Oversikt over plc og forskjellige arduino baserte plc boards

Arduino ble først introdusert i 2005 med sikte på å tilby en billig og enkel måte for nybegynnere og profesjonelle å lage enheter som samhandler med omgivelsene sine ved hjelp av sensorer og aktuatorer.

Før Arduino ble introdusert, ble den innebygde designen sett på som et komplekst emne, og hobbyister (eller ingeniører) måtte finne en profesjonell for å få en arbeidsmodell for deres problem. Som om du vil ha en enkel 3D-skriver, må du få profesjonell hjelp, da det er tusenvis av kontrollere med deres kompatible IDE. Og hobbyisten kan ikke lære om alle mikrokontrollere og deres programmeringsmåter. Denne situasjonen tok slutt da allment akseptert ARDUINO ble introdusert. Og med dette kan hobbyistene eller ingeniørene designe og utvikle egne prosjekter uten mye profesjonell hjelp.

Og årsaken til at den ble så allment akseptert fordi den er en elektronisk plattform med åpen kildekode basert på brukervennlig maskinvare og programvare. Arduino-kort er i stand til å lese innganger som lys på en sensor, en finger på en knapp og gjøre det til en programmerbar utgang, for eksempel å aktivere en motor, slå på en LED og publisere noe online.

Gjennom årene har Arduino blitt mer populært, og med det er mange avanserte brett med lignende formål utviklet som Raspberry PI, Panda, etc. Arduino brukes som hjernen i tusenvis av prosjekter, fra hverdagslige gjenstander til komplekse vitenskapelige instrumenter. Studenter, hobbyister, kunstnere, programmerere og fagpersoner rundt om i verden har samlet seg rundt denne åpen kildekodeplattformen og utviklet mange prosjekter og dermed samlet utrolig mye kunnskap som kan være til stor hjelp for både nybegynnere og eksperter.

Med den samlede kunnskapen og den nylige introduksjonen av IoT, tok hypen på Arduino et nytt skritt fremover og ble dermed et nødvendig læringsverktøy for ingeniører og hobbyister. Nå begynte Arduino-kortet å endre seg for å tilpasse seg nye behov og utfordringer som IoT-applikasjoner, bærbar, 3D-utskrift, innebygde miljøer og til slutt PLC (Programmable Logic Controller). Her i denne artikkelen vil vi lære om hva som er PLC og hvordan Arduino kan brukes som PLC.

Introduksjon til PLC (Programmable Logic Controller)

La oss først forstå begrepet Industrial Automation før vi går til PLC. Som vi alle vet, er det mer kostnadseffektivt å bruke maskiner til arbeid i bransjer enn å bruke mennesker, siden maskiner ikke trenger penger, høytider eller pauser, så hvis maskiner brukes i stedet for mennesker enn industriene kan produsere produktene sine 24 * 7 uten problemer. Nå kalles dette oppsettet for å erstatte mennesker med maskiner eller robotarmer Industrial Automation.

PLC er en kontrollerenhet spesielt designet for å betjene maskinene som brukes til industriell automatisering. De er designet for å være pålitelige under tøffe industrielle miljøer (som ekstreme temperaturer, fuktige, våte, støvete forhold). PLC-applikasjoner kan sees på produksjonsanleggets samlebånd, et malmbehandlingsanlegg, robotsveising, CNC-utskjæring osv. Siden dette utstyret er designet for høy effektivitet og det tøffe miljøet, er det kostbart både å installere og reparere.

PLC (Programmable Logic Controller) har mange funksjoner som ligner på vår personlige datamaskin hjemme. De har begge en strømforsyningsenhet, en CPU (sentral prosesseringsenhet), innganger og utganger (I / U) -porter, RAM og ROM-minne og kontrollprogramvare. Den største forskjellen mellom de to er at PLC kan utføre diskrete og kontinuerlige funksjoner i et tøft miljø som en PC ikke kan gjøre. Du kan også lese forskjellen mellom PLC og mikrokontroller for å få en oversikt over sammenligningen med mikrokontrollere.

