Prehľad plc a rôznych plc dosiek na báze arduino

Arduino bolo prvýkrát predstavené v roku 2005 s cieľom poskytnúť nízkonákladovým a ľahkým spôsobom pre začiatočníkov a profesionálov vytváranie zariadení, ktoré interagujú s ich prostredím pomocou senzorov a akčných členov.

Pred zavedením Arduina sa zabudovaný dizajn považoval za zložitý predmet a fanúšikovia (alebo inžinieri) museli nájsť profesionála, ktorý by získal funkčný model ich problému. Ak chcete jednoduchú 3D tlačiareň, musíte vyhľadať odbornú pomoc, pretože existujú tisíce ovládačov s kompatibilným IDE. A fanda sa nemôže dozvedieť o všetkých mikrokontroléroch a spôsoboch ich programovania. Táto situácia sa skončila, keď bolo predstavené všeobecne akceptované ARDUINO. A s týmto môžu fandovia alebo inžinieri navrhovať a rozvíjať svoje vlastné projekty bez väčšej odbornej pomoci.

A dôvod, prečo sa stal tak všeobecne akceptovaným, pretože ide o elektronickú platformu typu open-source založenú na ľahko použiteľnom hardvéri a softvéri. Dosky Arduino sú schopné čítať vstupy ako svetlo na senzore, prst na tlačidle a premeniť ho na programovateľný výstup, ako je napríklad aktivácia motora, rozsvietenie LED a zverejnenie niečoho online.

V priebehu rokov sa Arduino stalo populárnejším a vďaka tomu sa vyvíja veľa pokročilých dosiek s podobnými účelmi, ako sú Raspberry PI, Panda atď. Arduino sa používa ako mozog v tisíckach projektov, od každodenných predmetov až po zložité vedecké prístroje. Študenti, fandovia, umelci, programátori a odborníci z celého sveta sa zhromaždili okolo tejto platformy s otvoreným zdrojovým kódom a vyvinuli mnoho projektov, vďaka ktorým zhromaždili neuveriteľné množstvo vedomostí, ktoré môžu veľmi pomôcť nováčikom aj odborníkom.

Vďaka nahromadeným znalostiam a nedávnemu zavedeniu internetu vecí urobil humbuk na Arduine ďalší krok vpred, čím sa stal nevyhnutným nástrojom učenia pre inžinierov a fandov. Teraz sa doska Arduino začala meniť, aby sa prispôsobila novým potrebám a výzvam, ako sú aplikácie IoT, nositeľné technológie, 3D tlač, zabudované prostredia a nakoniec PLC (Programmable Logic Controller). Tu v tomto článku sa dozvieme, čo je PLC a ako možno Arduino použiť ako PLC.

Úvod do PLC (programovateľný logický automat)

Najprv sa oboznámime s pojmom priemyselná automatizácia, skôr ako sa rozhodneme pre PLC. Ako všetci vieme, použitie strojov na prácu v priemysle je nákladovo efektívnejšie ako použitie ľudí, pretože stroje nepotrebujú peniaze, dovolenky ani prestávky, takže ak sa stroje používajú namiesto ľudí, tieto odvetvia môžu bez problémov vyrábať svoje výrobky 24 * 7.. Teraz sa toto nastavenie nahradzovania ľudí strojmi alebo robotickými ramenami nazýva Industrial Automation.

PLC je riadiaca jednotka špeciálne navrhnutá na obsluhu strojov používaných v priemyselnej automatizácii. Sú navrhnuté tak, aby boli spoľahlivé v náročných priemyselných podmienkach (ako sú extrémne teploty, vlhké, mokré, prašné podmienky). Aplikácie PLC je možné vidieť na montážnej linke výrobného závodu, v závode na spracovanie rúd, robotickom zváraní, CNC rezbárstve atď. Pretože je toto zariadenie navrhnuté pre vysokú účinnosť a drsné prostredie, je jeho inštalácia aj oprava nákladná.

PLC (Programmable Logic Controller) má mnoho funkcií podobných nášmu osobnému počítaču doma. Oba majú napájaciu jednotku, procesor (CPU), porty vstupov a výstupov (I / O), pamäť RAM a ROM a ovládací softvér. Najväčší rozdiel medzi nimi je v tom, že PLC môže vykonávať diskrétne a spojité funkcie v drsnom prostredí, ktoré PC nedokáže. Môžete si tiež prečítať rozdiel medzi PLC a mikrokontrolérom, aby ste získali prehľad o jeho porovnaní s mikrokontrolérmi.

