Oversigt over plc og forskellige arduino baserede plc boards

Arduino blev først introduceret i 2005 med det formål at tilbyde en billig og nem måde for nybegyndere og fagfolk at skabe enheder, der interagerer med deres miljø ved hjælp af sensorer og aktuatorer.

Før Arduino blev introduceret, blev det indlejrede design betragtet som et komplekst emne, og hobbyister (eller ingeniører) måtte finde en professionel for at få en fungerende model til deres problem. Ligesom hvis du vil have en simpel 3D-printer, skal du få professionel hjælp, da der er tusindvis af controllere med deres kompatible IDE. Og hobbyisten kan ikke lære om alle mikrocontrollere og deres programmeringsmåder. Denne situation sluttede, da ARDUINO blev accepteret universelt. Og med dette kan hobbyfolk eller ingeniører designe og udvikle deres egne projekter uden meget professionel hjælp.

Og årsagen til, at det blev så universelt accepteret, fordi det er en open source elektronikplatform baseret på brugervenlig hardware og software. Arduino-kort er i stand til at læse indgange som lys på en sensor, en finger på en knap og gøre det til en programmerbar udgang, såsom at aktivere en motor, tænde en LED og offentliggøre noget online.

I årenes løb er Arduino blevet mere populært, og med det udvikles mange avancerede tavler med lignende formål som Raspberry PI, Panda osv. Arduino bruges som hjernen i tusinder af projekter, fra hverdagslige objekter til komplekse videnskabelige instrumenter. Studerende, hobbyister, kunstnere, programmører og fagfolk rundt om i verden har samlet sig omkring denne open source-platform og udviklet mange projekter og derved samlet utrolig meget viden, der kan være til stor hjælp for både begyndere og eksperter.

Med den samlede viden og den nylige introduktion af IoT tog hype på Arduino endnu et skridt fremad og blev dermed et nødvendigt læringsværktøj for ingeniører og hobbyister. Nu begyndte Arduino-kortet at ændre sig for at tilpasse sig nye behov og udfordringer som IoT-applikationer, bærbar, 3D-udskrivning, indlejrede miljøer og endelig PLC (Programmable Logic Controller). Her i denne artikel vil vi lære om, hvad der er PLC, og hvordan Arduino kan bruges som PLC.

Introduktion til PLC (Programmable Logic Controller)

Lad os først forstå udtrykket Industrial Automation, inden vi går til PLC. Som vi alle ved, er det mere omkostningseffektivt at bruge maskiner til arbejde i industrier end at bruge mennesker, da maskiner ikke har brug for penge, helligdage eller pauser, så hvis maskiner bruges i stedet for mennesker, kan industrier producere deres produkter 24 * 7 uden problemer. Nu kaldes denne opsætning af udskiftning af mennesker med maskiner eller robotarme Industrial Automation.

PLC er en styreenhed, der er specielt designet til at betjene de maskiner, der anvendes til industriel automatisering. De er designet til at være pålidelige under barske industrielle miljøer (som ekstreme temperaturer, fugtige, våde, støvede forhold). PLC-applikationer kan ses på produktionsanlæggets samlebånd, et malmforarbejdningsanlæg, robotsvejsning, CNC-udskæring osv. Da dette udstyr er designet til høj effektivitet og det robuste miljø, er det dyrt for både installation og reparation.

PLC (Programmable Logic Controller) har mange funktioner, der ligner vores personlige computer derhjemme. De har begge en strømforsyningsenhed, en CPU (Central Processing Unit), input / output (I / O) -porte, RAM- og ROM-hukommelse og kontrolsoftware. Den største forskel mellem de to er, at PLC kan udføre diskrete og kontinuerlige funktioner i et hårdt miljø, som en pc ikke kan udføre. Du kan også læse forskellen mellem PLC og mikrocontroller for at få et overblik over sammenligningen med mikrocontrollere.

