- Uvod v PLC (programabilni logični krmilnik)
- Osnovna funkcija PLC-ja
- Blok diagram PLC
- Vrste PLC (programabilni logični krmilnik)
- Arduino proti PLC (programabilni logični krmilnik)
- 1. Industrijski ščiti Arduino PLC-ji
- 2. PLDuino Arduino PLC-ji
- 3. PLC-ji Controllino Arduino
- Prednosti Arduino PLC
- Slabosti Arduino PLC
Arduino je bil prvič predstavljen leta 2005, da bi novincem in strokovnjakom omogočil poceni in enostaven način za ustvarjanje naprav, ki s senzorji in aktuatorji komunicirajo s svojim okoljem.
Pred predstavitvijo Arduina je bil vgrajeni dizajn videti kot zapletena tema in hobiji (ali inženirji) so morali poiskati strokovnjaka, da bi našli delujoč model za njihovo težavo. Če želite preprost 3D-tiskalnik, morate poiskati strokovno pomoč, saj obstaja na tisoče krmilnikov z združljivim IDE. In hobi ne more spoznati vseh mikrokrmilnikov in njihovih načinov programiranja. Ta situacija se je končala, ko je bil uveden splošno sprejet ARDUINO. In s tem lahko ljubitelji ali inženirji oblikujejo in razvijajo lastne projekte brez posebne strokovne pomoči.
In razlog, da je postala tako splošno sprejeta, ker gre za odprtokodno elektronsko platformo, ki temelji na enostavni strojni in programski opremi. Arduino plošče lahko berejo vhode, kot so svetloba na senzorju, prst na gumbu, in jih spremenijo v programirljiv izhod, kot je aktiviranje motorja, vklop LED in objava nečesa na spletu.
Z leti je Arduino postajal vse bolj priljubljen in s tem se razvija veliko naprednih plošč s podobnimi nameni, kot so Raspberry PI, Panda itd. Arduino se uporablja kot možgani v tisočih projektih, od vsakdanjih predmetov do zapletenih znanstvenih instrumentov. Študenti, hobiji, umetniki, programerji in strokovnjaki po vsem svetu so se zbrali okoli te odprtokodne platforme in razvili številne projekte ter tako nabrali neverjetno veliko znanja, ki je lahko v veliko pomoč tako za začetnike kot strokovnjake.
Z nakopičenim znanjem in nedavno uvedbo IoT je hype na Arduinu naredil še en korak naprej in s tem postal potrebno orodje za učenje inženirjev in ljubiteljev. Zdaj se je plošča Arduino začela spreminjati, da se prilagodi novim potrebam in izzivom, kot so IoT aplikacije, nosljiva naprava, 3D tiskanje, vdelana okolja in nazadnje PLC (Programmable Logic Controller). V tem članku bomo izvedeli več o tem, kaj je PLC in kako lahko Arduino uporabljamo kot PLC.
Uvod v PLC (programabilni logični krmilnik)
Najprej razumemo izraz Industrial Automation, preden se odločimo za PLC. Kot vsi vemo, je uporaba strojev za delo v industriji bolj stroškovno učinkovita kot uporaba ljudi, saj stroji ne potrebujejo denarja, počitnic ali odmorov, zato če stroji uporabljajo namesto ljudi, lahko panoge brez težav proizvajajo svoje izdelke 24 * 7. Zdaj se ta postavitev nadomeščanja ljudi s stroji ali robotskimi orožji imenuje industrijska avtomatizacija.
PLC je krmilna enota, posebej zasnovana za upravljanje strojev, ki se uporabljajo za industrijsko avtomatizacijo. Zasnovani so tako, da so zanesljivi v težkih industrijskih okoljih (kot so ekstremne temperature, vlažne, mokre, prašne razmere). Aplikacije PLC si lahko ogledate na montažni liniji proizvodnega obrata, obratu za predelavo rude, robotskem varjenju, CNC rezbarje itd. Ker je ta oprema zasnovana za visoko učinkovitost in trdno okolje, je draga tako za namestitev kot za popravilo.
PLC (Programabilni logični krmilnik) ima številne funkcije, podobne našemu osebnemu računalniku doma. Oba imata napajalno enoto, CPU (centralno procesorsko enoto), vrata za vhode in izhode (I / O), pomnilnik RAM in ROM ter nadzorno programsko opremo. Največja razlika med njima je, da lahko PLC izvaja diskretne in neprekinjene funkcije v težkem okolju, česar računalnik ne more. Prav tako lahko preberete razliko med PLC in mikrokrmilnikom, da dobite pregled njegove primerjave z mikrokrmilniki.
