Mikrovaldiklis vs plc: išsamus palyginimas

Pastaruoju metu pasirodžius „Arduino“ ir daugybei kitų mikrovaldikliais pagrįstų plokščių, padidėjo susidomėjimas įterptosiomis sistemomis, o tai labai atvėrė mikrovaldiklių pasaulį. Tai ne tik padidino mikrovaldiklių vartotojų skaičių, bet ir padidino jų taikymo sritį ir programas. Štai kodėl per pastaruosius keletą straipsnių aptarėme keletą pagrindinių temų, kurios yra svarbios kuriant puikius įterptųjų sistemų įrenginius; tinkamo mikrovaldiklio parinkimas savo projektui, pasirinkimas tarp mikrovaldiklio ir mikroprocesoriaus. Lygiai taip pat, šiandienos straipsnyje palyginsiu mikrovaldiklius su programuojamaisiais loginiais valdikliais (PLC).

Programuojamas loginis valdiklis

Programuojamas loginis valdiklis (PLC) yra tiesiog specialios paskirties skaičiavimo įtaisas, skirtas naudoti pramoniniuose kontrolės sistemų ir kitų sistemose, kuriose sistemos patikimumas yra aukštas.

Iš pradžių jie buvo sukurti siekiant pakeisti laidines reles, sekas ir laikmačius, kuriuos gamybos procese naudojo automatikos pramonė, tačiau šiandien jie buvo išplėsti ir naudojami visuose gamybos procesuose, įskaitant robotu pagrįstas linijas. Šiais laikais tikriausiai nėra vienos gamyklos, kurioje nebūtų mašinos ar įrangos, veikiančios PLC. Pagrindinė jų plataus pritaikymo ir naudojimo priežastis gali būti giliai įsišaknijusi dėl jų tvirtumo ir sugebėjimo atlaikyti grubų tvarkymą / aplinką, susijusią su grindų gamyba. Jie taip pat yra puikus operacinių sistemų realiuoju laiku pavyzdys kadangi jie turi didelę galimybę per trumpą laiką pagaminti išvestį į konkrečius įėjimus, o tai yra pagrindinis reikalavimas pramoninėms aplinkoms, nes antrasis vėlavimas gali sutrikdyti visą operaciją.

Mikrovaldikliai

Kita vertus, mikrovaldikliai yra nedideli skaičiavimo įrenginiai vienoje mikroschemoje, turintys vieną ar daugiau apdorojimo šerdžių, su atminties įtaisais, įdėtais šalia programuojamų specialiosios ir bendrosios paskirties įvesties ir išvesties (I / O) prievadų. Jie naudojami įvairiuose kasdieniuose įrenginiuose, ypač tose programose, kuriose reikia atlikti tik specifines pasikartojančias užduotis. Paprastai jie yra pliki ir negali būti naudojami kaip atskiri įrenginiai be būtinų jungčių. Skirtingai nuo PLC, jie neturi sąsajų, tokių kaip ekranas, ir įmontuotų jungiklių, nes paprastai jie turi tik GPIO, prie kurių galima prijungti šiuos komponentus.

Šiandienos pamoka bus sutelkta į PLC ir mikrovaldiklių sistemų palyginimą skirtingose antraštėse, įskaitant:

Architektūra
Sąsajos
Našumas ir patikimumas
Reikalingas įgūdžių lygis
Programavimas
Programos

1. Architektūra

PLC architektūra:

PLC paprastai galima vadinti aukšto lygio mikrovaldikliu. Iš esmės juos sudaro procesoriaus modulis, maitinimo šaltinis ir įvesties / išvesties moduliai. Procesoriaus modulis susideda iš centrinio procesoriaus (CPU) ir atminties. Be mikroprocesoriaus, procesoriuje taip pat yra bent sąsaja, per kurią jį galima užprogramuoti (USB, Ethernet arba RS232) kartu su ryšių tinklais. Maitinimo šaltinis paprastai yra atskiras modulis, o įvesties / išvesties moduliai yra atskiri nuo procesoriaus. Įvesties / išvesties modulių tipai yra diskretiški (įjungiami / išjungiami), „Analoginiai“ (nuolatinis kintamasis) ir specialūs moduliai, pvz., Judesio valdymas arba didelės spartos skaitikliai. Lauko įrenginiai yra prijungti prie įvesties / išvesties modulių.

Atsižvelgiant į PLC turimų įvesties / išvesties modulių kiekį, jie gali būti tame pačiame korpuse kaip ir PLC arba atskirame gaubte. Tam tikrų mažų PLC, vadinamų nano / mikro PLC, paprastai visos dalys, įskaitant maitinimą, procesorių ir pan., Yra tame pačiame korpuse.

Mikrovaldiklio architektūra

Aukščiau aprašyta PLC architektūra yra šiek tiek panaši į mikrovaldiklius pagal sudedamąsias dalis, tačiau mikrovaldiklis viską įgyvendina vienoje mikroschemoje, pradedant procesoriumi ir baigiant įvesties / išvesties prievadais ir sąsajomis, reikalingomis komunikacijai su išoriniu pasauliu. Mikrovaldiklio architektūra parodyta žemiau.

