סקירה של plc ולוחות plc שונים המבוססים על arduino

ארדואינו הוצג לראשונה בשנת 2005 במטרה לספק דרך בעלות נמוכה וקלה עבור טירונים ואנשי מקצוע ליצור מכשירים אשר מתקשרים עם סביבתם באמצעות חיישנים ומפעילים.

לפני שהוצג ארדואינו, העיצוב המשובץ נתפס כנושא מורכב ותחביבים (או מהנדסים) נאלצו למצוא איש מקצוע כדי להשיג מודל עובד לבעייתם. כמו אם אתה רוצה מדפסת תלת מימד פשוטה אז אתה צריך לקבל עזרה מקצועית מכיוון שיש אלפי בקרים עם ה- IDE התואם שלהם. והתחביב לא יכול ללמוד על כל המיקרו-בקרים ועל דרכי התכנות שלהם. מצב זה הגיע לסיומו כאשר הוצג ARDUINO המקובל בעולם. ובכך, התחביבים או המהנדסים יכולים לתכנן ולפתח פרויקטים משלהם ללא עזרה מקצועית רבה.

והסיבה לכך שהיא מקובלת באופן כללי מכיוון שהיא פלטפורמת אלקטרוניקה קוד פתוח המבוססת על חומרה ותוכנה קלים לשימוש. לוחות ארדואינו מסוגלים לקרוא כניסות כמו אור על חיישן, אצבע על כפתור ולהפוך אותו ליציאה ניתנת לתכנות כמו הפעלת מנוע, הדלקת נורית ופרסום משהו ברשת.

עם השנים ארדואינו הפך פופולרי יותר ועם זאת מפותחות לוחות מתקדמים רבים עם מטרות דומות כמו פטל PI, פנדה וכו '. ארדואינו משמש כמוח באלפי פרויקטים, החל מאובייקטים יומיומיים וכלה במכשירים מדעיים מורכבים. סטודנטים, חובבים, אמנים, מתכנתים ואנשי מקצוע ברחבי העולם התכנסו סביב פלטפורמת קוד פתוח זו ופיתחו פרויקטים רבים ובכך צברו כמות מדהימה של ידע שיכולה להועיל לטירונים ולמומחים כאחד.

עם הידע הצבור וההקדמה האחרונה של IoT, ההייפ על ארדואינו נקט צעד נוסף קדימה ובכך הפך לכלי הכרחי למידה עבור מהנדסים ותחביבים. כעת החל לוח Arduino להשתנות ולהתאים את עצמו לצרכים ואתגרים חדשים כמו יישומי IoT, הדפסה תלת-ממדית לבישה, סביבות מוטבעות ולבסוף PLC (Controller Logic Controller). כאן במאמר זה, נלמד על מהו PLC ו איך Arduino יכול לשמש PLC.

מבוא ל- PLC (בקר לוגיקה לתכנות)

ראשית, הבה נבין את המונח אוטומציה תעשייתית לפני שנלך ל- PLC. כפי שכולנו יודעים כי שימוש במכונות לעבודה בתעשיות הוא חסכוני יותר משימוש בבני אדם מכיוון שמכונות אינן זקוקות לכסף, חופשות או הפסקות, כך שאם משתמשים במכונות במקום בני אדם מאשר התעשיות יכולות לייצר את מוצריהן 24 * 7 ללא בעיה.. כעת, ההתקנה הזו של החלפת בני אדם במכונות או זרועות רובוטיות נקראת אוטומציה תעשייתית.

PLC היא יחידת בקר שתוכננה במיוחד להפעלת המכונות המשמשות לאוטומציה תעשייתית. הם נועדו להיות אמינים בסביבות תעשייתיות קשות (כמו טמפרטורות קיצוניות, לחות, רטובות ומאובקות). ניתן לראות יישומי PLC בקו הייצור של מפעל הייצור, מפעל לעיבוד עפרות, ריתוך רובוטי, גילוף CNC וכו 'מכיוון שציוד זה מיועד ליעילות גבוהה ולסביבה המחוספסת, הם יקרים הן להתקנה והן לתיקון.

ל- PLC (Controller Logic Controller) תכונות רבות הדומות למחשב האישי שלנו בבית. לשניהם יחידת אספקת חשמל, מעבד (יחידת עיבוד מרכזית), כניסות ויציאות (קלט / פלט), זיכרון RAM ו- ROM ותוכנת בקרה. ההבדל הגדול ביותר בין השניים הוא ש- PLC יכול לבצע פונקציות נפרדות ורציפות בסביבה קשה שהמחשב אינו יכול לעשות. אתה יכול גם לקרוא את ההבדל בין PLC למיקרו-בקר כדי לקבל סקירה כללית על ההשוואה שלו למיקרו-בקרים.

