Преглед на plc и различни PLC базирани на arduino платки

Arduino е представен за първи път през 2005 г. с цел да осигури евтин и лесен начин за начинаещи и професионалисти да създават устройства, които взаимодействат с тяхната среда, използвайки сензори и изпълнителни механизми.

Преди да бъде представен Arduino, вграденият дизайн се разглеждаше като сложна тема и любителите (или инженерите) трябваше да намерят специалист, за да получат работещ модел за техния проблем. Както ако искате прост 3D принтер, тогава трябва да получите професионална помощ, тъй като има хиляди контролери с тяхната съвместима IDE. И любителят не може да научи за всички микроконтролери и техните начини за програмиране. Тази ситуация приключи, когато беше въведен общоприетият ARDUINO. И с това любителите или инженерите могат да проектират и разработват свои собствени проекти без много професионална помощ.

И причината тя да стане толкова общоприета, защото е електроника с отворен код, базирана на лесен за използване хардуер и софтуер. Платките Arduino могат да четат входове като светлина на сензор, пръст върху бутон и да го превърнат в програмируем изход като активиране на мотор, включване на LED и публикуване на нещо онлайн.

С течение на годините Arduino стана по-популярен и с това се развиват много модерни дъски със сходни цели като Raspberry PI, Panda и др. Arduino се използва като мозък в хиляди проекти, от ежедневни обекти до сложни научни инструменти. Студенти, любители, художници, програмисти и професионалисти по целия свят се събраха около тази платформа с отворен код и разработиха много проекти, като по този начин натрупаха невероятно количество знания, които могат да бъдат от голяма помощ както за начинаещи, така и за експерти.

С натрупаните знания и неотдавнашното въвеждане на IoT, шумът на Arduino направи още една стъпка напред, като по този начин се превърна в необходим инструмент за обучение за инженери и любители. Сега платката на Arduino започна да се променя, за да се адаптира към новите нужди и предизвикателства като IoT приложения, носими, 3D печат, вградени среди и накрая PLC (Програмируем логически контролер). Тук в тази статия ще научим за това какво е PLC и как Arduino може да се използва като PLC.

Въведение в PLC (програмируем логически контролер)

Първо, нека разберем термина Индустриална автоматизация, преди да отидем за PLC. Както всички знаем, използването на машини за работа в промишлеността е по-рентабилно от използването на хора, тъй като машините не се нуждаят от пари, почивки или почивки, така че ако машините се използват вместо хора, индустриите могат да произвеждат своите продукти 24 * 7 без проблем. Сега тази настройка за замяна на хората с машини или роботизирани оръжия се нарича Индустриална автоматизация.

PLC е контролно устройство, специално проектирано да управлява машините, използвани за индустриална автоматизация. Те са проектирани да бъдат надеждни в сурови индустриални условия (като екстремни температури, влажни, мокри, прашни условия). PLC приложенията могат да се видят на поточната линия на производственото предприятие, завод за преработка на руда, роботизирано заваряване, CNC дърворезба и др. Тъй като това оборудване е проектирано за висока ефективност и здрава среда, те са скъпи както за инсталиране, така и за ремонт.

PLC (Програмируем логически контролер) има много функции, подобни на нашия персонален компютър у дома. И двамата имат захранващ блок, CPU (централен процесор), входове и изходи (I / O) портове, RAM и ROM памет и софтуер за управление. Най-голямата разлика между двете е, че PLC може да изпълнява дискретни и непрекъснати функции в сурова среда, която компютърът не може да направи. Можете също да прочетете разликата между PLC и микроконтролера, за да получите преглед на сравнението му с микроконтролери.

На пазара има много различни видове PLC според изискванията на клиента. Въпреки че има много видове PLC, те спазват определени стандарти, които потребителят може лесно да избере.

Основна функция на PLC

За да разберем основната работа на PLC, нека приемем прост пример, както е показано по-долу.

Нека кажем, че в тази настройка трябва да включим крушката за първите петдесет секунди и да изключим крушката за следващите двадесет секунди, след което трябва да използваме превключвателя във веригата, за да затваряме и отваряме контура непрекъснато. Това е проста, но много уморителна задача за човек и не е рентабилно да купувате таймерни релета за този тип проблеми всеки път. Във всички тези случаи можем да използваме един PLC за решаване на проблема.

Тук можете да видите, че PLC е свързан в цикъла на настройката, като същевременно държите ключа затворен. Можем да използваме програмирането, за да настроим таймера за PLC във веригата. След като приключи, PLC може непрекъснато да затваря и отваря веригата, което замества необходимостта от човешка намеса. След като PLC започне да изпълнява програмата, той няма да спре, докато не се даде прекъсване.

Това е просто проста настройка и PLC има способността да контролира много по-големи и по-сложни процеси като PWM управление, Sensing и др. PLC обикновено е проектиран по начин, който да може потребителят, така че той / тя да може да персонализира PLC функционира в зависимост от приложението и нуждата.

