Översikt över plc och olika arduino-baserade plc-kort

Arduino introducerades första gången 2005 och syftade till att erbjuda ett billigt och enkelt sätt för nybörjare och proffs att skapa enheter som interagerar med sin miljö med hjälp av sensorer och manöverdon.

Innan Arduino introducerades betraktades den inbäddade designen som ett komplext ämne och hobbyister (eller ingenjörer) var tvungna att hitta en professionell för att få en fungerande modell för sitt problem. Som om du vill ha en enkel 3D-skrivare måste du få professionell hjälp eftersom det finns tusentals kontroller med deras kompatibla IDE. Och hobbyisten kan inte lära sig om alla mikrokontroller och deras programmeringssätt. Denna situation upphörde när allmänt accepterad ARDUINO infördes. Och med detta kan hobbyisterna eller ingenjörerna designa och utveckla sina egna projekt utan mycket professionell hjälp.

Och anledningen till att det blev så allmänt accepterat eftersom det är en elektronisk plattform med öppen källkod baserad på lättanvänd hårdvara och programvara. Arduino-kort kan läsa ingångar som ljus på en sensor, ett finger på en knapp och förvandla den till en programmerbar utgång som att aktivera en motor, sätta på en LED och publicera något online.

Under åren har Arduino blivit mer populärt och med det utvecklas många avancerade brädor med liknande syften som Raspberry PI, Panda etc. Arduino används som hjärnan i tusentals projekt, från vardagliga föremål till komplexa vetenskapliga instrument. Studenter, hobbyister, artister, programmerare och yrkesverksamma runt om i världen har samlats runt denna open source-plattform och utvecklat många projekt och därmed samlat otroligt mycket kunskap som kan vara till stor hjälp för både nybörjare och experter.

Med den samlade kunskapen och den senaste introduktionen av IoT tog hype på Arduino ytterligare ett steg framåt och blev därmed ett nödvändigt verktyg för lärande för ingenjörer och hobbyister. Nu började Arduino-kortet förändras för att anpassa sig till nya behov och utmaningar som IoT-applikationer, bärbar, 3D-utskrift, inbäddade miljöer och slutligen PLC (Programmable Logic Controller). Här i den här artikeln kommer vi att lära oss om vad som är PLC och hur Arduino kan användas som PLC.

Introduktion till PLC (Programmerbar Logic Controller)

Låt oss först förstå termen Industrial Automation innan vi går till PLC. Som vi alla vet är det mer kostnadseffektivt att använda maskiner för arbete i industrier än att använda människor eftersom maskiner inte behöver pengar, semestrar eller pauser, så om maskiner används i stället för människor än industrier kan producera sina produkter 24 * 7 utan problem. Nu kallas denna inställning för att ersätta människor med maskiner eller robotarmar Industrial Automation.

PLC är en styrenhet speciellt utformad för att driva maskiner som används för industriell automatisering. De är utformade för att vara tillförlitliga under tuffa industriella miljöer (som extrema temperaturer, fuktiga, våta, dammiga förhållanden). PLC-applikationer kan ses på tillverkningsanläggningens monteringslinje, en malmbearbetningsanläggning, robotsvetsning, CNC-snidning etc. Eftersom denna utrustning är konstruerad för hög effektivitet och den robusta miljön är de kostsamma för både installation och reparation.

PLC (Programmable Logic Controller) har många funktioner som liknar vår persondator hemma. De har båda en strömförsörjningsenhet, en CPU (Central Processing Unit), ingångar & utgångar (I / O) -portar, RAM- och ROM-minne och styrprogramvara. Den största skillnaden mellan de två är att PLC kan utföra diskreta och kontinuerliga funktioner i en hård miljö som en dator inte kan göra. Du kan också läsa skillnaden mellan PLC och mikrokontroller för att få en överblick över dess jämförelse med mikrokontroller.

Det finns många olika typer av PLC på marknaden enligt kundens krav. Även om det finns många typer av PLC närvarande följer de vissa standarder för användaren att enkelt välja.

Grundläggande funktion för PLC

För att förstå det grundläggande PLC-arbetet, låt oss anta ett enkelt exempel som visas nedan.

Låt oss säga att i denna inställning måste vi slå på lampan under de första femtio sekunderna och stänga av lampan under de följande tjugo sekunderna, då måste vi använda strömbrytaren i kretsen för att stänga och öppna slingan kontinuerligt. Detta är en enkel men mycket tröttsam uppgift för en människa och det är inte kostnadseffektivt att köpa en timerreläer för denna typ av problem varje gång. I alla dessa fall kan vi använda en enda PLC för att lösa problemet.

Här kan du se att en PLC är ansluten i kretsloppet för installationen medan strömbrytaren hålls stängd. Vi kan använda programmeringen för att ställa in timern för PLC i kretsen. När det är gjort kan PLC stänga och öppna slingan kontinuerligt, vilket ersätter behovet av mänsklig intervention. När PLC: n börjar köra programmet kommer det inte att sluta förrän ett avbrott ges.