Na trgu obstaja veliko različnih vrst PLC-jev glede na zahteve kupca. Čeprav je na voljo veliko vrst PLC-jev, pa sledite določenim standardom, da jih lahko uporabnik enostavno izbere.
Osnovna funkcija PLC-ja
Za razumevanje osnovnega delovanja PLC vzemimo preprost primer, kot je prikazano spodaj.
Recimo, da moramo v tej nastavitvi žarnico vklopiti prvih petdeset sekund in izklopiti žarnico naslednjih dvajset sekund, nato pa moramo s stikalom v tokokrogu neprekinjeno zapirati in odpirati zanko. To je preprosta, a zelo naporna naloga za človeka in nakup stroškovnih relejev za to vrsto izdaje ni stroškovno donosen vsakič. V vseh teh primerih lahko za rešitev problema uporabimo en PLC.
Tu lahko vidite, da je PLC povezan v zanko nastavitve, medtem ko stikalo ostane zaprto. S programiranjem lahko nastavimo časovnik za PLC v vezju. Ko konča, lahko PLC neprekinjeno zapre in odpre zanko, kar nadomešča potrebo po človekovem posredovanju. Ko PLC začne izvajati program, se ne ustavi, dokler ni dana prekinitev.
To je le enostavna nastavitev, PLC pa lahko nadzoruje veliko večje in bolj zapletene procese, kot so nadzor PWM, zaznavanje itd. PLC je običajno zasnovan tako, da ga kupec lahko prilagodi PLC deluje odvisno od aplikacije in potrebe.
Blok diagram PLC
Zdaj pa si oglejmo pomembne module, ki so prisotni v PLC-ju.
Napajalni modul: Ta modul je včasih nameščen kot ločena nastavitev, kot je adapter, v drugih primerih pa je zasnovan neposredno na glavni tiskani plošči. Funkcija modula je zagotoviti potrebno napajanje celotne nastavitve PLC (Programmable Logic Controller). Modul je pretvornik, ki pretvori razpoložljivo izmenično moč v enosmerno, ki jo potrebujejo CPU in drugi moduli. PLC običajno deluje na 12V in 24V električni vodi.
Centralna procesna enota: Ta modul je najbolj zaščiten, saj je jedro delovanja celotnega PLC-ja. CPU modul je sestavljen iz mikroprocesorja ali mikrokrmilnika, programskega pomnilnika, bliskovnega pomnilnika in pomnilnika RAMS. Flash pomnilnik ali pomnilnik ROM shranjuje operacijski sistem, gonilnik in aplikacijski program. RAM uporablja mikroprocesor za dostop do podatkov in informacij.
Funkcija CPU je, da zažene program, shranjen v pomnilniku, in deluje v skladu s pisnimi navodili. V bistvu CPU prebere vhodne podatke s senzorjev za obdelavo in na koncu pošlje ustrezen odziv na podlagi programa.
Vhodni in izhodni modul: Vhodni modul se uporablja za vzpostavitev povezave med različnimi senzorji in tipkovnicami na CPU, izhodni modul pa procesor za odziv na zunanji svet.
Modul naprave za programiranje: Ta modul se uporablja za vzpostavitev komunikacije med osebnim računalnikom in PLC-jem. Osnovna funkcija je reprogramiranje mikroprocesorja PLC.
Vrste PLC (programabilni logični krmilnik)
PLC je razdeljen na dve vrsti, in sicer fiksni (ali kompaktni PLC) in modularni PLC.
1. Kompakten ali fiksni PLC: Običajno je PLC nizkega cenovnega razreda, ki je priljubljen v številnih panogah. Kompaktni PLC ima določeno število V / I modulov in zunanjih V / I kartic, zato jih kasneje ni mogoče razširiti za bolj zapleteno nastavitev. Na spodnji sliki lahko vidite fiksni PLC.