Det er mange forskjellige typer PLC i markedet i henhold til kundens krav. Selv om det er mange typer PLC til stede, følger de visse standarder for brukeren å velge enkelt.

Grunnleggende funksjon av PLC

For å forstå det grunnleggende PLC-arbeidet, la oss anta et enkelt eksempel som vist nedenfor.

La oss si at i dette oppsettet må vi slå PAREN PÅ de første femti sekundene og slå AV Pæren i de neste tjue sekundene, så må vi bruke bryteren i kretsen for å lukke og åpne løkken kontinuerlig. Dette er en enkel, men veldig kjedelig oppgave for et menneske, og det er ikke kostnadseffektivt å kjøpe timerreléer for denne typen problemer hver eneste gang. I alle disse tilfellene kan vi bruke en enkelt PLC for å løse problemet.

Her kan du se at en PLC er koblet til i loop av oppsettet mens du holder bryteren lukket. Vi kan bruke programmeringen til å stille timeren for PLC i kretsen. Når det er gjort, kan PLC lukkes og åpne løkken kontinuerlig, som erstatter behovet for menneskelig inngripen. Når PLC begynner å kjøre programmet, vil den ikke stoppe før et avbrudd er gitt.

Dette er bare et enkelt oppsett, og en PLC har muligheten til å kontrollere mye større og mer komplekse prosesser som PWM-kontroll, sensing, etc. En PLC er vanligvis designet på en måte for kunden slik at han / hun vil være i stand til å tilpasse PLC fungerer avhengig av applikasjon og behov.

Blokkdiagram over PLC

La oss nå se på de viktige modulene i PLC.

Strømforsyningsmodul: Denne modulen er noen ganger plassert som et eget oppsett som en adapter, og i andre tilfeller vil den bli designet direkte på hovedkortet. Funksjonen til modulen er å gi den nødvendige strømmen til hele PLC (Programmable Logic Controller) -oppsettet. Modulen er en omformer som konverterer tilgjengelig vekselstrøm til likestrøm som kreves av CPU og andre moduler. Vanligvis fungerer PLC på 12V og 24V motorskinne.

Sentral prosesseringsenhet: Denne modulen er den mest beskyttede siden den er kjernen i å fungere for hele PLS. CPU-modul består av en mikroprosessor eller mikrokontroller, programminne, flashminne og RAMS-minne. Flash-minne eller ROM-minne lagrer operativsystem, driver og applikasjonsprogram. RAM brukes av mikroprosessoren for å få tilgang til data og informasjon.

Funksjonen til CPU er å utføre programmet som er lagret i minnet og handle i henhold til de skriftlige instruksjonene. Så i utgangspunktet leser CPU inngangsdata fra sensorer til prosess og sender til slutt et passende svar basert på programmet.

Inngangs- og utgangsmodul: Inndatamodul brukes til å etablere en kobling mellom forskjellige sensorer og tastaturer til CPU-en, og utgangsmodulen brukes av prosessoren for å gi et svar til omverdenen.

Programmeringsenhetsmodul: Denne modulen brukes til å etablere kommunikasjon mellom PC og PLC. Den grunnleggende funksjonen er å omprogrammere mikroprosessoren til PLC.

Typer PLC (programmerbar logikkontroller)

PLC er delt inn i to typer, nemlig fast (eller kompakt PLC) og modulær PLC.

1. Kompakt eller fast PLC: Det er vanligvis en low-end PLC som er populær i mange bransjer. Compact PLC har et fast antall I / O-moduler og eksterne I / O-kort, og de kan ikke utvides senere for å gjøre et mer komplekst oppsett. Du kan se en fast PLC i figuren nedenfor.

