Microcontroller vs plc: en detaljert sammenligning

Ankomsten av Arduino og mange andre mikrokontrollerbaserte kort i nyere tid har økt interessen for innebygde systemer, noe som åpner opp for mikrokontrollere for et stort antall. Dette har ikke bare økt antall mikrokontroller-brukere, men også økt omfanget og applikasjonene de brukes i. Derfor har vi de siste par artiklene dekket noen viktige emner som er viktige for å bygge flotte innebygde systemenheter som; velge riktig mikrokontroller for prosjektet ditt, velge mellom en mikrokontroller og mikroprosessor. På samme måte, for dagens artikkel, vil jeg sammenligne mikrokontrollere med Programmerbar logikkontroller (PLC).

programmerbar logisk kontroller

En programmerbar logikkontroller (PLC) er ganske enkelt en beregningsenhet for spesielle formål designet for bruk i industrielle kontrollsystemer og andre systemer der påliteligheten til systemet er høy.

De ble opprinnelig utviklet for å erstatte hardwired-reléer, sekvenser og tidtakere som ble brukt i produksjonsprosessen av automatiseringsindustrien, men i dag har de blitt skalert og blir brukt av alle slags produksjonsprosesser, inkludert robotbaserte linjer. I disse dager er det sannsynligvis ikke en eneste fabrikk i ordet som ikke har maskin eller utstyr som kjører på PLS. Hovedårsaken til deres brede adopsjon og bruk kan bli funnet dypt forankret i deres robusthet og evne til å motstå den tøffe håndteringen / miljøet som er forbundet med produksjonsgulv. De er også et godt eksempel på sanntidsoperativsystemer siden de har høy evne til å produsere utganger til spesifikke innganger innen en veldig kort tidsramme, noe som er et sentralt krav for industrielle innstillinger, ettersom en ny forsinkelse kan forstyrre hele driften.

Mikrokontrollere

Microcontrollers derimot er små databehandlingsenheter på en enkelt brikke som inneholder en eller flere prosessorkjerner, med minneenheter innebygd sammen med programmerbare spesial- og I / O-porter. De brukes i alle slags daglige enheter, spesielt i applikasjoner der bare spesifikke repeterende oppgaver må utføres. De er vanligvis bare og kan ikke brukes som frittstående enheter uten nødvendige tilkoblinger. I motsetning til PLC-er har de ikke grensesnitt som skjerm og innebygde brytere, da de vanligvis bare har GPIO-er som disse komponentene kan kobles til.

Dagens opplæring vil være fokusert på å sammenligne PLCer og Microcontroller-systemer under forskjellige overskrifter som inkluderer;

1. Arkitektur
2. Grensesnitt
3. Ytelse og pålitelighet
4. Nødvendig ferdighetsnivå
5. Programmering
6. applikasjoner

1. Arkitektur

PLCs Architecture:

PLC-er kan vanligvis kalles en mikrokontroller på høyt nivå. De består i hovedsak av en prosessormodul, strømforsyningen og I / O-modulene. Prosessormodulen består av den sentrale prosessorenheten (CPU) og minne. I tillegg til en mikroprosessor inneholder CPUen også minst et grensesnitt som den kan programmeres gjennom (USB, Ethernet eller RS232) sammen med kommunikasjonsnettverk. Strømforsyningen er vanligvis en egen modul, og I / O-modulene er atskilt fra prosessoren. Typene av I / O-moduler inkluderer diskrete (på / av), Analog (kontinuerlig variabel) og spesielle moduler som bevegelseskontroll eller høyhastighets tellere. Feltapparatene er koblet til I / O-modulene.

Avhengig av hvor mange I / O-moduler som PLC har, kan de være i samme kabinett som PLC eller i et eget kabinett. Enkelte små PLCer kalt nano / micro PLCer har vanligvis alle delene inkludert strøm, prosessor etc. i samme kabinett.

Microcontrollers arkitektur

Arkitekturen til PLC-er beskrevet ovenfor er noe som ligner på mikrokontrollere når det gjelder bestanddeler, men mikrokontrolleren implementerer alt på en enkelt brikke, fra CPU til I / O-porter og grensesnitt som kreves for kommunikasjon med omverdenen. Arkitekturen til mikrokontrolleren er vist nedenfor.