ישנם סוגים רבים ושונים של PLC בשוק בהתאם לדרישות הלקוח. למרות שישנם סוגים רבים של PLC, הם פועלים לפי סטנדרטים מסוימים עבור המשתמש לבחור בקלות.

פונקציה בסיסית של PLC

להבנת עבודת ה- PLC הבסיסית נניח דוגמה פשוטה כמוצג להלן.

בואו נגיד בהתקנה זו עלינו להדליק את הנורה במשך חמישים השניות הראשונות ולכבות את הנורה במשך עשרים השניות הבאות ואז עלינו להשתמש במתג במעגל כדי לסגור ולפתוח את הלולאה ברציפות. זוהי משימה פשוטה אך מייגעת מאוד עבור אדם ולא משתלם לקנות ממסרי טיימר לסוגיה זו בכל פעם. בכל המקרים הללו אנו יכולים להשתמש ב- PLC יחיד כדי לפתור את הבעיה.

כאן תוכלו לראות ש- PLC מחובר בלולאה של ההתקנה תוך שמירה על המתג סגור. אנו יכולים להשתמש בתכנות כדי להגדיר את הטיימר עבור ה- PLC במעגל. לאחר סיום ה- PLC יכול לסגור ולפתוח את הלולאה באופן רציף אשר מחליף את הצורך בהתערבות אנושית. לאחר שה- PLC מתחיל להפעיל את התוכנית הוא לא יפסיק עד להפסקה.

זוהי פשוט התקנה פשוטה ול- PLC יש יכולת לשלוט בתהליכים גדולים ומורכבים הרבה יותר כמו בקרת PWM, חישה וכו '. PLC מתוכנן בדרך כלל בצורה עבור הלקוח כך שהוא / היא יוכל להתאים תפקוד PLC תלוי ביישום ובצורך.

דיאגרמת חסימה של PLC

עכשיו בואו נסתכל על המודולים החשובים הקיימים ב- PLC.

מודול אספקת חשמל: מודול זה ממוקם לעתים כהגדרה נפרדת כמו מתאם ובמקרים אחרים, הוא יתוכנן ישירות על גבי ה- PCB הראשי. תפקידו של המודול הוא לספק את הכוח הנדרש לכל מערך ה- PLC (Controller Logic Controller). המודול הוא ממיר הממיר כוח זרם זרם להספק DC הנדרש על ידי המעבד ומודולים אחרים. בדרך כלל, PLC עובד על מסילת חשמל 12V ו- 24V.

יחידת עיבוד מרכזית: מודול זה הוא המוגן ביותר מכיוון שהוא ליבת התפקוד עבור ה- PLC כולו. מודול מעבד מורכב ממיקרו-מעבד או מיקרו-בקר, זיכרון תוכנה, זיכרון פלאש וזיכרון RAMS. זיכרון פלאש או זיכרון ROM מאחסנים מערכת הפעלה, מנהל התקן ותוכנית יישום. זיכרון RAM משמש את המעבד לגישה לנתונים ומידע.

תפקידו של המעבד הוא לבצע את התוכנית השמורה בזיכרון ולפעול על פי ההוראות הכתובות. אז בעצם המעבד קורא את נתוני הקלט מחיישנים לתהליך ולבסוף שולח תגובה מתאימה על בסיס התוכנית.

מודול קלט ופלט : מודול הקלט משמש להקמת קישור בין חיישנים ומקשים שונים למעבד ומודול הפלט משמש את המעבד למתן מענה לעולם החיצון.

מודול מכשיר תכנות: מודול זה משמש ליצירת תקשורת בין PC ו- PLC. הפונקציה הבסיסית היא לתכנת מחדש את המיקרו-מעבד של ה- PLC.

סוגי PLC (בקר לוגיקה לתכנות)

ה- PLC מחולק לשני סוגים כלומר PLC קבוע (או PLC קומפקטי) ומודולרי.

1. PLC קומפקטי או קבוע: בדרך כלל מדובר ב- PLC ברמה נמוכה אשר פופולרי בענפים רבים. ל- PLC Compact יש מספר קבוע של מודולי קלט / פלט וכרטיסי קלט / פלט חיצוניים ולא ניתן להרחיב אותם מאוחר יותר כדי לבצע התקנה מורכבת יותר. אתה יכול לראות PLC קבוע באיור שלהלן.

