Microcontroller vs plc: isang detalyadong paghahambing

Ang pagdating ng Arduino at mga marka ng iba pang mga microcontroller based boards sa mga nagdaang panahon ay nadagdagan ang interes sa mga naka-embed na system, binubuksan ang mundo ng mga microcontroller sa isang malaking bilang. Hindi lamang nito nadagdagan ang bilang ng mga gumagamit ng microcontroller, ngunit dinagdagan ang saklaw at mga application kung saan sila ginagamit. Iyon ang dahilan kung bakit sa nakaraang ilang mga artikulo, natakpan namin ang ilang mga pangunahing paksa na mahalaga para sa pagbuo ng mahusay na mga naka-embed na mga aparato ng system tulad ng; pagpili ng tamang microcontroller para sa iyong proyekto, Pagpili sa pagitan ng isang Microcontroller at Microprocessor. Sa parehong ugat, para sa artikulo ngayon, ihahambing ko ang mga microcontroller sa Programmable logic controller (PLCs).

Programmable Logic Controller

Ang isang Programmable logic controller (PLC) ay isang espesyal na layunin na computing aparato na dinisenyo para magamit sa mga pang-industriya na sistema ng kontrol at iba pang mga sistema kung saan mataas ang pagiging maaasahan ng system.

Una silang binuo upang mapalitan ang mga hardwired relay, mga pagkakasunud-sunod at timer na ginagamit sa proseso ng pagmamanupaktura ng industriya ng awtomatiko, ngunit ngayon ay na-scale sila at ginagamit ng lahat ng uri ng mga proseso ng pagmamanupaktura kabilang ang mga linya na batay sa robot. Sa mga araw na ito, malamang na walang solong pabrika sa salitang walang machine o kagamitan na tumatakbo sa mga PLC. Ang pangunahing dahilan para sa kanilang malawak na pag-aampon at paggamit ay maaaring matagpuan nang malalim na nakaugat sa kanilang pagiging masungit at kakayahang mapaglabanan ang magaspang na paghawak / kapaligiran na nauugnay sa mga sahig sa pagmamanupaktura. Ang mga ito ay mahusay din na halimbawa ng mga operating system ng real time dahil mayroon silang mataas na kakayahang gumawa ng mga output sa mga tukoy na input sa loob ng isang napakaikling tagal ng panahon na isang pangunahing kinakailangan para sa mga setting ng industriya bilang isang pangalawang pagkaantala ay maaaring makagambala sa buong operasyon.

Mga Microcontroller

Ang mga Microcontroller sa kabilang banda ay maliit na mga aparato sa pag-compute sa isang solong maliit na tilad na naglalaman ng isa o higit pang mga core ng pagproseso, na may mga aparato ng memorya na naka-embed sa tabi ng mai-program na espesyal at pangkalahatang layunin ng input at output (I / O) na mga port. Ginagamit ang mga ito sa lahat ng uri ng mga pang-araw-araw na aparato lalo na sa mga application kung saan ang tiyak na mga paulit-ulit na gawain lamang ang kailangang gumanap. Karaniwan silang hubad at hindi maaaring gamitin bilang mga nakapag-iisang aparato nang walang mga kinakailangang koneksyon. Hindi tulad ng mga PLC, wala silang mga interface tulad ng display, at mga switch na naka-built in na karaniwang mayroon lamang silang mga GPIO kung saan maaaring maiugnay ang mga sangkap na ito.