2. Modularni PLC: Modularni PLC omogoča večkratno razširitev z vzporednim zlaganjem 'Modulov'. Vhodno / izhodna vrata modularnega PLC-ja je mogoče povečati za bolj zapletene operacije v industriji. Modularni PLC je tudi enostavnejši za uporabo, ker je vsaka komponenta neodvisna druga od druge. Ta vrsta PLC je priljubljena v številnih panogah
Arduino proti PLC (programabilni logični krmilnik)
Kot smo že omenili, so pomembni moduli PLC podobni osebnemu računalniku (PC) in še bolj podobni enojnim računalnikom, kot je Arduino. Torej interno na določeni ravni delujeta tako PLC kot Arduino, in ta Arduino lahko uporabimo za načrtovanje PLC-ja (programabilnega logičnega krmilnika). V Arduino PLC so že prisotni na trgu in so na voljo cenejši v primerjavi z običajnimi PLC. Tako Arduino-PLC postaja danes priljubljen in njegove aplikacije se bodo v prihodnosti še povečevale. To so določene razlike med Arduino PLC in običajnimi PLC, nekaj izmed njih pa je omenjenih spodaj.
Arduino PLC |
PLC (programabilni logični krmilnik) |
Potrebne zunanje komponente za delo kot PLC |
Ne potrebuje dodatnih zunanjih komponent |
Splošno sprejeto |
Promocija predvsem v industriji |
Poceni |
Visoki stroški |
Treba se je naučiti osnovnega programiranja za prepis programa Arduino |
Potrebna je bila le osnovna operativna tehnika za reprogramiranje PLC-ja |
Preprogramiranje je razmeroma težko |
Preprogramiranje je razmeroma enostavno |
Zadovoljiva uspešnost |
Visokozmogljivo |
Ne more delovati v težkih pogojih |
Lahko dela v težkih pogojih |
Kompakten in majhen |
Zajetno in težko |
Zlaganja ni mogoče uporabiti za nadaljnje delovanje PLC-ja Arduino PLC |
Zlaganje se lahko uporabi za nadaljnje delovanje PLC običajnega PLC-ja |
Več možnosti komunikacije |
Manj možnosti komunikacije |
Enostavna zamenjava in popravilo |
Težko ga je zamenjati in popraviti |
Manjše možnosti izbire |
Veliko možnosti za izbiro |
Zdaj pa na kratko razpravljamo o priljubljenih PLC-jih, ki temeljijo na Arduinu in so trenutno na trgu.
1. Industrijski ščiti Arduino PLC-ji
Industrial Shields je priljubljeno podjetje, ki nudi PLC-zaščite na osnovi Arduino za številne industrijske namene. Spodaj so na kratko obravnavani ščiti, ki se pogosto uporabljajo.
Industrijski ščiti ARDBOX:
ARDBOX je PLC na osnovi Arduina, zasnovan za majhne in srednje velike industrijske aplikacije. Slika ARDBOX-a je prikazana spodaj.
ARDBOX je zasnovan na osnovi ARDUINO LEONARO, zato so v bistvu vse tehnične specifikacije ARDBOX LEONARO specifikacije. Osnovne lastnosti in tehnične specifikacije ARDBOX so navedene spodaj.
Vhodna napetost |
12V ali 24V |
Nazivna moč |
30W |
Največji tok |
1,5A |
Hitrost ure |
16MHz |
Velikost |
100x45x115 mm |
Programski jezik |
Arduino IDE. |
Flash pomnilnik |
32 KB, od tega jih 4 KB uporablja bootloader |
SRAM |
2,5 KB |
EEPROM |
1KB |
Komunikacije |
I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL |
SKUPAJ Vhodne točke |
10. |
SKUPAJ Izhodne točke |
10. |
Izhod PWM |
do 24Vdc Največ: 70 mA Galvanska izolacija Dioda zaščitena za rele Nazivna napetost: 24Vdc |
Industrijski ščiti M-Duino:
M-DUINO je PLC na osnovi Arduina, zasnovan za majhne in srednje velike industrijske aplikacije. Slika PLC-ja je prikazana spodaj.
M-DUINO je zasnovan na osnovi plošče ARDUINO MEGA, zato so vse tehnične specifikacije plošče MEGA specifikacije M-DUINO. Osnovne lastnosti in tehnične specifikacije M-DUINO so navedene spodaj.