Der er mange forskellige typer PLC på markedet i henhold til kundens krav. Selvom der er mange typer PLC til stede, følger de visse standarder, som brugeren nemt kan vælge.

Grundlæggende funktion af PLC

For at forstå det grundlæggende PLC-arbejde, lad os antage et simpelt eksempel som vist nedenfor.

Lad os sige i denne opsætning, at vi er nødt til at tænde pæren i de første halvtreds sekunder og slukke for pæren i de følgende tyve sekunder, så skal vi bruge kontakten i kredsløbet til at lukke og åbne løkken kontinuerligt. Dette er en simpel, men meget trættende opgave for et menneske, og det er ikke omkostningseffektivt at købe en timerrelæ til denne type spørgsmål hver eneste gang. I alle disse tilfælde kan vi bruge en enkelt PLC til at løse problemet.

Her kan du se, at en PLC er tilsluttet i loopens opsætning, mens kontakten holdes lukket. Vi kan bruge programmeringen til at indstille timeren til PLC i kredsløbet. Når det er gjort, kan PLC'en lukke og åbne løkken kontinuerligt, hvilket erstatter behovet for menneskelig indgriben. Når PLC'en begynder at udføre programmet, stopper det ikke, før der gives en afbrydelse.

Dette er bare en simpel opsætning, og en PLC har evnen til at kontrollere meget større og mere komplekse processer som PWM-kontrol, sensing osv. En PLC er normalt designet på en måde for kunden, så han / hun er i stand til at tilpasse PLC fungerer afhængigt af applikation og behov.

Blokdiagram for PLC

Lad os nu se på de vigtige moduler, der findes i PLC.

Strømforsyningsmodul: Dette modul er undertiden placeret som en separat opsætning som en adapter, og i andre tilfælde designes det direkte på hovedkortet. Modulets funktion er at give den krævede strøm til hele PLC (Programmable Logic Controller) opsætningen. Modulet er en konverter, der konverterer tilgængelig vekselstrøm til jævnstrøm, som kræves af CPU'en og andre moduler. Normalt fungerer PLC på 12V og 24V power rail.

Central Processing Unit: Dette modul er det mest beskyttede, da det er kernen i at fungere for hele PLC. CPU-modul består af en mikroprocessor eller mikrocontroller, programhukommelse, flashhukommelse og RAMS-hukommelse. Flash-hukommelse eller ROM-hukommelse gemmer operativsystem, driver og applikationsprogram. RAM bruges af mikroprocessoren til at få adgang til data og information.

Funktionen til CPU er at udføre det program, der er gemt i hukommelsen og handle i henhold til de skriftlige instruktioner. Så grundlæggende læser CPU inputdataene fra sensorer til proces og sender endelig et passende svar baseret på programmet.

Input and Output Module: Input-modul bruges til at etablere en forbindelse mellem forskellige sensorer og tastaturer til CPU'en, og Output-modulet bruges af processoren til at give et svar til omverdenen.

Programmeringsenhedsmodul: Dette modul bruges til at etablere kommunikation mellem pc og PLC. Den grundlæggende funktion er at omprogrammere mikroprocessoren til PLC.

Typer af PLC (Programmerbar Logic Controller)

PLC'en er opdelt i to typer, nemlig fast (eller kompakt PLC) og modulær PLC.

1. Kompakt eller fast PLC: Det er normalt en low-end PLC, som er populær i mange brancher. Compact PLC har et fast antal I / O-moduler og eksterne I / O-kort, og de kan ikke udvides senere for at gøre en mere kompleks opsætning. Du kan se en fast PLC i nedenstående figur.