Блокова диаграма на PLC

Сега нека разгледаме важните модули, присъстващи в PLC.

Модул за захранване: Този модул понякога се поставя като отделна настройка като адаптер, а в други случаи той ще бъде проектиран директно на основната платка. Функцията на модула е да осигури необходимото захранване на цялата настройка на PLC (Програмируем логически контролер). Модулът е преобразувател, който преобразува наличната променлива мощност в постоянна мощност, която се изисква от процесора и други модули. Обикновено PLC работи на 12V и 24V захранваща шина.

Централен процесор: Този модул е ​​най-защитен, тъй като е ядрото на функционирането на целия PLC. CPU модулът се състои от микропроцесор или микроконтролер, програмна памет, флаш памет и RAMS памет. Флаш паметта или ROM паметта съхраняват операционна система, драйвер и приложна програма. RAM се използва от микропроцесора за достъп до данни и информация.

Функцията на CPU е да изпълнява програмата, съхранена в паметта, и да действа в съответствие с писмените инструкции. Така че основно CPU чете входните данни от сензорите за обработка и накрая изпраща подходящ отговор въз основа на програмата.

Модул за вход и изход: Модулът за вход се използва за установяване на връзка между различни сензори и клавиатури към процесора, а модулът за изход се използва от процесора за осигуряване на отговор на външния свят.

Модул на устройството за програмиране: Този модул се използва за установяване на комуникация между компютър и PLC. Основната функция е да препрограмира микропроцесора на PLC.

Видове PLC (програмируем логически контролер)

PLC е разделен на два типа, а именно фиксиран (или компактен PLC) и модулен PLC.

1. Компактен или фиксиран PLC: Обикновено това е PLC от нисък клас, който е популярен в много индустрии. Компактният PLC има фиксиран брой I / O модули и външни I / O карти и те не могат да бъдат разширени по-късно, за да се направи по-сложна настройка. Можете да видите фиксиран PLC на фигурата по-долу.

2. Модулен PLC: Модулният PLC позволява множество разширения чрез подреждане на паралелно „Модули“. Входно-изходните портове на модулния PLC могат да бъдат увеличени за по-сложни операции в индустрията. Модулният PLC също е по-лесен за използване, тъй като всеки компонент е независим един от друг. Този тип PLC е популярен в много индустрии

Arduino срещу PLC (програмируем логически контролер)

Както споменахме по-рано, важните модули на PLC са подобни на PC (Персонален компютър) и дори са по-подобни на едноплатни компютри като Arduino. Така че вътрешно на определено ниво работата на PLC и Arduino е еднаква и ние можем да използваме този Arduino за проектиране на PLC (програмируем логически контролер). На Ардуино контролерите вече са налични на пазара и са на разположение по-евтино в сравнение с конвенционалните PLC. Така че Arduino-PLC става популярен в наши дни и приложенията му ще се увеличават повече в бъдеще. Това са определени разлики между Arduino PLC и конвенционалния PLC и някои от тях са споменати по-долу.

Arduino PLC	PLC (програмируем логически контролер)
Необходими външни компоненти, за да работят като PLC	Не се нуждае от допълнителни външни компоненти
Универсално прието	Популяризиран главно в индустриите
Ниска цена	Висока цена
Трябва да научите основно програмиране, за да пренапишете програмата Arduino	Необходима е само основна оперативна техника за препрограмиране на PLC
Препрограмирането е относително трудно	Препрограмирането е относително лесно
Задоволително представяне	Висока производителност
Не може да работи в тежки условия	Може да работи при тежки условия
Компактен и малък	Обемен и тежък
Подреждането не може да се използва за по-нататъшна работа на PLC на Arduino PLC	Подреждането може да се използва за подобряване на работата на PLC на нормалния PLC
Повече възможности за комуникация	По-малко възможности за комуникация
Лесна за подмяна и ремонт	Трудно се подменя и ремонтира
По-малки възможности за избор	Много възможности за избор

Сега нека обсъдим накратко популярните PLC, базирани на Arduino, които в момента са на пазара.

1. Индустриални щитове Arduino PLC

Industrial Shields е популярна компания, която предоставя PLC екрани, базирани на Arduino, за много индустриални приложения. Щитовете, които се използват широко, са разгледани накратко по-долу.

Индустриални щитове ARDBOX:

ARDBOX е PLC, базиран на Arduino, предназначен за малки и средни индустриални приложения. Снимката на ARDBOX е показана по-долу.

ARDBOX е проектиран на базата на ARDUINO LEONARO, така че в основата си всички технически спецификации на ARDBOX са спецификации на LEONARO. Основните характеристики и техническите спецификации на ARDBOX са дадени по-долу.