Detta är bara en enkel installation och en PLC har förmågan att styra mycket större och mer komplexa processer som PWM-styrning, avkänning etc. En PLC är vanligtvis utformad på ett sätt för kunden så att han / hon kommer att kunna anpassa PLC fungerar beroende på applikation och behov.

Blockdiagram för PLC

Låt oss nu titta på de viktiga modulerna som finns i PLC.

Strömförsörjningsmodul: Denna modul placeras ibland som en separat installation som en adapter och i andra fall kommer den att utformas direkt på huvudkortet. Modulens funktion är att tillhandahålla den erforderliga effekten till hela PLC-inställningen (Programmable Logic Controller). Modulen är en omvandlare som omvandlar tillgänglig växelström till likström som krävs av CPU och andra moduler. Vanligtvis fungerar PLC på 12V och 24V power rail.

Central Processing Unit: Den här modulen är den mest skyddade eftersom den är kärnan i att fungera för hela PLC. CPU-modulen består av en mikroprocessor eller mikrokontroller, programminne, flashminne och RAMS-minne. Flashminne eller ROM-minne lagrar operativsystem, drivrutin och applikationsprogram. RAM används av mikroprocessorn för att komma åt data och information.

Funktionen för CPU är att köra programmet som är lagrat i minnet och agera enligt de skriftliga instruktionerna. Så i princip läser CPU ingångsdata från sensorer till process och skickar slutligen ett lämpligt svar baserat på programmet.

Ingångs- och utgångsmodul: Ingångsmodulen används för att upprätta en länk mellan olika sensorer och knappsatser till processorn och utgångsmodulen används av processorn för att ge ett svar till omvärlden.

Programmeringsenhetsmodul: Denna modul används för att upprätta kommunikation mellan PC och PLC. Grundfunktionen är att omprogrammera mikroprocessorn för PLC.

Typer av PLC (Programmerbar Logic Controller)

PLC: n är uppdelad i två typer, nämligen fast (eller kompakt PLC) och modulär PLC.

1. Kompakt eller fast PLC: Det är vanligtvis en låg PLC som är populär i många branscher. Compact PLC har ett fast antal I / O-moduler och externa I / O-kort och de kan inte förlängas senare för att göra en mer komplex installation. Du kan se en fast PLC i figuren nedan.

2. Modular PLC: Modular PLC tillåter flera utvidgningar genom att stapla "Modules" parallellt. I / O-portarna på den modulära PLC: n kan ökas för mer komplexa operationer i branschen. Modular PLC är också lättare att använda eftersom varje komponent är oberoende av varandra. Denna typ av PLC är populär i många branscher

Arduino vs PLC (Programmerbar Logic Controller)

Som vi nämnde tidigare liknar de viktiga modulerna i en PLC en PC (Personal Computer) och liknar ännu mer ensidiga datorer som Arduino. Så internt på en viss nivå är både PLC och Arduino lika och vi kan använda denna Arduino för att designa en PLC (Programmerbar Logic Controller). De Arduino PLC finns redan på marknaden och finns billigare jämfört med konventionell PLC. Så Arduino-PLC blir populär idag och dess applikationer kommer att öka mer i framtiden. Det här är vissa skillnader mellan Arduino PLC och konventionell PLC och några av dem nämns nedan.

Arduino PLC	PLC (programmerbar logisk styrenhet)
Behövs externa komponenter för att fungera som PLC	Behöver inte ytterligare externa komponenter
Allmänt accepterad	Främjas främst inom branscher
Låg kostnad	Hög kostnad
Behöver du lära dig grundläggande programmering för att skriva om Arduino-programmet	Behövs endast grundläggande driftsteknik för omprogrammering av PLC
Omprogrammering är relativt svårt	Omprogrammering är relativt lätt
Tillfredsställande prestanda	Hög prestanda
Kan inte arbeta under svåra förhållanden	Kan arbeta under svåra förhållanden
Kompakt och liten	Skrymmande och tung
Stapling kan inte användas för att främja PLC-funktionen för Arduino PLC	Stapling kan användas för att främja PLC-funktionen för normal PLC
Fler kommunikationsalternativ	Färre kommunikationsalternativ
Lätt att byta ut och reparera	Svårt att byta ut och reparera
Mindre alternativ att välja	Många alternativ att välja

Låt oss nu diskutera kort om populära Arduino-baserade PLC: er som för närvarande finns på marknaden.

1. Industrial Shields Arduino PLC: er

Industrial Shields är ett populärt företag som tillhandahåller Arduino-baserade PLC-skärmar för många industriella applikationer. Sköldarna som ofta används diskuteras kort nedan.

Industrial Shields ARDBOX:

ARDBOX är en Arduino-baserad PLC utformad för små och medelstora industriella applikationer. Bilden på ARDBOX visas nedan.

ARDBOX är designad baserat på ARDUINO LEONARO så i princip är alla tekniska specifikationer för ARDBOX LEONARO-specifikationer. De grundläggande funktionerna och tekniska specifikationerna för ARDBOX ges nedan.