Et eksempel på en stige logikk / diagram basert kode er vist ovenfor. Det ser vanligvis ut som en stige som er årsaken bak navnet. Dette forenklede utseendet gjør PLS-er veldig enkle å programmere slik at hvis du kan analysere et skjema, kan du programmere PLS-er.

På grunn av den nylige populariteten til moderne programmeringsspråk på høyt nivå, programmeres nå PLCer ved hjelp av disse språkene som C, C ++ og basic, men alle PLCer følger generelt fortsatt industrien IEC 61131/3 kontrollsystem standard og støtter programmeringsspråkene som er standard som inkluderer; Stigediagram, strukturert tekst, funksjonsblokkdiagram, instruksjonsliste og sekvensiell flytdiagram.

Moderne PLC er vanligvis programmert via applikasjonsprogramvare basert på et av språkene som er nevnt ovenfor, og kjører på en PC som er koblet til PLC ved hjelp av et av USB-, Ethernet-, RS232-, RS-485-, RS-422-grensesnitt.

Microcontrollers derimot er programmert ved hjelp av lavnivå språk som montering eller høyt nivå språk som C og C ++ blant andre. Det krever vanligvis høy erfaring med programmeringsspråket som brukes og en generell forståelse av prinsippene for firmwareutvikling. Programmører trenger vanligvis å forstå begreper som datastrukturer, og det kreves en dyp forståelse av mikrokontrollerarkitekturen for å utvikle en veldig god firmware for prosjektet.

Mikrokontrollere er vanligvis også programmert via applikasjonsprogramvare som kjører på en PC, og de er vanligvis koblet til den PC-en via en ekstra maskinvare som vanligvis kalles programmerere.

Driften av programmer på PLC er imidlertid veldig lik den til mikrokontrolleren. PLC bruker en dedikert kontroller som et resultat at de bare behandler ett program om og om igjen. En syklus gjennom programmet kalles en skanning, og den ligner på en mikrokontroller som går gjennom en sløyfe.

En driftssyklus gjennom programmet som kjører på PLC er vist nedenfor.

6. Søknader

PLCer er de primære kontrollelementene som brukes i industrielle kontrollsystemer. De finner anvendelse i kontrollen av industrimaskiner, transportører, roboter og andre produksjonslinjemaskinerier. De brukes også i SCADA-baserte systemer og i systemer som krever et høyt nivå av pålitelighet og evne til å tåle ekstreme forhold. De brukes i bransjer inkludert;

1. Kontinuerlig

flaskefyllingssystem

2.Blandemiksingssystem 3. trinns klimaanlegg

4. Trafikkontroll

Mikrokontrollere derimot finner anvendelse i elektroniske enheter i hverdagen. De er de viktigste byggesteinene til flere forbrukerelektronikker og smarte enheter.

Bytte ut PLCer i industrielle applikasjoner med mikrokontrollere

Fremkomsten av brukervennlige mikrokontrollerkort har økt omfanget som mikrokontrollere brukes i. De blir nå tilpasset visse applikasjoner som mikrokontrollere ble ansett som upassende fra mini DIY-datamaskiner til flere komplekse styringssystemer. Dette har ført til spørsmål rundt hvorfor mikrokontrollere ikke brukes i stedet for PLS-er, og hovedargumentet er kostnadene for PLS-er sammenlignet med kostnadene for mikrokontrollere. Det er viktig at det må gjøres mye med de vanlige mikrokontrollerne før det kan brukes i industrielle applikasjoner.

Selv om svaret kan bli funnet fra punktene som allerede er nevnt i denne artikkelen, er det tilstrekkelig å fremheve to viktige punkter.

1. Mikrokontrollere er ikke utformet med robusthet og evne til å tåle ekstreme forhold som PLS. Dette gjør at de ikke er klare for industrielle applikasjoner.

2. Industrielle sensorer og aktuatorer er vanligvis designet i henhold til IEC-standarden, som vanligvis har et område med strøm / spenning og grensesnitt som kanskje ikke er direkte kompatible med mikrokontrollere og vil kreve en slags støttevare som øker kostnadene.

Andre punkter eksisterer, men for å holde oss innenfor omfanget av denne artikkelen, bør vi stoppe her.

Avrunding er hver av disse kontrollenhetene designet for bruk i visse systemer, og de bør vurderes godt før det tas en beslutning om den beste for en bestemt applikasjon. Det er viktig å merke seg at visse produsenter bygger Microcontroller-baserte PLCer, slik som industrielle skjold nå lager Arduino-baserte PLCer vist nedenfor.