Microcontroller vs plc: en detaljerad jämförelse

Tillkomsten av Arduino och många andra mikrokontrollerbaserade kort under senare tid har ökat intresset för inbäddade system, vilket öppnar upp mikrokontrollers värld för ett stort antal. Detta har inte bara ökat antalet mikrokontrolleranvändare utan också ökat omfattningen och applikationerna där de används. Det är därför vi under de senaste artiklarna har täckt några viktiga ämnen som är viktiga för att bygga stora inbäddade systemenheter som; välja rätt mikrokontroller för ditt projekt, välja mellan en mikrokontroller och mikroprocessor. På samma sätt, för dagens artikel, kommer jag att jämföra mikrokontroller med programmerbar logikstyrenhet (PLC).

Programmerbar Logic Controller

En programmerbar logisk styrenhet (PLC) är helt enkelt en dator för specialanvändning avsedd för användning i industriella styrsystem och andra system där systemets tillförlitlighet är hög.

De utvecklades ursprungligen för att ersätta trådbundna reläer, sekvenser och timers som används i tillverkningsprocessen av automatiseringsindustrin, men idag har de skalats och används av alla typer av tillverkningsprocesser inklusive robotbaserade linjer. Dessa dagar finns det förmodligen ingen enda fabrik i ordet som inte har en maskin eller utrustning som körs på PLC: er. Den främsta anledningen till deras breda användning och användning finns djupt rotad i deras robusthet och förmåga att motstå den grova hanteringen / miljön som är förknippad med tillverkning av golv. De är också ett bra exempel på operativsystem i realtid eftersom de har hög förmåga att producera utgångar till specifika ingångar inom en mycket kort tidsram, vilket är ett viktigt krav för industriella inställningar eftersom en andra fördröjning kan störa hela driften.

Mikrokontroller

Microcontrollers å andra sidan är små datoranordningar på ett enda chip som innehåller en eller flera processorkärnor, med minnesenheter inbäddade vid sidan av programmerbara special- och I / O-portar. De används i alla slags dagliga enheter, särskilt i applikationer där endast specifika repetitiva uppgifter behöver utföras. De är vanligtvis nakna och kan inte användas som fristående enheter utan nödvändiga anslutningar. Till skillnad från PLC: er har de inte gränssnitt som display och switchar inbyggda eftersom de vanligtvis bara har GPIO: er som dessa komponenter kan anslutas till.

Dagens handledning kommer att fokuseras på att jämföra PLC: er och Microcontroller-system under olika rubriker som inkluderar;

1. Arkitektur
2. Gränssnitt
3. Prestanda och tillförlitlighet
4. Erforderlig skicklighetsnivå
5. Programmering
6. Applikationer

1. Arkitektur

PLCs Arkitektur:

PLC: er kan i allmänhet kallas en mikrokontroller på hög nivå. De består i huvudsak av en processormodul, strömförsörjningen och I / O-modulerna. Processormodulen består av centralenheten (CPU) och minne. Förutom en mikroprocessor innehåller CPU: n åtminstone ett gränssnitt genom vilket den kan programmeras (USB, Ethernet eller RS232) tillsammans med kommunikationsnätverk. Strömförsörjningen är vanligtvis en separat modul och I / O-modulerna är separata från processorn. Typerna av I / O-moduler inkluderar diskret (på / av), Analog (kontinuerlig variabel) och specialmoduler som rörelsekontroll eller höghastighetsräknare. Fältenheterna är anslutna till I / O-modulerna.

Beroende på mängden I / O-moduler som PLC har, kan de finnas i samma hölje som PLC eller i en separat hölje. Vissa små PLC: er som kallas nano / micro PLC: er har vanligtvis alla sina delar inklusive ström, processor etc. i samma hölje.

Microcontrollers arkitektur

Arkitekturen för PLC: er som beskrivs ovan liknar mikrokontroller när det gäller beståndsdelar, men mikrokontrollern implementerar allt på ett enda chip, från CPU till I / O-portar och gränssnitt som krävs för kommunikation med omvärlden. Arkitekturen för mikrokontrollern visas nedan.