2. PLC מודולרי: PLC מודולרי מאפשר הרחבות מרובות על ידי ערימת 'מודולים' במקביל. ניתן להגדיל את יציאות ה- I / O של ה- PLC המודולרי לצורך פעולות מורכבות יותר בתעשייה. קל יותר להשתמש ב- PLC מודולרי מכיוון שכל רכיב אינו תלוי זה בזה. סוג זה של PLC פופולרי בתעשיות רבות

Arduino לעומת PLC (בקר לוגיקה לתכנות)

כפי שהזכרנו קודם, המודולים החשובים של PLC דומים למחשב אישי (PC אישי) ודומים עוד יותר למחשבי לוח בודדים כמו Arduino. אז באופן פנימי ברמה מסוימת העבודה של ה- PLC והארדואינו זהה ואנחנו יכולים להשתמש בארדואינו הזה כדי לתכנן PLC (בקר לוגיקה לתכנות). ה- PLC של ארדואינו כבר קיימים בשוק וזמינים בזול יותר בהשוואה ל- PLC קונבנציונאלי. אז Arduino-PLC הופך פופולרי בימים אלה ויישומיה יגדלו יותר בעתיד. אלה הבדלים מסוימים בין PLC Arduino & PLC קונבנציונאלי וכמה מהם מוזכרים להלן.

Arduino PLC	PLC (בקר לוגי לתכנות)
דרושים רכיבים חיצוניים כדי לעבוד כ- PLC	לא זקוק לרכיבים חיצוניים נוספים
מקובל באופן אוניברסלי	מקודם בעיקר בתעשיות
זול	עלות גבוהה
צריך ללמוד תכנות בסיסי לשכתוב תוכנית Arduino	דרושה רק טכניקת הפעלה בסיסית לצורך תכנות מחדש של ה- PLC
תכנות מחדש קשה יחסית	תכנות מחדש הוא קל יחסית
ביצועים מספקים	ביצועים גבוהים
לא יכול לעבוד בתנאים קשים	יכול לעבוד בתנאים קשים
קומפקטי וקטן	מגושם וכבד
לא ניתן להשתמש בערימה כדי לקדם את פעולת ה- PLC של Arduino PLC	ניתן להשתמש בערימה לקידום פעולת ה- PLC של ה- PLC הרגיל
אפשרויות תקשורת נוספות	פחות אפשרויות תקשורת
קל להחלפה ותיקון	קשה להחלפה ותיקון
אפשרויות קטנות יותר לבחירה	אפשרויות רבות לבחירה

עכשיו בואו נדון בקצרה על PLCs מבוססי Arduino פופולריים שנמצאים כיום בשוק.

1. מגן תעשייתי מגן PLCs

מגן תעשייתי היא חברה פופולרית המספקת מגני PLC מבוססי Arduino ליישומים תעשייתיים רבים. המגנים בהם נעשה שימוש פופולרי נדונים בקצרה להלן.

מגן תעשייתי ARDBOX:

ARDBOX הוא PLC מבוסס ארדואינו המיועד ליישומים תעשייתיים קטנים ובינוניים. התמונה של ARDBOX מוצגת למטה.

ה- ARDBOX תוכנן על בסיס ARDUINO LEONARO ולכן בעצם, כל המפרט הטכני של ARDBOX הוא מפרטי LEONARO. התכונות הבסיסיות והמפרט הטכני של ARDBOX מפורטים להלן.

מתח נכנס	12Vor 24V
כוח מדורג	30 ואט
זרם מקסימלי	1.5 א
מהירות שעון	16 מגה-הרץ
גודל	100x45x115 מ"מ
שפת תכנות	ארדואינו IDE.
זיכרון פלאש	32KB מתוכם 4KB משמשים אתחול האתחול
SRAM	2.5KB
EEPROM	1KB
תקשורת	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
TOTAL נקודות קלט	10
TOTAL נקודות פלט	10
פלט מבודד של PWM	ל- 24Vdc מקסימום אני: 70 mA בידוד גלווני דיודה מוגנת לממסר מתח מדורג: 24Vdc

מגן תעשייתי M-Duino:

M-DUINO הוא PLC מבוסס ארדואינו המיועד ליישומים תעשייתיים בקנה מידה קטן ובינוני. תמונת ה- PLC מוצגת למטה.

ה- M-DUINO מתוכנן על בסיס לוח ARDUINO MEGA, כך שכל המפרט הטכני של לוח MEGA הוא מפרט M-DUINO. התכונות הבסיסיות והמפרט הטכני של M-DUINO מובאים להלן.

