Mikrokontrolleris vs plc: detalizēts salīdzinājums

Arduino un daudzu citu uz mikrokontrolleru balstītu plātņu parādīšanās pēdējā laikā ir palielinājusi interesi par iegultām sistēmām, ļoti daudziem paverot mikrokontrolleru pasauli. Tas ir palielinājis ne tikai mikrokontrolleru lietotāju skaitu, bet arī palielinājis to izmantošanas jomu un lietojumprogrammas. Tāpēc dažos iepriekšējos rakstos mēs esam apskatījuši dažas galvenās tēmas, kas ir svarīgas, lai izveidotu lieliskas iegulto sistēmu ierīces, piemēram; izvēloties pareizo mikrokontrolleru savam projektam, Izvēloties starp mikrokontrolleru un mikroprocesoru. Šajā pašā rakstā es šodienas rakstam salīdzināšu mikrokontrollerus ar programmējamo loģisko kontrolieri (PLC).

Programmējams loģiskais kontrolieris

Programmējams loģiskais kontrolieris (PLC), ir vienkārši īpaša mērķa skaitļošanas ierīce, kas paredzēta izmantošanai rūpnieciskās kontroles sistēmu un citas sistēmas, kurās uzticamību sistēmas ir augsta.

Sākotnēji tie tika izstrādāti, lai aizstātu vadu relejus, sekvences un taimerus, kurus ražošanas procesā izmantoja automatizācijas nozare, taču šodien tie ir mērogoti un tiek izmantoti visu veidu ražošanas procesos, ieskaitot robotu līnijas. Mūsdienās, visticamāk, nav nevienas rūpnīcas, kurā nebūtu mašīnu vai iekārtu, kas darbojas ar PLC. Galvenais iemesls to plaša pielietošanai un lietošanai ir dziļi iesakņojies to izturībā un spējā izturēt rupju apstrādi / vidi, kas saistīta ar grīdas ražošanu. Tie ir arī labs reāllaika operētājsistēmu piemērs jo tām ir lielas iespējas ļoti īsā laika posmā ražot izejas uz konkrētām izejvielām, kas ir galvenā prasība rūpnieciskajiem iestatījumiem, jo ​​otra aizkavēšanās var traucēt visu darbību.

Mikrokontrolleri

No otras puses, mikrokontrolleri ir mazas skaitļošanas ierīces vienā mikroshēmā, kas satur vienu vai vairākus apstrādes kodolus, ar atmiņas ierīcēm, kas iestrādātas blakus programmējamām īpašas un vispārējas nozīmes ieejas un izejas (I / O) portiem. Tie tiek izmantoti visu veidu ikdienas ierīcēs, īpaši lietojumprogrammās, kurās jāveic tikai specifiski atkārtoti uzdevumi. Parasti tie ir tukši, un bez nepieciešamajiem savienojumiem tos nevar izmantot kā atsevišķas ierīces. Atšķirībā no PLC, tiem nav saskarņu, piemēram, displeja, un iebūvēti slēdži, jo tiem parasti ir tikai GPIO, pie kuriem šīs komponentes var savienot.

Šodienas apmācība būs vērsta uz PLC un mikrokontrolleru sistēmu salīdzināšanu dažādās sadaļās, tostarp:

1. Arhitektūra
2. Saskarnes
3. Veiktspēja un uzticamība
4. Nepieciešamais prasmju līmenis
5. Programmēšana
6. Pieteikumi

1. Arhitektūra

PLC arhitektūra:

PLC parasti var saukt par augsta līmeņa mikrokontrolleru. Būtībā tos veido procesora modulis, barošanas avots un I / O moduļi. Procesora modulis sastāv no centrālā procesora (CPU) un atmiņas. Papildus mikroprocesoram CPU satur arī vismaz saskarni, caur kuru to var ieprogrammēt (USB, Ethernet vai RS232) kopā ar sakaru tīkliem. Barošanas avots parasti ir atsevišķs modulis, un I / O moduļi ir atsevišķi no procesora. I / O moduļu tipos ietilpst diskrēti (ieslēgti / izslēgti), Analogi (nepārtraukti mainīgi) un īpaši moduļi, piemēram, kustības vadība vai ātrgaitas skaitītāji. Lauka ierīces ir savienotas ar I / O moduļiem.

Atkarībā no I / Os moduļu daudzuma, kas ir PLC, tie var būt vienā korpusā ar PLC vai atsevišķā korpusā. Dažiem maziem PLC, ko sauc par nano / mikro PLC, parasti visas daļas, ieskaitot strāvu, procesoru utt., Atrodas vienā korpusā.

Mikrokontrolleru arhitektūra

Iepriekš aprakstītā PLC arhitektūra sastāvdaļu ziņā ir nedaudz līdzīga mikrokontrolleriem, taču mikrokontrolleris visu vienā mikroshēmā realizē, sākot no centrālā procesora līdz I / O pieslēgvietām un saskarnēm, kas nepieciešamas saziņai ar ārpasauli. Mikrokontrollera arhitektūra ir parādīta zemāk.

Piemērs kāpnes loģika / diagramma, pamatojoties kods ir norādīts iepriekš. Parasti tas izskatās kā kāpnes, kas ir iemesls tā nosaukumam. Šis vienkāršotais izskats padara PLC ļoti viegli programmējamus tā, ka, ja jūs varat analizēt shēmu, varat ieprogrammēt PLC.

