- Chương trình kiểm soát logic
- Bộ vi điều khiển
- 1. Kiến trúc
- 6. Ứng dụng
- Thay thế PLC trong các ứng dụng công nghiệp bằng vi điều khiển
Sự ra đời của Arduino và điểm số của các bo mạch dựa trên vi điều khiển khác trong thời gian gần đây đã làm tăng sự quan tâm đến các hệ thống nhúng, mở ra thế giới vi điều khiển lên một con số lớn. Điều này không chỉ làm tăng số lượng người dùng vi điều khiển mà còn tăng phạm vi và ứng dụng mà chúng được sử dụng. Đó là lý do tại sao trong vài bài viết vừa qua, chúng tôi đã đề cập đến một số chủ đề chính quan trọng để xây dựng các thiết bị hệ thống nhúng tuyệt vời như; Chọn bộ vi điều khiển phù hợp cho dự án của bạn, Lựa chọn giữa Vi điều khiển và Vi xử lý. Tương tự như vậy, đối với bài viết hôm nay, tôi sẽ so sánh vi điều khiển với bộ điều khiển logic khả trình (PLC).
Chương trình kiểm soát logic
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) đơn giản là một thiết bị tính toán có mục đích đặc biệt được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp và các hệ thống khác ở đó độ tin cậy của hệ thống cao.
Ban đầu chúng được phát triển để thay thế các rơ le, trình tự và bộ hẹn giờ có dây cứng được ngành công nghiệp tự động hóa sử dụng trong quá trình sản xuất, nhưng ngày nay chúng đã được mở rộng quy mô và đang được sử dụng trong tất cả các loại quy trình sản xuất bao gồm cả dây chuyền dựa trên robot. Ngày nay, có lẽ không có một nhà máy nào mà không có máy móc hoặc thiết bị chạy trên PLC. Lý do chính cho việc chúng được chấp nhận và sử dụng rộng rãi có thể được tìm thấy bắt nguồn sâu xa từ độ chắc chắn và khả năng chịu được môi trường / xử lý thô liên quan đến sàn sản xuất. Chúng cũng là một ví dụ điển hình về hệ điều hành thời gian thực vì họ có khả năng cao để tạo ra đầu ra cho các đầu vào cụ thể trong một khung thời gian rất ngắn, đây là yêu cầu quan trọng đối với các cơ sở công nghiệp vì sự chậm trễ thứ hai có thể làm gián đoạn toàn bộ hoạt động.
Bộ vi điều khiển
Mặt khác, vi điều khiển là các thiết bị tính toán nhỏ trên một chip có chứa một hoặc nhiều lõi xử lý, với các thiết bị bộ nhớ được nhúng cùng với các cổng vào ra (I / O) đặc biệt và đa năng có thể lập trình được. Chúng được sử dụng trong tất cả các loại thiết bị hàng ngày, đặc biệt là trong các ứng dụng chỉ cần thực hiện các tác vụ lặp đi lặp lại cụ thể. Chúng thường để trần và không thể được sử dụng như các thiết bị độc lập nếu không có các kết nối cần thiết. Không giống như PLC, chúng không có các giao diện như màn hình và các bộ chuyển mạch được tích hợp sẵn vì chúng thường chỉ có GPIO mà các thành phần này có thể được kết nối.
Hướng dẫn hôm nay sẽ tập trung vào việc so sánh PLC và hệ thống Vi điều khiển theo các tiêu đề khác nhau bao gồm;
- Ngành kiến trúc
- Giao diện
- Hiệu suất và độ tin cậy
- Mức kỹ năng yêu cầu
- Lập trình
- Các ứng dụng
1. Kiến trúc
Kiến trúc PLC:
PLC nói chung có thể được coi là một bộ vi điều khiển cấp cao. Họ chủ yếu được tạo thành từ một mô-đun bộ xử lý, việc cung cấp điện, và các module I / O. Mô-đun bộ xử lý bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU) và bộ nhớ. Ngoài bộ vi xử lý, CPU cũng chứa ít nhất một giao diện mà qua đó nó có thể được lập trình (USB, Ethernet hoặc RS232) cùng với các mạng truyền thông. Nguồn cung cấp thường là một mô-đun riêng biệt và các mô-đun I / O tách biệt với bộ xử lý. Các loại mô-đun I / O bao gồm rời rạc (bật / tắt), Analog (biến liên tục) và các mô-đun đặc biệt như điều khiển chuyển động hoặc bộ đếm tốc độ cao. Các thiết bị hiện trường được kết nối với các mô-đun I / O.
Tùy thuộc vào số lượng mô-đun I / Os mà PLC sở hữu, chúng có thể nằm trong cùng một vỏ với PLC hoặc trong một vỏ riêng biệt. Một số PLC nhỏ được gọi là PLC nano / micro thường có tất cả các bộ phận của chúng bao gồm nguồn, bộ xử lý, v.v. trong cùng một vỏ.
Kiến trúc của vi điều khiển
Kiến trúc của PLC được mô tả ở trên hơi giống với vi điều khiển về mặt cấu thành, nhưng vi điều khiển thực hiện mọi thứ trên một chip duy nhất, từ CPU đến các cổng I / O và các giao diện cần thiết để giao tiếp với thế giới bên ngoài. Kiến trúc của vi điều khiển được hiển thị bên dưới.