מתח נכנס	12 וולט או 24 וולט
כוח מדורג	40 ואט
זרם תפוקה מרבי	0.5 א
מהירות שעון	16 מגה-הרץ
גודל	101x119x70 מ"מ
שפת תכנות	ארדואינו IDE.
זיכרון פלאש	32KB מתוכם 0.5KB משמש מטעין האתחול
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
תקשורת	I2C1 - יציאת אתרנט - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (סיכות ארדואינו)
TOTAL נקודות קלט	13,26,36
TOTAL נקודות פלט	8,16,22
פלט מבודד של PWM	24Vdc (3,6,8) מקסימום אני: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLCs

PLDuino הוא בקר פתוח לוגי לתכנות (PLC) מבוסס Arduino מבוסס קוד פתוח מבית Digital Loggers הזמין בשוק תמורת כ -150 דולר. PLC זה משלב את Arduino מגה (ATmega2560) עם מודול Wi-Fi ESP8266 ומסך מגע TFT של 2.4 אינץ ', על מנת להתאים אותו ליישומי IoT תעשייתיים ויישומי רובוטיקה מפעליים אחרים.

ניתן לתכנת את PLDuino בקלות באמצעות כבל USB פשוט, יחד עם ה- IDE הפופולרי של Arduino ניתן לתכנת את PLDuino גם באמצעות Lua, GNU או אפילו AVR Studio. PLDuino מספקת גם קודי הדגמה וספריות שיעזרו למתחילים להתחיל בפיתוח במהירות. עבור משתמשים מתקדמים, PLDuino אפשרה גם להקפיץ את הכריכה ולחקור בתוך ה- PLC כדי להתאים אישית את החומרה כנדרש ליישום שלהם, הסכימות המלאות ומפרט הרכיבים זמינים גם באינטרנט. המפרט המלא של PLDuino מוצג בתמונה למטה

3. Controllino Arduino PLCs

Controllino אינו אלא ארדואינו מתועש. הוא משלב את הגמישות ואת אופי הקוד הפתוח של המערכת האקולוגית Arduino עם הבטיחות והאמינות של PLCs תעשייתיים.

החברה מספקת שלושה מודולים שתוכננו על בסיס שלושה לוחות ארדואינו.

Controllino MINI:

הוא תוכנן על לוח Arduino Uno.

מתח נכנס	12 וולט או 24 וולט
טמפרטורת פעולה	5 מעלות צלזיוס עד 55 מעלות צלזיוס
זרם ממסר מרבי	6 א
מהירות שעון	16 מגה-הרץ
גודל	36x90x60 מ"מ
שפת תכנות	ארדואינו IDE.
זיכרון פלאש	32KB מתוכם 0.5KB משמש מטעין האתחול
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
תקשורת	I2C1– USB - SPI
TOTAL נקודות קלט	8
TOTAL נקודות פלט	8

Controllino MAXI:

זה תוכנן על גבי ATMEGA2560 מיקרו-בקר Atmel או על לוח מגה Arduino.

מתח נכנס	12 וולט או 24 וולט
טמפרטורת פעולה	0 מעלות צלזיוס עד 55 מעלות צלזיוס
ממסר תפוקה מקסימלי זרם	6 א
מהירות שעון	16 מגה-הרץ
גודל	72x90x62 מ"מ
שפת תכנות	ארדואינו IDE
זיכרון פלאש	256KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
תקשורת	I2C1, יציאת אתרנט, USB, SPI
TOTAL נקודות קלט	12
TOTAL נקודות פלט	12, ממסר פלט -10

Controllino מגה:

מגה PLC תוכנן על מיקרו-בקר ATMEGA2560 Atmel או על לוח מגה Arduino.

מתח נכנס	12 וולט או 24 וולט
טמפרטורת פעולה	0 מעלות צלזיוס עד 55 מעלות צלזיוס
ממסר תפוקה מקסימלי זרם	6 א
מהירות שעון	16 מגה-הרץ
גודל	107x90x62 מ"מ
שפת תכנות	ארדואינו IDE
זיכרון פלאש	256KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
תקשורת	I2C1, יציאת אתרנט, USB, SPI
TOTAL נקודות קלט	21
TOTAL נקודות פלט	24, ממסר פלט -16

יתרונות ה- PLC של ארדואינו

• ניתן לרכוש בעלות נמוכה.
• ניתן לתכנת באמצעות תוכנת Arduino IDE.
• תאימות גבוהה.
• מקום גבוה להתאמות.
• קל להחלפה בהשוואה ל- PLC קונבנציונאלי.

חסרונות ה- PLC של ארדואינו

• מעט מאוד אפשרויות זמינות לבחירה.
• לא מתאים ליישומים בקנה מידה גבוה.
• רגיש בהשוואה ל- PLC קונבנציונאלי.
• נדרש תחזוקה נוספת.
• פחות מקצועי.