2. Modular PLC: Modular PLC tillater flere utvidelser ved å stable 'Modules' parallelt. I / O-porter på den modulære PLC kan økes for mer komplekse operasjoner i bransjen. Modular PLC er også enklere å bruke fordi hver komponent er uavhengig av hverandre. Denne typen PLS er populær i mange bransjer

Arduino vs PLC (programmerbar logikkontroller)

Som vi nevnte tidligere, er de viktige modulene til en PLC lik en PC (Personal Computer) og ligner enda mer på enkeltkortcomputere som Arduino. Så internt på et visst nivå er både PLC og Arduino det samme, og vi kan bruke denne Arduinoen til å designe en PLC (Programmable Logic Controller). De Arduino PLS allerede er til stede i markedet og er tilgjengelige billigere sammenlignet med konvensjonelle PLC. Så Arduino-PLC blir populært i disse dager, og applikasjonene vil øke mer i fremtiden. Dette er visse forskjeller mellom Arduino PLC og konvensjonell PLC, og noen av dem er nevnt nedenfor.

Arduino PLC	PLC (programmerbar logikkontroller)
Nødvendige eksterne komponenter for å fungere som PLC	Trenger ikke flere eksterne komponenter
Universelt akseptert	Fremmes hovedsakelig i bransjer
Lav pris	Høy kostnad
Trenger å lære grunnleggende programmering for å omskrive Arduino-programmet	Bare trengte grunnleggende driftsteknikk for omprogrammering av PLC
Omprogrammering er relativt vanskelig	Omprogrammering er relativt enkelt
Tilfredsstillende ytelse	Høy ytelse
Kan ikke fungere under tøffe forhold	Kan jobbe under tøffe forhold
Kompakt og liten	Stor og tung
Stabling kan ikke brukes til å fremme PLC-operasjonen av Arduino PLC	Stabling kan brukes til å fremme PLC-drift av normal PLC
Flere kommunikasjonsmuligheter	Mindre kommunikasjonsmuligheter
Enkel å bytte ut og reparere	Vanskelig å bytte ut og reparere
Mindre valgmuligheter	Mange valgmuligheter

La oss nå diskutere kort om populære Arduino-baserte PLS- er som for tiden er i markedet.

1. Industrial Shields Arduino PLCer

Industrial Shields er et populært selskap som leverer Arduino-baserte PLC-skjold for mange industrielle applikasjoner. Skjoldene som er populært brukt, diskuteres kort nedenfor.

Industrial Shields ARDBOX:

ARDBOX er en Arduino-basert PLC designet for små og mellomstore industrielle applikasjoner. Bildet av ARDBOX er vist nedenfor.

ARDBOX er designet basert på ARDUINO LEONARO, så i utgangspunktet er alle tekniske spesifikasjoner for ARDBOX LEONARO-spesifikasjoner. De grunnleggende funksjonene og tekniske spesifikasjonene til ARDBOX er gitt nedenfor.

Inngangsspenning	12V eller 24V
Nominell effekt	30Watt
Maksimal strøm	1.5A
Klokkefart	16MHz
Størrelse	100x45x115 mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE.
Flashminne	32KB hvorav 4KB brukes av bootloader
SRAM	2,5 kB
EEPROM	1KB
Kommunikasjon	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
TOTAL Inngangspunkter	10
TOTAL Utgangspunkter	10
PWM isolert utgang	til 24Vdc Jeg maks: 70 mA Galvanisk isolasjon Diode beskyttet for relé Nominell spenning: 24Vdc

Industrial Shields M-Duino:

M-DUINO er ​​en Arduino-basert PLC designet for små og mellomstore industrielle applikasjoner. Bildet av PLC er vist nedenfor.

M-DUINO er ​​designet basert på ARDUINO MEGA-kortet, så alle tekniske spesifikasjoner for MEGA-kortet er M-DUINO-spesifikasjoner. De grunnleggende funksjonene og tekniske spesifikasjonene til M-DUINO er ​​gitt nedenfor.

