- Programabilni logični krmilnik
- Mikrokrmilniki
- 1. Arhitektura
- 6. Aplikacije
- Zamenjava PLC-jev v industrijskih aplikacijah z mikrokrmilniki
Pojav Arduina in številnih drugih plošč, ki temeljijo na mikrokrmilnikih, je v zadnjem času povečal zanimanje za vgrajene sisteme in odprl svet mikrokrmilnikov za veliko število. S tem se ni povečalo samo število uporabnikov mikrokrmilnikov, temveč tudi obseg in aplikacije, v katerih se uporabljajo. Zato smo v zadnjih nekaj člankih zajeli nekaj ključnih tem, ki so pomembne za izdelavo odličnih naprav z vgrajenimi sistemi, kot so; izbira pravega mikrokrmilnika za vaš projekt, izbira med mikrokrmilnikom in mikroprocesorjem. V istem smislu bom za današnji članek primerjal mikrokrmilnike s programirljivim logičnim krmilnikom (PLC).
Programabilni logični krmilnik
Programabilni logični krmilnik (PLC) je le za posebne namene računalništva naprava, namenjena za uporabo v sistemih za nadzor industrijskih in drugih sistemov, kjer je zanesljivost sistema visoka.
Sprva so bili razviti za nadomestitev ožičenih relejev, zaporedij in časovnikov, ki jih v avtomatizacijski industriji uporablja proizvodni proces, danes pa so razširjeni in se uporabljajo v vseh vrstah proizvodnih procesov, vključno z robotskimi linijami. Dandanes verjetno v besedi ni nobene tovarne, ki ne bi imela stroja ali opreme, ki bi tekla na PLC-jih. Glavni razlog za njihovo široko uporabo in uporabo je globoko zakoreninjen v njihovi robustnosti in sposobnosti, da prenesejo grobo ravnanje / okolje, povezano s proizvodnimi tlemi. So tudi dober primer operacijskih sistemov v realnem času saj imajo visoko sposobnost, da v zelo kratkem roku ustvarijo izhode za določene vhode, kar je ključna zahteva za industrijske nastavitve, saj bi lahko druga zamuda zmotila celotno delovanje.
Mikrokrmilniki
Mikrokrmilniki pa so majhne računalniške naprave na enem čipu, ki vsebujejo eno ali več procesorskih jeder, s pomnilniškimi napravami, ki so vgrajene skupaj s programibilnimi vrati za vhod in izhod (I / O) za posebne in splošne namene. Uporabljajo se v vseh vrstah vsakodnevnih naprav, zlasti v aplikacijah, kjer je treba izvajati samo določene ponavljajoče se naloge. Običajno so gole in jih ni mogoče uporabljati kot samostojne naprave brez potrebnih povezav. V nasprotju s PLC-ji nimajo vmesnikov, kot je zaslon, in vgrajenih stikal, saj imajo običajno le GPIO-je, s katerimi je mogoče te komponente povezati.
Današnja vadnica bo osredotočena na primerjavo PLC-jev in sistemov mikrokrmilnikov pod različnimi naslovi, ki vključujejo;
- Arhitektura
- Vmesniki
- Zmogljivost in zanesljivost
- Zahtevana raven spretnosti
- Programiranje
- Aplikacije
1. Arhitektura
Arhitektura PLC-jev:
PLC-je na splošno lahko imenujemo mikrokrmilnik na visoki ravni. V bistvu jih sestavljajo procesorski modul, napajalnik in V / I moduli. Procesorski modul je sestavljen iz centralne procesne enote (CPU) in pomnilnika. CPU poleg mikroprocesorja vsebuje tudi vsaj vmesnik, prek katerega ga je mogoče programirati (USB, Ethernet ali RS232) skupaj s komunikacijskimi omrežji. Napajanje je običajno ločen modul, V / I moduli pa so ločeni od procesorja. Tipi I / O modulov vključujejo diskretni (vklop / izklop), analogni (neprekinjena spremenljivka) in posebni moduli, kot so nadzor gibanja ali hitri števci. Terenske naprave so povezane z V / I moduli.
Glede na količino V / I modulov, ki jih ima PLC, so lahko v istem ohišju kot PLC ali v ločenem ohišju. Nekateri majhni PLC-ji, imenovani nano / mikro PLC-ji, imajo običajno vse dele, vključno z napajanjem, procesorjem itd., V istem ohišju.
Arhitektura mikrokrmilnika
Zgoraj opisana arhitektura PLC-jev je nekoliko podobna mikrokrmilnikom po sestavnih delih, vendar mikrokrmilnik izvaja vse na enem čipu, od CPU do V / I vrat in vmesnikov, potrebnih za komunikacijo z zunanjim svetom. Arhitektura mikrokrmilnika je prikazana spodaj.