2. Modular PLC: Modular PLC tillader flere udvidelser ved at stable 'Modules' parallelt. I / O-porte på den modulære PLC kan øges til mere komplekse operationer i branchen. Modular PLC er også lettere at bruge, fordi hver komponent er uafhængig af hinanden. Denne type PLC er populær i mange brancher

Arduino vs PLC (programmerbar logisk controller)

Som vi nævnte tidligere ligner de vigtige moduler i en PLC en pc (personlig computer) og ligner endnu mere på enkeltkortcomputere som Arduino. Så internt på et bestemt niveau er både PLC og Arduino det samme, og vi kan bruge denne Arduino til at designe en PLC (Programmable Logic Controller). De Arduino PLC'er er allerede til stede på markedet, og er til rådighed billigere i forhold til konventionelle PLC. Så Arduino-PLC bliver populær i disse dage, og dens applikationer vil stige mere i fremtiden. Dette er visse forskelle mellem Arduino PLC og konventionel PLC, og nogle få af dem er nævnt nedenfor.

Arduino PLC	PLC (programmerbar logisk controller)
Nødvendige eksterne komponenter til at arbejde som PLC	Behøver ikke yderligere eksterne komponenter
Universelt accepteret	Fremme hovedsageligt inden for brancher
Lavpris	Høj omkostning
Brug for at lære grundlæggende programmering for at omskrive Arduino-programmet	Kun behov for grundlæggende driftsteknik til omprogrammering af PLC
Omprogrammering er relativt vanskeligt	Omprogrammering er relativt let
Tilfredsstillende præstation	Høj ydeevne
Kan ikke arbejde under barske forhold	Kan arbejde under barske forhold
Kompakt og lille	Stor og tung
Stacking kan ikke bruges til at fremme PLC-operationen af ​​Arduino PLC	Stacking kan bruges til at fremme PLC-funktionen af ​​normal PLC
Flere kommunikationsmuligheder	Færre kommunikationsmuligheder
Let at udskifte og reparere	Svært at udskifte og reparere
Mindre valgmuligheder	Mange valgmuligheder

Lad os nu diskutere kort om populære Arduino-baserede PLC'er, der for tiden er på markedet.

1. Industrial Shields Arduino PLC'er

Industrial Shields er et populært firma, der leverer Arduino-baserede PLC-skjolde til mange industrielle applikationer. Skjoldene, der er populært brugt, diskuteres kort nedenfor.

Industrielle skjolde ARDBOX:

ARDBOX er en Arduino-baseret PLC designet til små og mellemstore industrielle applikationer. Billedet af ARDBOX er vist nedenfor.

ARDBOX er designet baseret på ARDUINO LEONARO, så dybest set er alle de tekniske specifikationer for ARDBOX LEONARO-specifikationer. De grundlæggende funktioner og tekniske specifikationer for ARDBOX er angivet nedenfor.

Indgangsspænding	12V eller 24V
Nominel effekt	30Watt
Maksimal strøm	1.5A
Urets hastighed	16 MHz
Størrelse	100x45x115 mm
Programmeringssprog	Arduino IDE.
Glimtvis erindring	32 KB, hvoraf 4KB bruges af bootloader
SRAM	2,5 KB
EEPROM	1KB
Kommunikation	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
I ALT Indgangspunkter	10
I ALT Udgangspunkter	10
PWM isoleret output	til 24Vdc I max: 70 mA Galvanisk isolering Diode beskyttet til relæ Nominel spænding: 24Vdc

Industrielle skjolde M-Duino:

M-DUINO er ​​en Arduino-baseret PLC designet til små og mellemstore industrielle applikationer. Billedet af PLC'en er vist nedenfor.

M-DUINO er ​​designet baseret på ARDUINO MEGA-kortet, så alle de tekniske specifikationer for MEGA-kortet er M-DUINO-specifikationer. De grundlæggende funktioner og tekniske specifikationer for M-DUINO er ​​angivet nedenfor.