Vhodna napetost |
12V ali 24V |
Nazivna moč |
40W |
Največji izhodni tok |
0,5A |
Hitrost ure |
16MHz |
Velikost |
101x119x70mm |
Programski jezik |
Arduino IDE. |
Flash pomnilnik |
32 KB, od tega 0,5 KB uporablja zagonski nalagalnik |
SRAM |
2KB |
EEPROM |
1KB |
Komunikacije |
I2C1 - Ethernet vrata - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (zatiči Arduino) |
SKUPAJ Vhodne točke |
13,26,36 |
SKUPAJ Izhodne točke |
8,16,22 |
Izhod PWM |
24Vdc (3,6,8) Največ: 70 mA |
2. PLDuino Arduino PLC-ji
PLDuino je odprtokodni programirljivi logični krmilnik (PLC) na osnovi Arduina, ki ga ponuja Digital Logger in je na voljo na trgu za približno 150 USD. Ta PLC združuje Arduino Mega (ATmega2560) z Wi-Fi modulom ESP8266 in 2,4-palčnim TFT zaslonom na dotik, da je primeren za industrijske IoT aplikacije in druge tovarniške robotske aplikacije.
PLDuino je mogoče enostavno programirati z uporabo preprostega kabla USB, prav tako pa lahko skupaj s priljubljenim ID-jem Arduino IDE programirate tudi s pomočjo Lua, GNU ali celo AVR Studio. PLDuino ponuja tudi predstavitvene kode in knjižnice, ki pomagajo začetnikom hitro začeti razvoj. Za napredne uporabnike je PLDuino omogočil tudi odpiranje naslovnice in raziskovanje znotraj PLC-ja, tako da je prilagodila strojno opremo, ki je potrebna za njihovo uporabo, celotne sheme in specifikacije komponent pa so na voljo tudi na spletu. Popolne specifikacije PLDuino so prikazane na spodnji sliki
3. PLC-ji Controllino Arduino
Controllino ni nič drugega kot industrializirani Arduino. Združuje prožnost in odprtokodno naravo ekosistema Arduino ter varnost in zanesljivost PLC-jev industrijske kakovosti.
Podjetje ponuja tri module, ki so zasnovani na treh ploščah Arduino.
Controllino MINI:
Zasnovan je na plošči Arduino Uno.
Vhodna napetost |
12V ali 24V |
Delovna temperatura |
5 ° C do 55 ° C |
Največji relejni tok |
6A |
Hitrost ure |
16MHz |
Velikost |
36x90x60 mm |
Programski jezik |
Arduino IDE. |
Flash pomnilnik |
32 KB, od tega 0,5 KB uporablja zagonski nalagalnik |
SRAM |
2KB |
EEPROM |
1KB |
Komunikacije |
I2C1– USB - SPI |
SKUPAJ Vhodne točke |
8. |
SKUPAJ Izhodne točke |
8. |
Controllino MAXI:
Ta je zasnovan na mikrokrmilniku ATMEGA2560 Atmel ali na plošči Arduino Mega.
Vhodna napetost |
12V ali 24V |
Delovna temperatura |
0 ° C do 55 ° C |
Največji izhodni tok releja |
6A |
Hitrost ure |
16MHz |
Velikost |
72x90x62mm |
Programski jezik |
Arduino IDE |
Flash pomnilnik |
256 KB |
SRAM |
8KB |
EEPROM |
4KB |
Komunikacije |
I2C1, Ethernet vrata, USB, SPI |
SKUPAJ Vhodne točke |
12. |
SKUPAJ Izhodne točke |
12, relejni izhod-10 |
Controllino Mega:
Mega PLC je zasnovan na mikrokrmilniku ATMEGA2560 Atmel ali na plošči Arduino Mega.
Vhodna napetost |
12V ali 24V |
Delovna temperatura |
0 ° C do 55 ° C |
Največji izhodni tok releja |
6A |
Hitrost ure |
16MHz |
Velikost |
107x90x62mm |
Programski jezik |
Arduino IDE |
Flash pomnilnik |
256 KB |
SRAM |
8KB |
EEPROM |
4KB |
Komunikacije |
I2C1, Ethernet vrata, USB, SPI |
SKUPAJ Vhodne točke |
21. |
SKUPAJ Izhodne točke |
24, relejni izhod-16 |
Prednosti Arduino PLC
- Lahko ga kupite po nizki ceni.
- Lahko se programira s pomočjo programske opreme Arduino IDE.
- Visoka združljivost.
- Visok prostor za prilagoditve.
- Enostavna zamenjava v primerjavi s klasičnim PLC-jem.
Slabosti Arduino PLC
- Za izbiro je na voljo zelo malo možnosti.
- Ni primeren za obsežne aplikacije.
- Občutljiv v primerjavi s klasičnim PLC-jem.
- Potrebno več vzdrževanja.
- Manj profesionalno.