Na trhu existuje veľa rôznych typov PLC podľa požiadaviek zákazníka. Aj keď existuje veľa druhov PLC, dodržujú určité štandardy, ktoré si používateľ môže ľahko zvoliť.

Základná funkcia PLC

Pre pochopenie základných funkcií PLC si vezmime jednoduchý príklad, ako je uvedené nižšie.

Povedzme, že v tomto nastavení musíme zapnúť žiarovku na prvých päťdesiat sekúnd a vypnúť žiarovku na nasledujúcich dvadsať sekúnd, potom musíme spínačom v obvode nepretržite uzatvárať a otvárať slučku. Je to jednoduchá, ale pre človeka veľmi namáhavá úloha a nie je nákladné kúpiť si časovač pre tento typ problému zakaždým. Vo všetkých týchto prípadoch môžeme na vyriešenie problému použiť jeden PLC.

Tu môžete vidieť, že je PLC pripojený v slučke nastavenia a spínač je stále zatvorený. Pomocou programovania môžeme nastaviť časovač pre PLC v obvode. Akonáhle je hotovo, PLC môže kontinuálne zatvárať a otvárať slučku, čo nahradzuje potrebu ľudského zásahu. Akonáhle PLC začne vykonávať program, nezastaví sa, kým nebude dané prerušenie.

Jedná sa iba o jednoduché nastavenie a PLC má schopnosť riadiť oveľa väčšie a zložitejšie procesy, ako je riadenie PWM, snímanie atď. PLC je zvyčajne navrhnutý tak, aby si zákazník mohol prispôsobiť Fungovanie PLC v závislosti od aplikácie a potreby.

Bloková schéma PLC

Teraz sa pozrime na dôležité moduly prítomné v PLC.

Modul napájania: Tento modul je niekedy umiestnený ako samostatné nastavenie ako adaptér a v iných prípadoch bude navrhnutý priamo na hlavnej doske plošných spojov. Funkciou modulu je dodávať požadovaný výkon do celého nastavenia PLC (Programmable Logic Controller). Modul je prevodník, ktorý prevádza dostupné striedavé napájanie na jednosmerné, ktoré vyžaduje procesor a ďalšie moduly. PLC zvyčajne funguje na napájacej lište 12V a 24V.

Centrálna procesorová jednotka: Tento modul je najviac chránený, pretože predstavuje jadro fungovania celého PLC. CPU modul sa skladá z mikroprocesora alebo mikrokontroléra, programovej pamäte, flash pamäte a pamäte RAMS. Flash pamäť alebo pamäť ROM ukladá operačný systém, ovládač a aplikačný program. Pamäť RAM používa mikroprocesor na prístup k údajom a informáciám.

Funkciou CPU je vykonávať program uložený v pamäti a konať podľa písomných pokynov. CPU teda v podstate číta vstupné údaje zo senzorov na spracovanie a nakoniec na základe programu odošle príslušnú odpoveď.

Vstupný a výstupný modul: Vstupný modul sa používa na nadviazanie spojenia medzi rôznymi snímačmi a klávesnicami s procesorom a výstupný modul sa používa na zabezpečenie reakcie vonkajšieho sveta.

Programovací modul zariadenia: Tento modul sa používa na nadviazanie komunikácie medzi PC a PLC. Základnou funkciou je preprogramovanie mikroprocesora PLC.

Typy PLC (programovateľný logický radič)

PLC je rozdelený do dvoch typov, a to na pevné (alebo kompaktné PLC) a modulárne PLC.

1. Kompaktné alebo pevné PLC: Je to zvyčajne low-end PLC, ktoré je populárne v mnohých odvetviach. Compact PLC má pevný počet I / O modulov a externých I / O kariet a nemožno ich neskôr rozšíriť, aby sa dosiahlo zložitejšie nastavenie. Na nasledujúcom obrázku môžete vidieť pevné PLC.

