- Ohjelmoitava logiikkaohjain
- Mikrokontrollerit
- 1. Arkkitehtuuri
- 6. Sovellukset
- Teollisissa sovelluksissa olevien PLC-levyjen korvaaminen mikrokontrollereilla
Arduinon ja lukuisten muiden mikrokontrolleripohjaisten levyjen tulo viime aikoina on lisännyt kiinnostusta sulautettuihin järjestelmiin ja avannut mikrokontrollerien maailman suurelle määrälle. Tämä ei ole vain lisännyt mikrokontrollerien käyttäjien määrää, vaan myös lisännyt niiden käyttöalaa ja sovelluksia. Siksi muutaman viimeisen artikkelin aikana olemme käsitelleet joitain keskeisiä aiheita, jotka ovat tärkeitä upeiden sulautettujen järjestelmien laitteiden, kuten; oikean mikrokontrollerin valitseminen projektillesi, valinta mikrokontrollerin ja mikroprosessorin välillä. Samoin vertailen tämän päivän artikkelia varten mikrokontrollereita ohjelmoitaviin logiikkaohjaimiin (PLC).
Ohjelmoitava logiikkaohjain
Ohjelmoitava logiikkaohjain (PLC) on yksinkertaisesti erityistä tarkoitusta varten lasketaan laite on suunniteltu käytettäväksi teollisuuden valvonnan järjestelmät ja muut järjestelmät, joissa järjestelmän luotettavuus on korkea.
Ne kehitettiin alun perin korvaamaan johdotetut releet, sekvenssit ja ajastimet, joita automaatioteollisuus käyttää valmistusprosessissa, mutta nykyään niitä on laajennettu ja niitä käytetään kaikenlaisissa valmistusprosesseissa, mukaan lukien robottipohjaiset linjat. Nykyään sanassa ei todennäköisesti ole yhtä tehtaata, jolla ei olisi konetta tai laitteita, jotka toimivat PLC: llä. Tärkein syy niiden laajaan käyttöönottoon ja käyttöön löytyy syvältä niiden kestävyydestä ja kyvystä kestää lattian valmistukseen liittyvää karkeaa käsittelyä / ympäristöä. Ne ovat myös hyvä esimerkki reaaliaikaisista käyttöjärjestelmistä koska niillä on korkea kyky tuottaa ulostuloja tiettyihin tuloihin hyvin lyhyessä ajassa, mikä on keskeinen vaatimus teollisuuden asetuksille, koska toinen viive voi häiritä koko toimintaa.
Mikrokontrollerit
Mikrokontrollerit ovat toisaalta pieniä tietokonelaitteita yhdellä sirulla, jotka sisältävät yhden tai useampia prosessointisydämiä, muistimoduulien kanssa upotettuna ohjelmoitavien erityis- ja yleiskäyttöisten tulo- ja lähtöporttien (I / O) rinnalle. Niitä käytetään kaikenlaisissa päivittäisissä laitteissa, erityisesti sovelluksissa, joissa tarvitaan vain tiettyjä toistuvia tehtäviä. Ne ovat yleensä paljaita eikä niitä voida käyttää erillisinä laitteina ilman tarvittavia liitäntöjä. Toisin kuin PLC: t, niillä ei ole käyttöliittymiä, kuten näyttöä, ja kytkimiä, koska niillä on yleensä vain GPIO, joihin nämä komponentit voidaan liittää.
Tämän päivän opetusohjelma keskittyy vertaamaan PLC: itä ja mikro-ohjainjärjestelmiä eri otsikoihin, jotka sisältävät;
- Arkkitehtuuri
- Liitännät
- Suorituskyky ja luotettavuus
- Vaadittu taitotaso
- Ohjelmointi
- Sovellukset
1. Arkkitehtuuri
PLC-arkkitehtuuri:
PLC: tä voidaan yleensä kutsua korkean tason mikrokontrolleriksi. Ne koostuvat olennaisesti prosessorimoduulista, virtalähteestä ja I / O-moduuleista. Suoritinmoduuli koostuu keskusyksiköstä (CPU) ja muistista. Mikroprosessorin lisäksi CPU sisältää myös ainakin liitännän, jonka kautta se voidaan ohjelmoida (USB, Ethernet tai RS232) yhdessä tietoliikenneverkkojen kanssa. Virtalähde on yleensä erillinen moduuli, ja I / O-moduulit ovat erillään prosessorista. I / O-moduulien tyyppejä ovat erilliset (päälle / pois), Analogiset (jatkuva muuttuja) ja erikoismoduulit, kuten liikkeenohjaus tai suurten nopeuksien laskurit. Kenttälaitteet on kytketty I / O-moduuleihin.
PLC: n I / Os-moduulien määrästä riippuen ne voivat olla samassa kotelossa kuin PLC tai erillisessä kotelossa. Tietyillä pienillä PLC: llä, jota kutsutaan nano- / mikro-PLC: ksi, on yleensä kaikki osat, mukaan lukien teho, prosessori jne., Samassa kotelossa.
Mikrokontrollerin arkkitehtuuri
Edellä kuvattu PLC: iden arkkitehtuuri on komponenttien suhteen jonkin verran samanlainen kuin mikrokontrollerit, mutta mikrokontrolleri toteuttaa kaiken yhdellä sirulla CPU: sta I / O-portteihin ja liitäntöihin, joita tarvitaan viestintään ulkomaailman kanssa. Mikrokontrollerin rakenne on esitetty alla.
