Dlaczego warto używać PLC zamiast mikrokontrolera?

Dlaczego wszyscy używają sterowników PLC w środowiskach przemysłowych zamiast rozwiązań opartych na mikrokontrolerach?

W przypadku dłuższych zadań program PLC jest tak skomplikowany jak program mikrokontrolera.

Rozwiązanie oparte na mikrokontrolerze może być bardziej konfigurowalne i ma niższą cenę.

Myślę, że głównym czynnikiem są ludzie. Inżynierowie, którzy mogą zaprojektować mikrokontroler do obsługi fabryki, są zajęci robieniem partii małych urządzeń. Inżynierowie, którzy pracują na markowych sterownikach PLC, używają standardowych pakietów oprogramowania, nie muszą zajmować się programowaniem niższego poziomu, większość problemów, na jakie napotykają ktoś inny, rozwiązali już z tym sprzętem (komunikacja z dziwnymi urządzeniami, problemy IO, PID). Również inżynierowie są wymienni, z dobrą specyfikacją lub komentarzem do kodu, nie potrzebujesz inżyniera, który zbudował tam system, gdy potrzebujesz zmienić kod.

To trochę tak, jakby zapytać, dlaczego ktoś miałby kupić komputer, skoro mógłby zbudować własny.

Wyższy koszt sterowników PLC jest równoważony przez testy (często w nieprzyjemnych warunkach), do których są (lub powinny) być poddane. Czy mógłbyś zaprojektować niestandardowy system mikrokontrolera? Tak, ale prawdopodobnie będziesz musiał to poświadczyć.

Możliwość dostosowania nie jest tak naprawdę poważnym problemem, jeśli masz duży zakład pełen sprzętu; tak naprawdę chcesz czegoś przeciwnego, chcesz, aby rzeczy były jak najbardziej znormalizowane.

Ponadto logika drabinkowa jest już dość znormalizowana - z wyjątkiem funkcji specyficznych dla dostawcy - dzięki czemu oprogramowanie do debugowania / przenoszenia między sterownikami PLC jest prostszym zadaniem niż przenoszenie między różnymi mikrokontrolerami.

Kwestia środowiskowa (izolacja fizyczna, elektryczna, zakłócenia elektromagnetyczne itp.) Jest ogromna i została już omówiona w innych odpowiedziach.

Należy również rozważyć, w jaki sposób sterowniki PLC zapewniają bardzo deterministyczne środowisko. Są dobrze zrozumiane i funkcjonują od 1970 roku.

Wiesz, ile czasu zajmie każdy szczebel i masz zagwarantowane zachowanie na podstawie znanych parametrów wejściowych. Dzięki programowaniu z czystym mikrokontrolerem może być skomplikowane ustalenie, w jaki sposób zmiana funkcji wpłynie na całe funkcjonowanie programu.

Logika drabinowa jest łatwa do zrozumienia i programowania do sterowania maszyną. Mamy elektryków programujących je bez udziału inżyniera. Mogą łatwo samodzielnie rozwiązywać problemy z układami elektrycznymi linii i dokonywać odpowiednich napraw. Mogą także pisać własne programy i modyfikować istniejące. Środowisko debugowania jest o wiele lepsze (i mam na myśli WAY) niż to, co normalnie można osiągnąć dzięki wbudowanym mikrom.

W przypadku systemów bezpieczeństwa staje się jeszcze ważniejsze stosowanie bezpiecznych sterowników PLC i ich nadmiarowych możliwości oraz systemów nadzorujących, aby zapewnić odpowiednią funkcjonalność.

Wiesz, że masz kilka sterowników PLC w zakresie poniżej 100 USD / ea: Programowalne sterowniki logiczne (CLS) serii CLICK® ( układane w stosy Micro Brick) i wiele w zakresie poniżej 500 USD z ograniczoną liczbą operacji wejścia / wyjścia.

Istnieje kilka modułów, które są w zasadzie uprzemysłowionymi pakietami „mikrokontrolerów”. Na przykład większość regulatorów temperatury PID można uznać za taką.