2. Modulárny PLC: Modulárny PLC umožňuje viacnásobné rozširovanie paralelným ukladaním „modulov“. I / O porty modulárneho PLC možno zvýšiť pre zložitejšie operácie v priemysle. Používanie modulárneho PLC je tiež jednoduchšie, pretože každý komponent je na sebe nezávislý. Tento typ PLC je populárny v mnohých odvetviach

Arduino vs PLC (programovateľný logický radič)

Ako sme už spomenuli, dôležité moduly PLC sú podobné počítaču PC (osobný počítač) a ešte viac sa podobajú jednodoskovým počítačom ako Arduino. Takže interne na určitej úrovni fungujú PLC aj Arduino rovnako a pomocou tohto Arduina môžeme navrhnúť PLC (Programmable Logic Controller). Tieto Arduino PLC sú už na trhu, a sú k dispozícii lacnejšie v porovnaní s konvenčnou PLC. Arduino-PLC sa teda v dnešnej dobe stáva populárnym a jeho aplikácií bude v budúcnosti pribúdať. Toto sú určité rozdiely medzi Arduino PLC a konvenčnými PLC a niektoré z nich sú uvedené nižšie.

Arduino PLC	PLC (programovateľný logický radič)
Potrebné externé komponenty pre prácu ako PLC	Nepotrebuje ďalšie externé komponenty
Všeobecne akceptované	Propagované hlavne v priemyselných odvetviach
Nízke náklady	Vysoká cena
Musíte sa naučiť základné programovanie, aby ste mohli prepísať program Arduino	Na preprogramovanie PLC je potrebná iba základná operačná technika
Preprogramovanie je pomerne náročné	Preprogramovanie je pomerne jednoduché
Uspokojivý výkon	Vysoký výkon
Nemôže pracovať v drsných podmienkach	Dokáže pracovať v drsných podmienkach
Kompaktný a malý	Objemné a ťažké
Stohovanie sa nemôže použiť na podporu činnosti PLC Arduino PLC	Stohovanie sa môže použiť na podporu činnosti PLC normálneho PLC
Viac možností komunikácie	Menej komunikačných možností
Ľahko sa vymieňa a opravuje	Je ťažké ho vymeniť a opraviť
Menšie možnosti výberu	Mnoho možností výberu

Teraz poďme stručne diskutovať o populárnych PLC založených na Arduine, ktoré sú v súčasnosti na trhu.

1. Priemyselné štíty Arduino PLC

Industrial Shields je populárna spoločnosť, ktorá poskytuje štíty PLC založené na Arduine pre mnoho priemyselných aplikácií. Štíty, ktoré sa bežne používajú, sú stručne popísané nižšie.

Priemyselné štíty ARDBOX:

ARDBOX je PLC založené na Arduine určené pre malé a stredné priemyselné aplikácie. Obrázok ARDBOXu je uvedený nižšie.

ARDBOX je navrhnutý na základe ARDUINO LEONARO, takže v zásade sú všetky technické špecifikácie ARDBOXu špecifikáciami LEONARO. Ďalej sú uvedené základné vlastnosti a technické špecifikácie systému ARDBOX.

Vstupné napätie	12V alebo 24V
Menovitý výkon	30 Watt
Maximálny prúd	1,5A
Rýchlosť hodín	16 MHz
Veľkosť	100 x 45 x 115 mm
Programovací jazyk	Arduino IDE.
Flash pamäť	32 kB, z ktorých 4 kB používa bootloader
SRAM	2,5 kB
EEPROM	1 kB
Komunikácia	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
CELKOVÉ vstupné body	10
CELKOVÉ výstupné body	10
Izolovaný výstup PWM	na 24Vdc I max: 70 mA Galvanická izolácia Dióda chránená pre relé Menovité napätie: 24Vdc

Priemyselné štíty M-Duino:

M-DUINO je PLC založené na Arduine určené pre malé a stredné priemyselné aplikácie. Obrázok PLC je uvedený nižšie.

M-DUINO je navrhnutý na základe dosky ARDUINO MEGA, takže všetky technické špecifikácie dosky MEGA sú špecifikáciami M-DUINO. Ďalej sú uvedené základné vlastnosti a technické špecifikácie M-DUINO.