Esimerkki tikapuiden logiikkaan / kaavioon perustuvasta koodista on esitetty yllä. Se näyttää yleensä tikkailta, mikä on syy sen nimelle. Tämän yksinkertaistetun ilmeen ansiosta PLC: t on helppo ohjelmoida siten, että jos voit analysoida kaavion, voit ohjelmoida PLC: t.
Nykyaikaisten korkean tason ohjelmointikielien suosion takia PLC: t ohjelmoidaan nyt käyttämällä näitä kieliä, kuten C, C ++ ja basic, mutta kaikki PLC: t noudattavat yleensä edelleen alan IEC 61131/3 -ohjausjärjestelmää ja tukevat standardi, joka sisältää; Tikapuukaavio, strukturoitu teksti, toimintolohkokaavio, ohjeellinen luettelo ja peräkkäinen vuokaavio.
Nykypäivän PLC ohjelmoidaan yleensä sovellusohjelmiston kautta, joka perustuu mihin tahansa edellä mainituista kielistä, ja se toimii PC: llä, joka on kytketty PLC: hen käyttämällä mitä tahansa seuraavista: USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422, rajapintoja.
Mikrokontrollerit on toisaalta ohjelmoitu muun muassa matalalla kielellä, kuten kokoonpano- tai korkean tason kielillä, kuten C ja C ++. Se vaatii yleensä korkean tason kokemuksen käytetystä ohjelmointikielestä ja yleisen käsityksen laiteohjelmiston kehittämisen periaatteista. Ohjelmoijien on yleensä ymmärrettävä käsitteitä, kuten tietorakenteet, ja erittäin hyvä mikrokontrolleri-arkkitehtuurin tuntemus vaaditaan erittäin hyvän laiteohjelmiston kehittämiseksi projektille.
Mikrokontrollerit ohjelmoidaan yleensä myös tietokoneella toimivien sovellusohjelmistojen kautta, ja ne on yleensä kytketty kyseiseen tietokoneeseen ylimääräisen laitteiston kautta, jota yleensä kutsutaan ohjelmoijiksi.
Ohjelmien toiminta PLC: llä on kuitenkin hyvin samanlainen kuin mikrokontrollerin. PLC käyttää erillistä ohjainta, minkä seurauksena ne käsittelevät vain yhtä ohjelmaa uudestaan ja uudestaan. Yhtä ohjelmaa ohjelman läpi kutsutaan skannaukseksi ja se muistuttaa silmukan läpi kulkevaa mikro-ohjainta.
Toimintasykli ohjelman kautta käynnissä PLC on esitetty alla.
6. Sovellukset
PLC: t ovat ensisijaisia ohjauselementtejä, joita käytetään teollisissa ohjausjärjestelmissä. He löytävät sovelluksen teollisuuskoneiden, kuljettimien, robottien ja muiden tuotantolinjojen koneiden ohjaukseen. Niitä käytetään myös SCADA-pohjaisiin järjestelmiin ja järjestelmiin, jotka edellyttävät korkeaa luotettavuutta ja kykyä kestää äärimmäisiä olosuhteita. Niitä käytetään teollisuudessa, mukaan lukien;
1. Jatkuva pullon täyttöjärjestelmä 2.
Erä sekoitusjärjestelmä 3.
vaiheen ilmastointijärjestelmä
4. Liikenteen hallinta
Mikrokontrollerit puolestaan löytävät sovelluksen jokapäiväisissä elektronisissa laitteissa. Ne ovat useiden kulutuselektroniikan ja älylaitteiden tärkeimmät rakennuspalikat.
Teollisissa sovelluksissa olevien PLC-levyjen korvaaminen mikrokontrollereilla
Helppokäyttöisten mikrokontrollerilevyjen tulo on lisännyt mikrokontrollerien käytön laajuutta, ja niitä mukautetaan nyt tiettyihin sovelluksiin, joissa mikro-ohjaimia pidettiin sopimattomina mini-DIY-tietokoneista useisiin monimutkaisiin ohjausjärjestelmiin. Tämä on herättänyt kysymyksiä siitä, miksi mikrokontrollereita ei käytetä PLC: iden sijasta, pääasiallisena argumenttina ovat PLC: iden kustannukset verrattuna mikrokontrollerien kustannuksiin. On tärkeää, että tavallisille mikrokontrollereille on tehtävä paljon, ennen kuin niitä voidaan käyttää teollisissa sovelluksissa.
Vaikka vastaus löytyy jo tässä artikkelissa mainituista kohdista, riittää, että tuodaan esiin kaksi avainkohtaa.
1. Mikrokontrollereita ei ole suunniteltu kestäviksi ja kestäviksi äärimmäisissä olosuhteissa, kuten PLC: t. Tämän vuoksi ne eivät ole valmiita teollisiin sovelluksiin.
2. Teollisuuden anturit ja toimilaitteet suunnitellaan yleensä IEC-standardin mukaisesti, joka on yleensä virran / jännitteen ja rajapintojen alueella, joka ei välttämättä ole suoraan yhteensopiva mikro-ohjainten kanssa ja vaatii jonkinlaista tukilaitteistoa, joka lisää kustannuksia.
Muita seikkoja on olemassa, mutta pysyäkseen tämän artikkelin puitteissa, meidän pitäisi pysähtyä tähän.
Pyöristettynä ylöspäin kukin näistä ohjauslaitteista on suunniteltu käytettäväksi tietyissä järjestelmissä, ja ne tulisi harkita hyvin, ennen kuin tehdään päätös parhaasta tietystä sovelluksesta. On tärkeää huomata, että tietyt valmistajat rakentavat mikrokontrolleripohjaisia PLC: itä, kuten teollisuuskilvet tekevät nyt Arduino-pohjaisia PLC: itä.