Powiedziawszy to wszystko, możesz zacząć widzieć miejsca w branży, w których komputery z systemem operacyjnym czasu rzeczywistego bezpośrednio wykonują zadania kontrolne i sterowanie maszyną. Będzie to nadal rosło, szczególnie w sieciowym IO.

Nie każdy, kto pracuje ze sterownikami PLC, jest ekspertem w dziedzinie elektroniki.

Zacząłem robić PLC jako facet od czystego procesu. Nie mogłem użyć multimetru, tak naprawdę nie rozumiałem różnicy między napięciem a prądem. Zrobiłem trochę C na zajęciach w college'u, ale to było to.

Języki wysokiego poziomu są ogromne. Zasadniczo mogłem nauczyć się całego zestawu wprowadzającego PLC w ciągu kilku tygodni szkolenia, i to wystarczyło do podstawowego programowania PLC. Nigdy nie musiałem martwić się bibliotekami, obsługą We / Wy, alokacją pamięci i innymi rzeczami.

I jak wspomniano wcześniej, aplikacje bezpieczeństwa. Nie ufałbym niczyjememu mikrokontrolerowi, dla którego domagają się oceny SIL-3.

Pomyśl o użytkownikach końcowych: PLC jest bardziej przyjazny dla osób o jasnym tle EE. Łatwiejszy w użyciu, łatwiejszy w utrzymaniu, a sterownik PLC zapewnia kontrolę na najwyższym poziomie zautomatyzowanej fabryki. Pomyśl o ogromnym zakładzie, który potrzebuje 10 000 różnych funkcji, nie możesz zbudować ich wszystkich, czas / koszt jest ogromny w porównaniu do korzystania z COTS (tanie z półki).

Jeśli jesteś prawdziwym EE, nie podejmuj takiej pracy, jest to nudna, mało zaawansowana technika. Prawdziwym zadaniem EE jest wykorzystanie MCU do stworzenia skrzynki PLC dla innych facetów do zabawy.

Innym niewymienionym jeszcze czynnikiem jest fakt, że niektórzy dostawcy PLC włożyli znaczny wysiłek w wykazanie, że można polegać na ich systemach, aby zachowywać się tak, jak określono, nawet w przypadku różnego rodzaju przeciwności losu (w przypadku przeciwności, które uniemożliwiłyby normalne działanie, urządzenie może polegać na wyzwoleniu wyjścia błędu lub spowodować, że inne wyjścia przejdą w stan awaryjny). Chociaż byłoby możliwe zaprogramowanie wielu rodzajów mikrokontrolera, aby zapewnić taką niezawodność nawet w obecności błędów, które mogłyby przerzucić jeden lub więcej bitów rejestru podczas pracy (np. Wykonując nadmiarowe obliczenia przy użyciu różnych formuł, tak, że do poprawienia obu zestawów obliczeń w taki sposób, aby uzyskać spójne wyniki, wymagany byłby ekstremalny zbieg okoliczności) wysiłek wymagany do napisania i zweryfikowania takiego oprogramowania byłby ogromny w porównaniu ze złożonością tego, co oprogramowanie faktycznie zrobiło. Znacznie łatwiej jest używać sterownika PLC, który ma w sobie takie funkcje bezpieczeństwa.

Z mojego doświadczenia widziałem zarówno mikrokontrolery, jak i sterowniki PLC stosowane w środowiskach przemysłowych.

Czynnikiem decydującym jest „Kto będzie obsługiwał / konserwował / modyfikował sprzęt po uruchomieniu?”

W środowiskach przemysłowych więcej czasu spędza się na czytaniu (patrz rozwiązywanie problemów) kodu niż na pisaniu. Nie oznacza to, że próbujesz znaleźć problemy w kodzie, ale używasz go do diagnozowania problemów w terenie. Często ludzie zobowiązani do takiego wyszukiwania błędów to elektrycy, którzy wygodniej czytają schematy elektryczne niż kod w formacie tekstowym (stąd popularność graficznego typu „języków programowania”, takich jak logika drabinkowa). W większych lokalizacjach, z zaangażowanymi inżynierami automatyzacji, staje się to mniej istotnym czynnikiem.