Ett exempel på en stege logik / diagram baserad kod visas ovan. Det ser vanligtvis ut som en stege som är anledningen till dess namn. Detta förenklade utseende gör PLC: er mycket enkla att programmera så att om du kan analysera en schemat kan du programmera PLC: er.

På grund av den senaste tidens popularitet hos moderna programmeringsspråk på hög nivå programmeras nu PLC: er med dessa språk som C, C ++ och basic men alla PLC: er följer i allmänhet branschen IEC 61131/3 styrsystem standard och stöder de programmeringsspråk som anges av standard som inkluderar; Stegdiagram, strukturerad text, funktionsblockdiagram, instruktionslista och sekventiellt flödesschema.

Modern PLC programmeras vanligtvis via applikationsprogramvara baserat på något av de språk som nämns ovan, och körs på en PC ansluten till PLC med något av, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422, gränssnitt.

Microcontrollers å andra sidan är programmerade med lågnivåspråk som montering eller högnivåspråk som C och C ++ bland andra. Det kräver vanligtvis en hög erfarenhet av programmeringsspråket som används och en allmän förståelse för principerna för firmwareutveckling. Programmerare behöver vanligtvis förstå begrepp som datastrukturer och en djup förståelse för mikrokontrollerarkitekturen krävs för att utveckla en mycket bra firmware för projektet.

Mikrokontroller programmeras vanligtvis också via applikationsprogramvara som körs på en PC och de är vanligtvis anslutna till den datorn via en extra maskinvara som vanligtvis kallas programmerare.

Driften av program på PLC är dock mycket lik den för mikrokontrollern. PLC använder en dedikerad styrenhet som ett resultat av att de bara behandlar ett program om och om igen. En cykel genom programmet kallas en skanning och det liknar en mikrokontroller som går igenom en slinga.

En driftscykel genom programmet som körs på PLC visas nedan.

6. Ansökningar

PLC: er är de primära styrelementen som används i industriella styrsystem. De hittar tillämpning vid styrning av industrimaskiner, transportörer, robotar och andra tillverkningsmaskiner. De används också i SCADA-baserade system och i system som kräver hög tillförlitlighet och förmåga att motstå extrema förhållanden. De används i industrier inklusive;

1. Kontinuerligt

flaskpåfyllningssystem

2. Partiblandningssystem 3. stegs luftkonditioneringssystem

4. Trafikkontroll

Microcontrollers å andra sidan hittar applikation i vardagliga elektroniska enheter. De är de viktigaste byggstenarna i flera konsumentelektronik och smarta enheter.

Ersätta PLC i industriella applikationer med mikrokontroller

Tillkomsten av lättanvända mikrokontrollkort har ökat omfattningen inom vilket mikrokontroller används, de anpassas nu för vissa applikationer för vilka mikrokontroller ansågs olämpliga från mini-DIY-datorer till flera komplexa styrsystem. Detta har lett till frågor kring varför mikrokontroller inte används i stället för PLC: er, huvudargumentet är kostnaden för PLC: er jämfört med de för mikrokontroller. Det är viktigt att mycket behöver göras med vanliga mikrokontroller innan det kan användas i industriella applikationer.

Även om svaret kan hittas från de punkter som redan nämnts i denna artikel är det tillräckligt att markera två viktiga punkter.

1. Mikrokontroller är inte utformade med robusthet och förmåga att motstå extrema förhållanden som PLC: er. Detta gör dem inte redo för industriella applikationer.

2. Industrisensorer och ställdon är vanligtvis utformade enligt IEC-standarden, som vanligtvis ligger vid ett område av ström / spänning och gränssnitt som kanske inte är direkt kompatibla med mikrokontroller och kommer att kräva någon form av stödjande hårdvara som ökar kostnaden.

Det finns andra punkter men för att hålla oss inom ramen för den här artikeln bör vi stanna här.

Sammanfattningsvis är var och en av dessa styrenheter utformad för användning i vissa system och de bör övervägas innan beslut fattas om den bästa för en viss applikation. Det är viktigt att notera att vissa tillverkare bygger Microcontroller-baserade PLC: er, som industriella skärmar nu gör Arduino-baserade PLC: er som visas nedan.