Một ví dụ về một cái thang logic / sơ đồ mã dựa được trình bày ở trên. Nó thường trông giống như một cái thang, đó là lý do đằng sau tên của nó. Cái nhìn đơn giản này làm cho PLC rất dễ lập trình, vì vậy nếu bạn có thể phân tích một giản đồ, bạn có thể lập trình PLC.
Do sự phổ biến gần đây của các ngôn ngữ lập trình cấp cao hiện đại, các PLC hiện đang được lập trình bằng các ngôn ngữ này như C, C ++ và cơ bản nhưng tất cả các PLC nói chung vẫn tuân thủ tiêu chuẩn hệ thống điều khiển IEC 61131/3 của ngành và hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình được quy định bởi tiêu chuẩn bao gồm; Sơ đồ bậc thang, Văn bản có cấu trúc, Sơ đồ khối chức năng, Danh sách lệnh và Lưu đồ tuần tự.
PLC ngày nay thường được lập trình thông qua phần mềm ứng dụng dựa trên bất kỳ ngôn ngữ nào được đề cập ở trên, chạy trên PC được kết nối với PLC bằng bất kỳ giao diện nào, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422,.
Mặt khác, bộ vi điều khiển được lập trình bằng các ngôn ngữ cấp thấp như hợp ngữ hoặc các ngôn ngữ cấp cao như C và C ++ trong số những ngôn ngữ khác. Nó thường đòi hỏi kinh nghiệm cao với ngôn ngữ lập trình đang được sử dụng và hiểu biết chung về các nguyên tắc phát triển phần sụn. Các lập trình viên thường cần phải hiểu các khái niệm như cấu trúc dữ liệu và hiểu biết sâu sắc về kiến trúc vi điều khiển là cần thiết để phát triển một phần sụn rất tốt cho dự án.
Bộ vi điều khiển cũng thường được lập trình thông qua phần mềm ứng dụng chạy trên PC và chúng thường được kết nối với PC đó thông qua một phần cứng bổ sung thường được gọi là bộ lập trình.
Tuy nhiên, hoạt động của các chương trình trên PLC rất giống với hoạt động của vi điều khiển. PLC sử dụng bộ điều khiển chuyên dụng do đó chúng chỉ xử lý lặp đi lặp lại một chương trình. Một chu kỳ thông qua chương trình được gọi là quét và nó tương tự như vi điều khiển đi qua một vòng lặp.
Một chu kỳ hoạt động thông qua các chương trình chạy trên PLC được hiển thị bên dưới.
6. Ứng dụng
PLC là phần tử điều khiển chính được sử dụng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp. Họ tìm thấy ứng dụng trong điều khiển máy công nghiệp, băng tải, rô bốt và các máy móc dây chuyền sản xuất khác. Chúng cũng được sử dụng trong các hệ thống dựa trên SCADA và trong các hệ thống yêu cầu mức độ tin cậy cao và khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt. Chúng được sử dụng trong các ngành công nghiệp bao gồm;
1. Hệ thống
chiết rót chai liên tục 2. Hệ thống trộn hàng
loạt 3. Hệ thống điều hòa không khí cấp
4. Kiểm soát lưu lượng
Mặt khác, vi điều khiển được ứng dụng trong các thiết bị điện tử hàng ngày. Chúng là nền tảng chính của một số thiết bị điện tử tiêu dùng và thông minh.
Thay thế PLC trong các ứng dụng công nghiệp bằng vi điều khiển
Sự ra đời của các bảng vi điều khiển dễ sử dụng đã làm tăng phạm vi sử dụng của các vi điều khiển, chúng hiện đang được điều chỉnh cho các ứng dụng nhất định mà vi điều khiển được coi là không phù hợp từ máy tính mini DIY cho đến một số hệ thống điều khiển phức tạp. Điều này đã dẫn đến những câu hỏi xung quanh việc tại sao vi điều khiển không được sử dụng thay thế cho PLC, lập luận chính là giá thành của PLC so với vi điều khiển. Điều quan trọng là cần phải thực hiện nhiều việc đối với các bộ vi điều khiển thông thường trước khi nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
Mặc dù câu trả lời có thể được tìm thấy từ những điểm đã được đề cập trong bài viết này, nhưng đủ để làm nổi bật hai điểm chính.
1. Vi điều khiển không được thiết kế với độ chắc chắn và khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt như PLC. Điều này khiến chúng không sẵn sàng cho các ứng dụng công nghiệp.
2. Cảm biến và thiết bị truyền động công nghiệp thường được thiết kế theo tiêu chuẩn IEC thường ở dải dòng điện / điện áp và giao diện có thể không tương thích trực tiếp với vi điều khiển và sẽ yêu cầu một số loại phần cứng hỗ trợ làm tăng chi phí.
Còn những điểm khác nhưng để nằm trong phạm vi bài viết này, chúng ta nên dừng lại ở đây.
Tóm lại, mỗi thiết bị điều khiển này được thiết kế để sử dụng trong một số hệ thống nhất định và chúng cần được cân nhắc kỹ trước khi đưa ra quyết định về thiết bị tốt nhất cho một ứng dụng cụ thể. Điều quan trọng cần lưu ý là các nhà sản xuất nhất định đang xây dựng các PLC dựa trên Vi điều khiển, giống như các lá chắn công nghiệp hiện đang sản xuất PLC dựa trên Arduino được hiển thị bên dưới.