Sakarā ar mūsdienu populārā augsta līmeņa programmēšanas valodu popularitāti, PLC tagad tiek programmēti, izmantojot šīs valodas, piemēram, C, C ++ un pamata, taču visi PLC parasti joprojām atbilst nozares IEC 61131/3 vadības sistēmu standartam un atbalsta programmēšanas valodas, kuras nosaka standarts, kas ietver; Kāpņu diagramma, strukturēts teksts, funkciju bloku diagramma, instrukciju saraksts un secīga plūsmas diagramma.

Mūsdienu PLC parasti tiek ieprogrammēts, izmantojot lietojumprogrammatūru, kuras pamatā ir jebkura no iepriekš minētajām valodām, un tā darbojas datorā, kas savienots ar PLC, izmantojot jebkuru no USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422 saskarnēm.

No otras puses, mikrokontrolleri tiek ieprogrammēti, izmantojot zemas valodas, piemēram, montāžas vai augsta līmeņa valodas, piemēram, C un C ++. Parasti tam nepieciešama augsta līmeņa pieredze ar lietoto programmēšanas valodu un vispārēja izpratne par programmaparatūras izstrādes principiem. Programmētājiem parasti ir jāsaprot tādi jēdzieni kā datu struktūras, un, lai izstrādātu ļoti labu programmaparatūru projektam, nepieciešama dziļa mikrokontrolleru arhitektūras izpratne.

Mikrokontrolleri parasti tiek ieprogrammēti, izmantojot lietojumprogrammatūru, kas darbojas datorā, un tie parasti ir savienoti ar šo datoru, izmantojot papildu aparatūru, ko parasti sauc par programmētājiem.

Programmu darbība PLC tomēr ir ļoti līdzīga mikrokontrolleru darbībai. PLC izmanto īpašu kontrolieri, kā rezultātā viņi atkal un atkal apstrādā tikai vienu programmu. Vienu ciklu caur programmu sauc par skenēšanu, un tas ir līdzīgs mikrokontrollerim, kas iet caur cilpu.

Darbības ciklā, izmantojot programmu, kas darbojas PLC ir parādīts zemāk.

6. Pieteikumi

PLC ir galvenie vadības elementi, ko izmanto rūpnieciskās vadības sistēmās. Viņi atrod pielietojumu rūpniecisko mašīnu, konveijeru, robotu un citu ražošanas līniju mehānismu vadībā. Tos izmanto arī sistēmās, kuru pamatā ir SCADA, un sistēmās, kurām nepieciešama augsta līmeņa uzticamība un spēja izturēt ekstremālos apstākļus. Tos izmanto rūpniecībā, tostarp;

1. Nepārtraukta pudeles uzpildīšanas sistēma 2.

Partijas sajaukšanas sistēma 3.

Pakāpiena gaisa kondicionēšanas sistēma 4.

Satiksmes kontrole

No otras puses, mikrokontrolleri atrod pielietojumu ikdienas elektroniskajās ierīcēs. Tie ir vairāku plaša patēriņa elektronikas un viedierīču pamatelementi.

PLC aizstāšana rūpnieciskās lietojumprogrammās ar mikrokontrolleriem

Viegli lietojamu mikrokontrolleru plātņu parādīšanās ir palielinājusi mikrokontrolleru izmantošanas apjomu, tagad tie tiek pielāgoti noteiktiem lietojumiem, kuriem mikrokontrolleri tika uzskatīti par neatbilstošiem, sākot no mini DIY datoriem līdz vairākām sarežģītām vadības sistēmām. Tas ir radījis jautājumus par to, kāpēc mikrokontrollerus neizmanto PLC vietā, galvenais arguments ir PLC izmaksas salīdzinājumā ar mikrokontrolleru izmaksām. Ir svarīgi, lai parastajiem mikrokontrolleriem būtu daudz jādara, pirms tos var izmantot rūpnieciskos nolūkos.

Lai gan atbildi var atrast no punktiem, kas jau minēti šajā rakstā, ir pietiekami izcelt divus galvenos aspektus.

1. Mikrokontrolleri nav konstruēti ar izturību un spēju izturēt ekstremālos apstākļus, piemēram, PLC. Tas viņus padara gatavus rūpnieciskām vajadzībām.

2. Rūpnieciskos sensorus un izpildmehānismus parasti projektē saskaņā ar IEC standartu, kas parasti ir strāvas / sprieguma diapazonā un saskarnēs, kas, iespējams, nav tieši saderīgi ar mikrokontrolleriem un kuriem būs nepieciešama sava veida atbalsta aparatūra, kas palielina izmaksas.

Ir arī citi punkti, taču, lai paliktu šī raksta darbības jomā, mums vajadzētu apstāties šeit.

Noapaļot uz augšu, katra no šīm vadības ierīcēm ir paredzēta lietošanai noteiktās sistēmās, un tās būtu rūpīgi jāapsver, pirms tiek pieņemts lēmums par labāko konkrētajam lietojumam. Ir svarīgi atzīmēt, ka daži ražotāji būvē uz mikrokontrolleru balstītus PLC, piemēram, rūpnieciskie vairogi tagad padara zemāk redzamos Arduino balstītos PLC.