Ang tutorial ngayong araw ay itutuon sa paghahambing ng mga system ng PLC at Microcontroller sa ilalim ng iba't ibang mga heading na kasama;

Arkitektura
Mga interface
Pagganap at Kahusayan
Kinakailangan Antas ng Kakayahan
Programming
Mga Aplikasyon

1. Arkitektura

Arkitektura ng PLCs:

Ang mga PLC sa pangkalahatan ay maaaring tinukoy bilang isang mataas na antas ng microcontroller. Ang mga ito ay mahalagang binubuo ng isang processor module, ang power supply, at ang I / O modules. Ang module ng processor ay binubuo ng gitnang pagproseso ng yunit (CPU) at memorya. Bilang karagdagan sa isang microprocessor, naglalaman din ang CPU ng kahit isang interface na kung saan maaari itong mai-program (USB, Ethernet o RS232) kasama ang mga network ng komunikasyon. Ang power supply ay karaniwang isang hiwalay na module, at ang I / O modules ay hiwalay mula sa processor. Ang mga uri ng mga module na I / O ay may kasamang discrete (on / off), Analog (tuluy-tuloy na variable), at mga espesyal na module tulad ng pagkontrol sa paggalaw o mga counter na may bilis na bilis. Ang mga aparato sa patlang ay konektado sa mga module na I / O.

Nakasalalay sa dami ng mga module ng I / Os na pagmamay-ari ng PLC, maaaring nasa parehong enclosure sila ng PLC o sa isang hiwalay na enclosure. Ang ilang mga maliliit na PLC na tinatawag na nano / micro PLCs ay karaniwang may lahat ng kanilang mga bahagi kabilang ang lakas, processor atbp sa parehong enclosure.

Arkitektura ng Microcontroller

Ang arkitektura ng mga PLC na inilarawan sa itaas ay medyo katulad sa mga microcontroller sa mga tuntunin ng mga nasasakupan, ngunit ipinatutupad ng microcontroller ang lahat sa isang solong maliit na tilad, mula sa CPU hanggang sa mga port ng I / O at mga interface na kinakailangan para sa komunikasyon sa labas ng mundo. Ang arkitektura ng microcontroller ay ipinapakita sa ibaba.

Ang isang halimbawa ng isang ladder logic / diagram based code ay ipinapakita sa itaas. Karaniwan itong mukhang isang hagdan na kung saan ay ang dahilan sa likod ng pangalan nito. Ang pinasimple nitong hitsura ay ginagawang napakadali ng programa ng mga PLC na kung maaari mong pag-aralan ang isang iskema, maaari kang mag-program ng mga PLC.

Dahil sa kamakailang katanyagan ng mga modernong wikang may mataas na antas ng programa, ang mga PLC ay na-program na ngayon gamit ang mga wikang ito tulad ng C, C ++ at pangunahing ngunit ang lahat ng mga PLC sa pangkalahatan ay sumusunod pa rin sa pamantayan ng IEC 61131/3 control system ng industriya at sinusuportahan ang mga wika ng programa na itinakda ng pamantayan na kinabibilangan; Diagram ng Ladder, Structured Text, Diagram ng Pag-andar ng Function, Listahan ng Tagubilin at Tsart ng Daloy ng Sequential.

Ang modernong araw na PLC ay karaniwang nai-program sa pamamagitan ng software ng aplikasyon batay sa alinman sa mga wikang nabanggit sa itaas, na tumatakbo sa isang PC na konektado sa PLC gamit ang anuman sa, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422, mga interface.

Ang mga Microcontroller sa kabilang banda ay naka-program na gumagamit ng mga mababang antas na wika tulad ng pagpupulong o mga mataas na antas na wika tulad ng C at C ++ bukod sa iba pa. Karaniwan itong nangangailangan ng isang mataas na antas ng karanasan sa ginagamit ang wika ng programa at isang pangkalahatang pag-unawa sa mga prinsipyo ng pag-unlad ng firmware. Karaniwang kailangang maunawaan ng mga programmer ang mga konsepto tulad ng mga istruktura ng data at isang malalim na pag-unawa sa arkitekturang microcontroller ay kinakailangan upang makabuo ng isang napakahusay na firmware para sa proyekto.

Ang mga microcontroller ay karaniwang naka-program din sa pamamagitan ng software ng application na tumatakbo sa isang PC at karaniwang nakakonekta sila sa PC sa pamamagitan ng isang karagdagang piraso ng hardware na karaniwang tinatawag na isang programmer.