Primer kode, ki temelji na logiki / diagramu, je prikazan zgoraj. Običajno je videti kot lestev, ki je razlog za njeno ime. Zaradi tega poenostavljenega videza je PLC-je zelo enostavno programirati, tako da, če lahko analizirate shemo, lahko programirate PLC-je.
Zaradi nedavne priljubljenosti sodobnih programskih jezikov na visoki ravni se PLC zdaj programirajo z uporabo teh jezikov, kot so C, C ++ in basic, vendar se vsi PLC na splošno še vedno držijo industrijskega standarda nadzornih sistemov IEC 61131/3 in podpirajo programske jezike, določene v standard, ki vključuje; Lestni diagram, strukturirano besedilo, diagram blokov funkcij, seznam navodil in zaporedni diagram poteka.
Sodobni PLC se običajno programirajo prek aplikacijske programske opreme, ki temelji na katerem koli od zgoraj omenjenih jezikov in se izvaja na osebnem računalniku, ki je povezan s PLC-jem prek katerega koli vmesnika USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422.
Mikrokrmilniki pa so med drugim programirani z uporabo jezikov na nizki ravni, kot sta montaža, ali jezikov na visoki ravni, kot sta C in C ++. Običajno zahteva visoke ravni izkušenj z uporabljenim programskim jezikom in splošno razumevanje načel razvoja vdelane programske opreme. Programerji običajno morajo razumeti koncepte, kot so podatkovne strukture, za razvoj zelo dobre programske opreme za projekt pa je potrebno globoko razumevanje arhitekture mikrokrmilnika.
Mikrokrmilniki se običajno programirajo tudi prek aplikacijske programske opreme, ki se izvaja v osebnem računalniku, in so običajno povezani s tem računalnikom prek dodatnega dela strojne opreme, ki se običajno imenuje programer.
Delovanje programov na PLC-ju pa je zelo podobno delovanju mikrokrmilnika. PLC uporablja namenski krmilnik, zato vedno znova obdelujejo samo en program. En cikel skozi program se imenuje skeniranje in je podoben mikrokrmilniku, ki gre skozi zanko.
Spodaj je prikazan operacijski cikel skozi program, ki se izvaja na PLC-ju.
6. Aplikacije
PLC-ji so primarni nadzorni elementi, ki se uporabljajo v industrijskih nadzornih sistemih. Uporabo najdejo v upravljanju industrijskih strojev, tekočih trakov, robotov in drugih strojnih proizvodnih linij. Uporabljajo se tudi v sistemih, ki temeljijo na SCADA, in v sistemih, ki zahtevajo visoko stopnjo zanesljivosti in sposobnosti, da prenesejo ekstremne pogoje. Uporabljajo se v industriji, vključno z;
1. Sistem neprekinjenega polnjenja steklenic 2. sistem
mešanja
serije 3. etapni klimatski sistem
4. nadzor prometa
Mikrokrmilniki pa najdejo uporabo v vsakdanjih elektronskih napravah. So glavni gradniki več potrošniške elektronike in pametnih naprav.
Zamenjava PLC-jev v industrijskih aplikacijah z mikrokrmilniki
Pojav enostavnih mikrokrmilnih plošč je povečal obseg uporabe mikrokrmilnikov, zdaj pa so prilagojeni nekaterim aplikacijam, za katere so bili mikrokrmilniki neprimerni od mini DIY računalnikov do več zapletenih nadzornih sistemov. To je povzročilo vprašanja, zakaj se mikrokrmilniki ne uporabljajo namesto PLC-jev, glavni argument pa so stroški PLC-jev v primerjavi s stroški mikrokrmilnikov. Pomembno je, da je treba veliko narediti z običajnimi mikrokrmilniki, preden jih lahko uporabimo v industrijskih aplikacijah.
Čeprav je odgovor mogoče najti iz točk, ki so bile že omenjene v tem članku, zadostuje, da izpostavimo dve ključni točki.
1. Mikrokrmilniki niso zasnovani tako, da bi bili vzdržljivi in sposobni prenesti ekstremne pogoje, kot so PLC-ji. Zaradi tega niso pripravljeni na industrijsko uporabo.
2. Industrijski senzorji in aktuatorji so običajno zasnovani v skladu s standardom IEC, ki je običajno v območju toka / napetosti in vmesnikov, ki morda niso neposredno združljivi z mikrokrmilniki in bodo potrebovali nekakšno podporno strojno opremo, ki poveča stroške.
Obstajajo še druge točke, vendar da bi ostali v obsegu tega članka, bi se morali tukaj ustaviti.
Vsaka od teh krmilnih naprav je zaokrožena, zasnovana je za uporabo v določenih sistemih in jih je treba dobro pretehtati, preden se sprejme odločitev o najboljši za določeno aplikacijo. Pomembno je omeniti, da nekateri proizvajalci gradijo PLC-je na osnovi mikrokrmilnika, tako kot industrijski ščiti zdaj izdelujejo spodaj prikazane PLC-je na osnovi Arduino.