Inspänning	12V eller 24V
Nominell effekt	30Watt
Maximal ström	1,5A
Klockfrekvens	16 MHz
Storlek	100x45x115 mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE.
Flashminne	32KB varav 4KB används av bootloader
SRAM	2,5 kB
EEPROM	1KB
Kommunikation	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
TOTALT Ingångspunkter	10
TOTALT Utgångspunkter	10
PWM isolerad utgång	till 24Vdc Jag max: 70 mA Galvanisk isolering Diod skyddad för relä Märkspänning: 24Vdc

Industrial Shields M-Duino:

M-DUINO är en Arduino-baserad PLC utformad för små och medelstora industriella applikationer. Bilden av PLC: n visas nedan.

M-DUINO är designad baserat på ARDUINO MEGA-kortet, så alla tekniska specifikationer för MEGA-kortet är M-DUINO-specifikationer. De grundläggande funktionerna och tekniska specifikationerna för M-DUINO ges nedan.

Inspänning	12V eller 24V
Nominell effekt	40Watt
Maximal utström	0,5A
Klockfrekvens	16 MHz
Storlek	101x119x70mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE.
Flashminne	32KB varav 0,5KB används av startlastaren
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Kommunikation	I2C1 - Ethernet-port - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (Arduino-stift)
TOTALT Ingångspunkter	13,26,36
TOTALT Utgångspunkter	8,16,22
PWM isolerad utgång	24Vdc (3,6,8) Jag max: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLC: er

PLDuino är en Open Source Arduino-baserad Programmerbar Logic Controller (PLC) från Digital Loggers som finns tillgänglig på marknaden för cirka $ 150. Denna PLC kombinerar Arduino Mega (ATmega2560) med ESP8266 Wi-Fi-modul och en 2,4 ”TFT-pekskärm för att göra den lämplig för industriella IoT-applikationer och andra fabriksrobotikapplikationer.

PLDuino kan enkelt programmeras med en enkel USB-kabel, även tillsammans med den populära Arduino IDE kan PLDuino också programmeras med Lua, GNU eller till och med AVR Studio. PLDuino tillhandahåller också demonstrationskoder och bibliotek som hjälper nybörjare att snabbt komma igång med utveckling. För avancerade användare har PLDuino också gjort det möjligt att popa omslaget och utforska inuti PLC för att anpassa hårdvaran efter behov för deras applikation. Hela schemat och komponentspecifikationerna finns också tillgängliga online. De fullständiga specifikationerna för PLDuino visas på bilden nedan

3. Controllino Arduino PLC: er

Controllino är inget annat än en industrialiserad Arduino. Det kombinerar Arduino-ekosystemets flexibilitet och öppen källkod med säkerheten och tillförlitligheten hos PLC: er av industriell kvalitet.

Företaget tillhandahåller tre moduler som är utformade baserat på tre Arduino-kort.

Controllino MINI:

Den är designad på Arduino Uno-kort.

Inspänning	12V eller 24V
Arbetstemperatur	5 ° C till 55 ° C
Maximal reläström	6A
Klockfrekvens	16 MHz
Storlek	36x90x60 mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE.
Flashminne	32KB varav 0,5KB används av startlastaren
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Kommunikation	I2C1– USB - SPI
TOTALT Ingångspunkter	8
TOTALT Utgångspunkter	8

Controllino MAXI:

Detta är utformat på ATMEGA2560 Atmel mikrokontroller eller på Arduino Mega- kortet.

Inspänning	12V eller 24V
Arbetstemperatur	0 ° C till 55 ° C
Maximalt utgångsrelä Ström	6A
Klockfrekvens	16 MHz
Storlek	72x90x62mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE
Flashminne	256 kB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Kommunikation	I2C1, Ethernet-port, USB, SPI
TOTALT Ingångspunkter	12
TOTALT Utgångspunkter	12, reläutgång-10

Controllino Mega:

Mega PLC är utformad på ATMEGA2560 Atmel mikrokontroller eller på Arduino Mega-kort.

Inspänning	12V eller 24V
Arbetstemperatur	0 ° C till 55 ° C
Maximalt utgångsrelä Ström	6A
Klockfrekvens	16 MHz
Storlek	107x90x62mm
Programmeringsspråk	Arduino IDE
Flashminne	256 kB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Kommunikation	I2C1, Ethernet-port, USB, SPI
TOTALT Ingångspunkter	21
TOTALT Utgångspunkter	24, reläutgång-16

Fördelar med Arduino PLC

• Kan köpas till en låg kostnad.
• Kan programmeras med Arduino IDE-programvara.
• Hög kompatibilitet.
• Högt utrymme för justeringar.
• Lätt att byta ut jämfört med konventionell PLC.

Nackdelar med Arduino PLC

• Mycket få val är tillgängliga för val.
• Inte lämpligt för applikationer i hög skala.
• Känslig jämfört med konventionell PLC.
• Krävs mer underhåll.
• Mindre professionellt.