Iš kopėčių logika / diagrama pavyzdys pagrįstas kodas yra parodyta aukščiau. Paprastai tai atrodo kaip kopėčios, o tai yra jo pavadinimo priežastis. Dėl šios supaprastintos išvaizdos labai lengva programuoti PLC, taigi, jei galite analizuoti schemą, galite programuoti PLC.

Dėl neseniai populiarėjančių šiuolaikinių aukšto lygio programavimo kalbų, PLC dabar programuojami naudojant šias kalbas, pvz., C, C ++ ir pagrindines, tačiau visi PLC paprastai vis dar laikosi pramonės IEC 61131/3 valdymo sistemų standarto ir palaiko programavimo kalbas, nurodytas standartas, kuris apima; Kopėčių schema, struktūrizuotas tekstas, funkcijų bloko schema, instrukcijų sąrašas ir eilės schema.

Šiuolaikinis PLC paprastai programuojamas per taikomąją programinę įrangą, pagrįstą bet kuria iš aukščiau paminėtų kalbų, veikiančią asmeniniame kompiuteryje, prijungtame prie PLC, naudojant bet kurią iš USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422 sąsajų.

Kita vertus, mikrovaldikliai yra programuojami naudojant žemo lygio kalbas, pvz., Surinkimo, arba aukšto lygio kalbas, pvz., C ir C ++. Paprastai tam reikalinga aukšto lygio patirtis naudojant programavimo kalbą ir bendras supratimas apie programinės aparatinės įrangos kūrimo principus. Programuotojai paprastai turi suprasti tokias sąvokas kaip duomenų struktūros, o norint sukurti labai gerą programinę aparatinę įrangą projektui reikalingas gilus mikrovaldiklio architektūros supratimas.

Mikrovaldikliai paprastai taip pat programuojami per programinę įrangą, veikiančią asmeniniame kompiuteryje, ir jie paprastai yra prijungti prie to kompiuterio per papildomą aparatinę įrangą, paprastai vadinamą programuotojais.

Tačiau programų veikimas PLC yra labai panašus į mikrovaldiklio valdymą. PLC naudoja specialų valdiklį, todėl jie vėl ir vėl apdoroja tik vieną programą. Vienas ciklas per programą vadinamas nuskaitymu ir yra panašus į mikrovaldiklį, einantį per kilpą.

Veikimo ciklą per programos veikia ant PLC yra parodyta žemiau.

6. Paraiškos

PLC yra pagrindiniai valdymo elementai, naudojami pramoninėse valdymo sistemose. Jie randa pritaikymą valdant pramonines mašinas, konvejerius, robotus ir kitas gamybos linijų mašinas. Jie taip pat naudojami SCADA pagrįstose sistemose ir sistemose, kurioms reikalingas aukštas patikimumo lygis ir gebėjimas atlaikyti ekstremalias sąlygas. Jie naudojami pramonėje, įskaitant;

1. Nepertraukiama butelių pildymo sistema 2.

Partijos maišymo sistema 3.

Etapinė oro kondicionavimo sistema

4. Eismo kontrolė

Kita vertus, mikrovaldikliai randa pritaikymą kasdieniuose elektroniniuose prietaisuose. Jie yra pagrindiniai kelių buitinės elektronikos ir išmaniųjų įrenginių blokai.

PLC pakeitimas pramoninėse programose mikrovaldikliais

Paprastų naudoti mikrovaldiklių plokščių atsiradimas padidino mikrovaldiklių naudojimo apimtį, dabar jie yra pritaikomi tam tikroms programoms, kurioms mikrovaldikliai buvo laikomi netinkamais nuo mini „pasidaryk pats“ kompiuterių iki kelių kompleksinių valdymo sistemų. Tai sukėlė klausimų, kodėl vietoj PLC nenaudojami mikrovaldikliai. Pagrindinis argumentas yra PLC kaina, palyginti su mikrovaldiklių kaina. Svarbu, kad reikia daug nuveikti įprastiems mikrovaldikliams, kad juos būtų galima naudoti pramonėje.

Nors atsakymą galima rasti iš jau minėtų šiame straipsnyje punktų, pakanka pabrėžti du pagrindinius dalykus.

1. Mikrovaldikliai nėra suprojektuoti taip, kad būtų atsparūs ir galėtų atlaikyti ekstremalias sąlygas, tokias kaip PLC. Dėl to jie nėra pasirengę naudoti pramonėje.

2. Pramoniniai jutikliai ir pavaros paprastai projektuojami pagal IEC standartą, kuris paprastai yra srovės / įtampos ir sąsajų diapazone, kuris gali būti tiesiogiai nesuderinamas su mikrovaldikliais ir kuriems reikės tam tikros rūšies palaikomosios įrangos, kuri padidintų išlaidas.

Yra ir kitų dalykų, tačiau norėdami likti šio straipsnio taikymo srityje, turėtume čia sustoti.

Apibendrinant, kiekvienas iš šių valdymo įtaisų yra skirtas naudoti tam tikrose sistemose, ir jie turėtų būti gerai apsvarstyti prieš priimant sprendimą dėl geriausio konkrečiai programai. Svarbu pažymėti, kad tam tikri gamintojai kuria mikrovaldikliais pagrįstus PLC, pvz., Pramoniniai skydai dabar gamina „Arduino“ pagrindu veikiančius PLC.