PLC използва специален контролер, в резултат на което те обработват само една програма отново и отново. Един цикъл през програмата се нарича сканиране и е подобен на микроконтролера, преминаващ през цикъл.

Работен цикъл през програмата, работеща на PLC, е показан по-долу.

6. Приложения

PLC са основните управляващи елементи, използвани в индустриалните системи за управление. Те намират приложение в управлението на индустриални машини, конвейери, роботи и други машини за производствени линии. Те се използват и в системи, базирани на SCADA, и в системи, които изискват високо ниво на надеждност и способност да издържат на екстремни условия. Те се използват в индустрии, включително;

1. Система за непрекъснато пълнене на бутилки 2. Система за

смесване на

партиди 3. етапна климатична система

4. Контрол на трафика

Микроконтролерите, от друга страна, намират приложение в ежедневните електронни устройства. Те са основните градивни елементи на няколко потребителски електроника и интелигентни устройства.

Замяна на PLC в промишлени приложения с микроконтролери

Появата на лесни за използване платки за микроконтролери увеличиха обхвата, в който се използват микроконтролерите, сега те са адаптирани за определени приложения, за които микроконтролерите бяха счетени за неподходящи от мини компютри за домашна употреба до няколко сложни системи за управление. Това доведе до въпроси защо микроконтролерите не се използват вместо PLC, като основният аргумент е цената на PLC в сравнение с тази на микроконтролерите. Важно е да се направи много на обикновените микроконтролери, преди да може да се използва в промишлени приложения.

Въпреки че отговорът може да бъде намерен от точките, които вече бяха споменати в тази статия, достатъчно е да се подчертаят две ключови точки.

1. Микроконтролерите не са проектирани със здравина и способност да издържат на екстремни условия като PLC. Това ги прави не готови за промишлени приложения.

2. Промишлените сензори и изпълнителни механизми обикновено са проектирани в съответствие със стандарта IEC, който обикновено е в диапазон от ток / напрежение и интерфейси, които може да не са пряко съвместими с микроконтролери и ще изискват някакъв поддържащ хардуер, който увеличава разходите.

Съществуват и други точки, но за да останем в обхвата на тази статия, трябва да спрем до тук.

В допълнение, всяко от тези контролни устройства е предназначено за използване в определени системи и те трябва да бъдат добре обмислени, преди да се вземе решение за най-доброто за конкретно приложение. Важно е да се отбележи, че някои производители изграждат PLC, базирани на микроконтролер, като индустриалните щитове сега правят PLC, базирани на Arduino, показани по-долу.