Indgangsspænding	12V eller 24V
Nominel effekt	40Watt
Maksimal udgangsstrøm	0,5A
Urets hastighed	16 MHz
Størrelse	101x119x70mm
Programmeringssprog	Arduino IDE.
Glimtvis erindring	32 KB, hvoraf 0,5 KB bruges af boot loader
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Kommunikation	I2C1 - Ethernet-port - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (Arduino-ben)
I ALT Indgangspunkter	13,26,36
I ALT Udgangspunkter	8,16,22
PWM isoleret output	24Vdc (3,6,8) I max: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLC'er

PLDuino er en Open Source Arduino-baseret Programmable Logic Controller (PLC) fra Digital Loggers, der er tilgængelig på markedet for omkring $ 150. Denne PLC kombinerer Arduino Mega (ATmega2560) med ESP8266 Wi-Fi-modul og en 2,4 ”TFT-berøringsskærm for at gøre den velegnet til industrielle IoT-applikationer og andre fabriksrobotiske applikationer.

PLDuino kan let programmeres ved hjælp af et simpelt USB-kabel, også sammen med den populære Arduino IDE kan PLDuino også programmeres ved hjælp af Lua, GNU eller endda AVR Studio. PLDuino leverer også demonstrationskoder og biblioteker, der hjælper begyndere med hurtigt at komme i gang med udvikling. For avancerede brugere har PLDuino også gjort det muligt at pope omslaget og udforske inde i PLC'en for at tilpasse hardwaren efter behov til deres applikation. De komplette skemaer og komponentspecifikationer er også tilgængelige online. De komplette specifikationer for PLDuino er vist på billedet nedenfor

3. Controllino Arduino PLC'er

Controllino er intet andet end en industrialiseret Arduino. Det kombinerer Arduino-økosystemets fleksibilitet og open source-natur med sikkerheden og pålideligheden af ​​PLC'er i industriel kvalitet.

Virksomheden leverer tre moduler, der er designet baseret på tre Arduino-kort.

Controllino MINI:

Det er designet på Arduino Uno-kort.

Indgangsspænding	12V eller 24V
Driftstemperatur	5 ° C til 55 ° C
Maksimal relæstrøm	6A
Urets hastighed	16 MHz
Størrelse	36x90x60 mm
Programmeringssprog	Arduino IDE.
Glimtvis erindring	32 KB, hvoraf 0,5 KB bruges af boot loader
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
Kommunikation	I2C1– USB - SPI
I ALT Indgangspunkter	8
I ALT Udgangspunkter	8

Controllino MAXI:

Dette er designet på ATMEGA2560 Atmel mikrokontroller eller på Arduino Mega- kortet.

Indgangsspænding	12V eller 24V
Driftstemperatur	0 ° C til 55 ° C
Maksimal udgangsrelæ Strøm	6A
Urets hastighed	16 MHz
Størrelse	72x90x62mm
Programmeringssprog	Arduino IDE
Glimtvis erindring	256 KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Kommunikation	I2C1, Ethernet-port, USB, SPI
I ALT Indgangspunkter	12
I ALT Udgangspunkter	12, relæudgang-10

Controllino Mega:

Mega PLC er designet på ATMEGA2560 Atmel mikrokontroller eller på Arduino Mega-kort.

Indgangsspænding	12V eller 24V
Driftstemperatur	0 ° C til 55 ° C
Maksimal udgangsrelæ Strøm	6A
Urets hastighed	16 MHz
Størrelse	107x90x62mm
Programmeringssprog	Arduino IDE
Glimtvis erindring	256 KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
Kommunikation	I2C1, Ethernet-port, USB, SPI
I ALT Indgangspunkter	21
I ALT Udgangspunkter	24, relæudgang-16

Fordele ved Arduino PLC

• Kan købes til en lav pris.
• Kan programmeres ved hjælp af Arduino IDE-software.
• Høj kompatibilitet.
• Høj plads til justeringer.
• Let at udskifte sammenlignet med konventionel PLC.

Ulemper ved Arduino PLC

• Der er meget få valgmuligheder.
• Ikke egnet til applikationer i høj skala.
• Følsomt sammenlignet med konventionel PLC.
• Krævet mere vedligeholdelse.
• Mindre professionel.