Z powyższym ściśle związane są kwestie bezwładności historycznej dla konkretnego rozwiązania. Techniczne zaplecze personelu i wcześniejsze doświadczenie ze sprzętem / dostawcami prowadzą do wymagań wstępnych dla projektów, które zwykle są zorganizowane wokół linii takich jak („używamy już dostawcy X i mamy części zamienne pod ręką - wszystko, co zostanie wdrożone w przyszłości, musi korzystać z X-YZ „).

Powiązany i coraz bardziej problematyczny w ciągu ostatnich kilku lat jest „Jak ten sprzęt będzie komunikował się z resztą mojego sprzętu / fabryki / witryny / firmy”. Jest to zwykle wstępnie rozwiązane w przypadku sterowników PLC i stanowi większy problem w przypadku rozwiązań mikrokontrolerów o małej objętości.

Widziałem wdrażane mikrokontrolery tam, gdzie było uzasadnione bardzo niestandardowe rozwiązanie (ale wtedy zwykle wdrażano je tylko jako projekt dostawcy i wspierano przez dostawcę). Przyczyny są zwykle związane z szybkością wykonywania lub koniecznością bardzo dokładnego zlokalizowania sprzętu i kodu (brak możliwości opóźnień komunikacji i wymóg oddzielenia procesu krytycznego od innego niepowiązanego kodu)

Mikrokontroler jest urządzeniem, PLC jest urządzeniem. Użyj mikrokontrolera „na końcach”, jeśli jesteś niefrasobliwym hobbystą lub producentem masowego produktu. W przypadku niestandardowych rozwiązań przemysłowych PLC jest jedynym wyborem.

Obaj mogą osiągnąć ten sam cel. Chociaż system sterowany mikrokontrolerem może być tańszy, programowanie w kodzie C jest ogromnym przedsięwzięciem. Wymagana jest duża znajomość języków C.

Biorąc to pod uwagę, istnieje obszar, w którym pracuję, wykorzystując MCU do komunikowania się z programem C ++ do śledzenia i regulacji prądu i napięcia dużych obwodów ładowania prostownika dla akumulatorów przemysłowych (200+ akumulatorów AH). Istnieje około 100 prostowników. Znalezienie starego AD-DA z kontrolerem STD i kartą przekaźników jest prawie niemożliwe. Gdy te deski się zepsują, to wszystko.

Właśnie dlatego jesteśmy w trakcie aktualizacji do Allen Bradley linii kompaktowej lub kontrolnej linii logicznej sterowników PLC. Czy one są drogie? Tak. Czy zatrudnienie programisty znającego C ++ jest drogie? Tak. Korzystając z RS Linx / Logix, kilka osób gotowych do pracy w firmie może pisać / edytować programy za pomocą tego oprogramowania. W połączeniu z ilością wsparcia i rozbudowy korzystanie ze sterowników PLC może być szybsze i bardziej opłacalne.

Innym czynnikiem, o którym warto wspomnieć, jest cykl życia produktu. Zwykle obsługa sterowników PLC jest dostępna przez wiele lat. Nadal wspieram niektóre sterowniki PLC Texas Instruments z 1985 i 1987 roku. Były one dobrze zbudowane i niezwykle niezawodne. Części zamienne są dostępne na tym etapie w przemysłowych centrach naprawczych lub w serwisie eBay i oferują wysokie ceny.

Spróbuj znaleźć zastępcze układy, tablice i inne rzeczy, aby uruchomić (wstaw ulubioną mikro) za 30 lat.