Входен волтаж	12Vor 24V
Оценена сила	30W
Максимален ток	1,5А
Тактова честота	16MHz
Размер	100x45x115 мм
Програмен език	IDE на Arduino.
Флаш памет	32KB, от които 4KB се използват от буутлоудъра
SRAM	2.5KB
EEPROM	1KB
Комуникации	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
ОБЩО Входни точки	10
ОБЩО Изходни точки	10
PWM изолиран изход	до 24Vdc I макс.: 70 mA Галванична изолация Диод, защитен за реле Номинално напрежение: 24Vdc

Индустриални щитове M-Duino:

M-DUINO е PLC, базиран на Arduino, предназначен за малки и средни индустриални приложения. Снимката на PLC е показана по-долу.

M-DUINO е проектиран въз основа на платката ARDUINO MEGA, така че всички технически спецификации на MEGA платката са M-DUINO спецификации. Основните характеристики и техническите спецификации на M-DUINO са дадени по-долу.

Входен волтаж	12V или 24V
Оценена сила	40W
Максимален изходен ток	0,5А
Тактова честота	16MHz
Размер	101x119x70mm
Програмен език	IDE на Arduino.
Флаш памет	32KB, от които 0.5KB се използват от зареждащото устройство
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Комуникации	I2C1 - Ethernet порт - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (Arduino щифтове)
ОБЩО Входни точки	13,26,36
ОБЩО Изходни точки	8,16,22
PWM изолиран изход	24Vdc (3,6,8) I макс.: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLC

PLDuino е базиран на Arduino програмируем логически контролер (PLC) с отворен код от Digital Loggers, който се предлага на пазара за около $ 150. Този PLC комбинира Arduino Mega (ATmega2560) с Wi-Fi модул ESP8266 и 2.4 ”TFT сензорен екран, за да го направи подходящ за Индустриални IoT приложения и други фабрични приложения за роботика.

PLDuino може лесно да бъде програмиран с помощта на обикновен USB кабел, а заедно с популярния Arduino IDE PLDuino може да бъде програмиран и с помощта на Lua, GNU или дори AVR Studio. PLDuino също така предоставя демонстрационни кодове и библиотеки, за да помогне на начинаещите бързо да започнат разработката. За напреднали потребители PLDuino също така направи възможно да отвори капака и да изследва вътрешността на PLC, така че да персонализира хардуера, както се изисква за тяхното приложение, пълните схеми и спецификациите на компонентите също са достъпни онлайн. Пълните спецификации на PLDuino са показани на снимката по-долу

3. Controllino Arduino PLC

Controllino не е нищо друго освен индустриализирано Arduino. Той съчетава гъвкавостта и природата с отворен код на екосистемата Arduino с безопасността и надеждността на PLC от индустриален клас.

Компанията предлага три модула, които са проектирани на базата на три платки Arduino.

Controllino MINI:

Проектиран е на дъската Arduino Uno.

Входен волтаж	12V или 24V
Работна температура	5ºC до 55ºC
Максимален релеен ток	6А
Тактова честота	16MHz
Размер	36x90x60 мм
Програмен език	IDE на Arduino.
Флаш памет	32KB, от които 0.5KB се използват от зареждащото устройство
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Комуникации	I2C1– USB - SPI
ОБЩО Входни точки	8
ОБЩО Изходни точки	8

Controllino MAXI:

Това е проектирано върху микроконтролера ATMEGA2560 Atmel или на платката Arduino Mega.

Входен волтаж	12V или 24V
Работна температура	0ºC до 55ºC
Максимален изходен ток на релето	6А
Тактова честота	16MHz
Размер	72x90x62mm
Програмен език	IDE на Arduino
Флаш памет	256KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Комуникации	I2C1, Ethernet порт, USB, SPI
ОБЩО Входни точки	12
ОБЩО Изходни точки	12, релеен изход-10

Controllino Mega:

Mega PLC е проектиран на микроконтролер ATMEGA2560 Atmel или на платка Arduino Mega.

Входен волтаж	12V или 24V
Работна температура	0ºC до 55ºC
Максимален изходен ток на релето	6А
Тактова честота	16MHz
Размер	107x90x62mm
Програмен език	IDE на Arduino
Флаш памет	256KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Комуникации	I2C1, Ethernet порт, USB, SPI
ОБЩО Входни точки	21.
ОБЩО Изходни точки	24, релеен изход-16

Предимства на Arduino PLC

• Може да се закупи на ниска цена.
• Може да се програмира с помощта на Arduino IDE софтуер.
• Висока съвместимост.
• Висока стая за корекции.
• Лесен за замяна в сравнение с конвенционалния PLC.

Недостатъци на Arduino PLC

• Има много малко възможности за избор.
• Не е подходящ за широкомащабни приложения.
• Чувствителен в сравнение с конвенционалния PLC.
• Изисква се повече поддръжка.
• По-малко професионални.