Inngangsspenning	12V eller 24V
Nominell effekt	40Watt
Maksimal utgangsstrøm	0,5A
Klokkefart	16MHz
Størrelse	101x119x70mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE.
Flashminne	32KB hvorav 0,5KB brukes av støvelasteren
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Kommunikasjon	I2C1 - Ethernet-port - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (Arduino-pinner)
TOTAL Inngangspunkter	13,26,36
TOTAL Utgangspunkter	8,16,22
PWM isolert utgang	24Vdc (3,6,8) Jeg maks: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLCer

PLDuino er en åpen kildekode Arduino-basert Programmable Logic Controller (PLC) fra Digital Loggers som er tilgjengelig i markedet for ca $ 150. Denne PLS kombinerer Arduino Mega (ATmega2560) med ESP8266 Wi-Fi-modul og en 2,4 ”TFT berøringsskjerm, for å gjøre den egnet for Industrial IoT-applikasjoner og andre fabrikkrobotiske applikasjoner.

PLDuino kan enkelt programmeres ved hjelp av en enkel USB-kabel, også sammen med den populære Arduino IDE kan PLDuino også programmeres ved hjelp av Lua, GNU eller til og med AVR Studio. PLDuino tilbyr også demonstrasjonskoder og biblioteker for å hjelpe nybegynnere med å komme raskt i gang med utvikling. For avanserte brukere har PLDuino også gjort det mulig å skyve dekselet og utforske inne i PLC for å tilpasse maskinvaren etter behov for deres applikasjon, de fullstendige skjemaene og komponentspesifikasjonene er også tilgjengelige online. De komplette spesifikasjonene til PLDuino er vist på bildet nedenfor

3. Controllino Arduino PLCer

Controllino er ingenting annet enn en industrialisert Arduino. Den kombinerer Arduino-økosystemets fleksibilitet og åpen kildekode med sikkerheten og påliteligheten til PLCer av industriell kvalitet.

Selskapet tilbyr tre moduler som er designet basert på tre Arduino-kort.

Controllino MINI:

Den er designet på Arduino Uno-brett.

Inngangsspenning	12V eller 24V
Driftstemperatur	5 ° C til 55 ° C
Maksimal reléstrøm	6A
Klokkefart	16MHz
Størrelse	36x90x60 mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE.
Flashminne	32KB hvorav 0,5KB brukes av støvelasteren
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Kommunikasjon	I2C1– USB - SPI
TOTAL Inngangspunkter	8
TOTAL Utgangspunkter	8

Controllino MAXI:

Dette er designet på ATMEGA2560 Atmel mikrokontroller eller på Arduino Mega- kortet.

Inngangsspenning	12V eller 24V
Driftstemperatur	0 ° C til 55 ° C
Maksimal utgangsrelé Strøm	6A
Klokkefart	16MHz
Størrelse	72x90x62mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE
Flashminne	256 kB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Kommunikasjon	I2C1, Ethernet-port, USB, SPI
TOTAL Inngangspunkter	12
TOTAL Utgangspunkter	12, reléutgang-10

Controllino Mega:

Mega PLC er designet på ATMEGA2560 Atmel mikrokontroller eller på Arduino Mega-kort.

Inngangsspenning	12V eller 24V
Driftstemperatur	0 ° C til 55 ° C
Maksimal utgangsrelé Strøm	6A
Klokkefart	16MHz
Størrelse	107x90x62mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE
Flashminne	256 kB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Kommunikasjon	I2C1, Ethernet-port, USB, SPI
TOTAL Inngangspunkter	21
TOTAL Utgangspunkter	24, reléutgang-16

Fordeler med Arduino PLC

• Kan kjøpes til en lav kostnad.
• Kan programmeres ved hjelp av Arduino IDE-programvare.
• Høy kompatibilitet.
• Høyt rom for justeringer.
• Enkel å erstatte sammenlignet med konvensjonell PLC.

Ulemper med Arduino PLC

• Svært få valg er tilgjengelige for valg.
• Ikke egnet for applikasjoner i stor skala.
• Følsom sammenlignet med konvensjonell PLC.
• Kreves mer vedlikehold.
• Mindre profesjonelt.