Ang pagpapatakbo ng mga programa sa PLC ay gayunpaman katulad ng sa microcontroller. Gumagamit ang PLC ng isang nakatuon na controller bilang isang resulta na paulit-ulit lamang nilang pinoproseso ang isang programa. Ang isang pag-ikot sa pamamagitan ng programa ay tinatawag na isang pag- scan at katulad ito sa isang microcontroller na dumadaan sa isang loop.

Ang isang ikot ng pagpapatakbo sa pamamagitan ng programang tumatakbo sa PLC ay ipinapakita sa ibaba.

6. Mga Aplikasyon

Ang mga PLC ay ang pangunahing elemento ng pagkontrol na ginagamit sa mga sistemang pang-industriya na kontrol. Nahanap nila ang aplikasyon sa kontrol ng mga pang-industriya na makina, conveyor, robot at iba pang mga makinarya ng linya ng produksyon. Ginagamit din ang mga ito sa mga sistemang nakabatay sa SCADA at sa mga system na nangangailangan ng isang mataas na antas ng pagiging maaasahan at kakayahang makatiis sa matinding kondisyon. Ginagamit ang mga ito sa mga industriya kabilang ang;

1. Patuloy na sistema ng pagpuno ng bote

2. Sistema ng paghahalo ng

batch 3. system ng

aircon ng entablado 4. Pagkontrol sa Trabaho

Ang mga microcontrollers sa kabilang banda ay nakakahanap ng aplikasyon sa pang-araw-araw na mga elektronikong aparato. Ang mga ito ang pangunahing mga bloke ng gusali ng maraming mga consumer electronics at matalinong aparato.

Pinalitan ang mga PLC sa Mga Aplikasyong Pang-industriya sa mga Microcontroller

Ang pagkakaroon ng madaling gamitin na mga board ng microcontroller ay nadagdagan ang saklaw kung saan ginagamit ang mga microcontroller, ngayon ay inaangkop sila para sa ilang mga application kung saan ang mga microcontroller ay itinuturing na hindi naaangkop mula sa mga mini DIY computer sa maraming mga komplikadong sistema ng kontrol. Humantong ito sa mga katanungan sa paligid kung bakit hindi ginagamit ang mga microcontrollers kapalit ng PLC, ang pangunahing argumento ay ang gastos ng PLC kumpara sa mga microcontrollers. Mahalaga na maraming kailangang gawin sa mga regular na microcontroller bago ito magamit sa mga pang-industriya na aplikasyon.

Habang ang sagot ay matatagpuan mula sa mga puntong nabanggit sa loob ng artikulong ito, sapat na upang mai-highlight ang dalawang pangunahing punto.

1. Ang mga Microcontroller ay hindi dinisenyo na may kagaspangan at kakayahang mapaglabanan ang matinding kondisyon tulad ng PLCs. Ginagawa nitong hindi sila handa para sa mga pang-industriya na aplikasyon.

2. Ang mga pang-industriya na sensor at actuator ay karaniwang dinisenyo ayon sa pamantayan ng IEC na karaniwang nasa isang saklaw ng kasalukuyang / boltahe at mga interface na maaaring hindi direktang katugma sa mga microcontroller at mangangailangan ng isang uri ng pagsuporta sa hardware na nagdaragdag ng gastos.

Ang iba pang mga punto ay mayroon ngunit upang manatili sa loob ng saklaw ng artikulong ito, dapat kaming tumigil dito.

Ang pag-ikot, ang bawat isa sa mga control device na ito ay dinisenyo para magamit sa ilang mga system at dapat itong isaalang-alang nang mabuti bago magawa ang desisyon sa pinakamagaling para sa isang partikular na aplikasyon. Mahalagang tandaan na ang ilang mga tagagawa ay nagtatayo ng mga Microcontroller na nakabatay sa mga PLC, tulad ng pang-industriya na kalasag ngayon ay gumagawa ng mga PLC na nakabatay sa Arduino na ipinakita sa ibaba.