Podobają mi się powyższe odpowiedzi i pomyślałem, że też powinienem się przyłączyć. PLC vs Micro Controller ma również wiele wspólnego ze skalą i kosztami. Na przykład można bardzo szybko zaprogramować pralkę ze sterownikiem PLC. Ale wtedy Twoja pralka kosztowałaby 3 razy tyle, ile kosztuje zrównoważyć cenę PLC. Tak więc projektujesz mikrokontroler z jednym programem do replikacji 100 000 razy. Koszt inżynierii jest wysoki, ale ponad 100 000 jednostek jest bardzo niski, a koszty sprzętu są niskie.

Alternatywnie można również zaprogramować całą elektrownię w mikrokontrolerze. Jednak (wraz z wieloma powyższymi odpowiedziami) prawdopodobnie poświęcisz 20 razy więcej czasu na jego programowanie i kolejne 20 razy więcej czasu na debugowanie - Niższy koszt sprzętu tak, ale inżynierowie są kosztowni, szczególnie dobrzy. Lub możesz użyć sterownika PLC o wyższym koszcie sprzętu, ale czas programowania jest znacznie krótszy, co powoduje niższe koszty inżynierii.

Zauważ też, że nie chciałbym być osobą, która musiałaby zaprogramować BACnet, Modbus, CIP i sterownik Ethernet HMI w mikrokontrolerze. Plcs może to zrobić za pomocą kilku dodatkowych kart i kilku godzin konfiguracji.

Jednym z innych wielkich odpowiedzi, jednym słowem: standaryzacja.

Standardowy sprzęt, standardowa komunikacja, standardowe IDE programistyczne, standardowe języki.

Różne marki oferują różne smaki, ale ogólnie, gdy nauczysz się jednej marki PLC, zmiana marki jest bardziej obciążeniem licencyjnym niż technologicznym.

Dla standardu programowania i parametrów elektrycznych należy zastosować PLC zamiast mikrokontrolera.

Mikrokontrolery są używane, gdy mamy do czynienia z produktami, zwłaszcza o małej mocy i niewielkich rozmiarach, np. Samochodowych i medycznych. Nie używasz tam PLC.

Ale gdy masz do czynienia z takimi maszynami, jak wykrawanie, wycinanie itp., Możesz łatwo korzystać ze sterownika PLC.

Ponadto PLC są znormalizowanym zastosowaniem wbudowanych układów scalonych.

Język programowania dla plc jest bardzo łatwy i przyjazny dla użytkownika, porty rozszerzeń zastosowane w plc są również bardziej porównywalne z mikrokontrolerem, a głównie „w mikrokontrolerze, jeśli którykolwiek pin jest uszkodzony, trudniej jest go rozwiązać” z tych wszystkich powodów branże wykorzystają PLC zamiast mikrokontrolera. jest ich więcej, ale są to główne problemy, przed którymi stoi przemysł

Przez lata budowałem i używałem sterowników PLC. Sugeruję, że istnieje konwergencja rynkowa - mikroskopy podobne do WiFi PLC kosztują teraz 49 USD i sprzedają się jak ciepłe bułeczki.

Producenci PLC odczuwają presję cenową.

Nowsze ekonomiczne sterowniki PLC, takie jak logo Siemensa, mogą lepiej nadawać się do prostych aplikacji.

Na rynek trafiają tylko sterowniki PLC korzystające z Arduino zamiast logiki drabinkowej. Dużo huku tam za grosze. Wyszukaj sterownik PLC

-Jaskółka oknówka

Prostą odpowiedzią jest zawsze używanie PLC. . . . Ale jeśli PLC nie jest wykonalny z powodu takich czynników, jak koszt, rozmiar lub złożoność aplikacji, to powinniśmy wybrać mikrokontroler, ponieważ PLC są bardziej wytrzymałe, ponieważ są przeznaczone do środowiska przemysłowego (co oznacza duże wibracje mechaniczne, wysoką temperaturę, kurz , impulsy elektryczne itp.), przetestowany pod kątem niezawodności, wykorzystuje standardowe metody programowania, które umożliwiają inżynierom o mniejszych umiejętnościach wprowadzanie zmian itp.