Vstupné napätie	12V alebo 24V
Menovitý výkon	40 Watt
Maximálny výstupný prúd	0,5A
Rýchlosť hodín	16 MHz
Veľkosť	101x119x70mm
Programovací jazyk	Arduino IDE.
Flash pamäť	32 kB, z ktorých 0,5 kB používa bootloader
SRAM	2 kB
EEPROM	1 kB
Komunikácia	I2C1 - ethernetový port - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (piny Arduino)
CELKOVÉ vstupné body	13,26,36
CELKOVÉ výstupné body	8,16,22
Izolovaný výstup PWM	24 Vdc (3,6,8) I max: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLC

PLDuino je programovateľný logický radič (PLC) s otvoreným zdrojovým kódom Arduino od spoločnosti Digital Loggers, ktorý je na trhu k dispozícii za cenu približne 150 dolárov. Toto PLC kombinuje Arduino Mega (ATmega2560) s Wi-Fi modulom ESP8266 a 2,4 ”TFT dotykovou obrazovkou, aby bolo vhodné pre priemyselné aplikácie IoT a ďalšie aplikácie továrenskej robotiky.

PLDuino je možné ľahko programovať pomocou jednoduchého USB kábla, rovnako ako populárne Arduino IDE je možné programovať PLDuino aj pomocou Lua, GNU alebo dokonca AVR Studio. PLDuino tiež poskytuje demonštračné kódy a knižnice, ktoré začiatočníkom pomôžu rýchlo začať s vývojom. Pre pokročilých používateľov PLDuino tiež umožnilo otvoriť kryt a preskúmať vnútro PLC, aby bolo možné prispôsobiť hardvér tak, ako je to potrebné pre jeho aplikáciu, úplné schémy a špecifikácie komponentov sú tiež k dispozícii online. Kompletná špecifikácia PLDuino je uvedená na obrázku nižšie

3. PLC Controllino Arduino

Controllino nie je nič iné ako industrializované Arduino. Kombinuje flexibilitu a open-source povahu ekosystému Arduino s bezpečnosťou a spoľahlivosťou priemyselných PLC.

Spoločnosť poskytuje tri moduly, ktoré sú navrhnuté na základe troch dosiek Arduino.

Controllino MINI:

Je navrhnutý na doske Arduino Uno.

Vstupné napätie	12V alebo 24V
Prevádzková teplota	5 ° C až 55 ° C
Maximálny prúd relé	6A
Rýchlosť hodín	16 MHz
Veľkosť	36x90x60 mm
Programovací jazyk	Arduino IDE.
Flash pamäť	32 kB, z ktorých 0,5 kB používa bootloader
SRAM	2 kB
EEPROM	1 kB
Komunikácia	I2C1– USB - SPI
CELKOVÉ vstupné body	8
CELKOVÉ výstupné body	8

Controllino MAXI:

Toto je určené na mikrokontroléri ATMEGA2560 Atmel alebo na doske Arduino Mega.

Vstupné napätie	12V alebo 24V
Prevádzková teplota	0 ° C až 55 ° C
Maximálny prúd výstupného relé	6A
Rýchlosť hodín	16 MHz
Veľkosť	72x90x62mm
Programovací jazyk	Arduino IDE
Flash pamäť	256 kB
SRAM	8 kB
EEPROM	4 kB
Komunikácia	I2C1, ethernetový port, USB, SPI
CELKOVÉ vstupné body	12
CELKOVÉ výstupné body	12, reléový výstup-10

Controllino Mega:

Mega PLC je navrhnuté na mikrokontroléri ATMEGA2560 Atmel alebo na doske Arduino Mega.

Vstupné napätie	12V alebo 24V
Prevádzková teplota	0 ° C až 55 ° C
Maximálny prúd výstupného relé	6A
Rýchlosť hodín	16 MHz
Veľkosť	107x90x62mm
Programovací jazyk	Arduino IDE
Flash pamäť	256 kB
SRAM	8 kB
EEPROM	4 kB
Komunikácia	I2C1, ethernetový port, USB, SPI
CELKOVÉ vstupné body	21
CELKOVÉ výstupné body	24, reléový výstup-16

Výhody PLC Arduino

• Dá sa kúpiť za nízku cenu.
• Možno programovať pomocou softvéru Arduino IDE.
• Vysoká kompatibilita.
• Vysoký priestor pre úpravy.
• Ľahko vymeniteľný v porovnaní s konvenčnými PLC.

Nevýhody PLC Arduino

• Na výber je k dispozícii veľmi málo možností.
• Nie je vhodný pre aplikácie vo veľkom meradle.
• Citlivé v porovnaní s konvenčnými PLC.
• Vyžadovaná väčšia údržba.
• Menej profesionálne.