Използването на микроконтролери в индустриалната автоматизация. Микроконтролери и едноплаткови компютри срещу ПЛК в индустрията. Семейство индустриални микроконтролери с ниска мощност MSP43x

Начини на приложение на "ТКМ - 52" в АСУ ТП

Контролерът TKM-52 е проектиран да събира, обработва информация и генерира въздействия върху обекта на управление като част от разпределени йерархични или локални автономни системи за управление на процесите, базирани на Ethernet или RS-485 (MODBUS) мрежа. Контролерът може да се използва:

но като самостоятелно устройствоуправление на малки обекти;

б) като отдалечен терминал за комуникация с обект като част от разпределени системи за управление;

в) едновременно като локално управляващо устройство и като отдалечен терминал за комуникация с обект като част от сложни разпределени системи за управление.

Контролерът в режим на резервиране е предназначен за използване във високонадеждни системи за управление. Една от операционните системи може да бъде инсталирана в контролера, в зависимост от опциите за изпълнение: DOS или Системен софтуер (SSS) на базата на OS LINUX. В първия случай IFC може да се извърши с помощта на универсални инструменти за програмиране с помощта на програмата TRA - CE MODE.

В самостоятелно приложение, контролерът решава проблеми със среден информационен капацитет (50-200 канала). Възможно е свързване на различни периферни устройства чрез сериен (RS - 232, HRS - 485) и паралелен интерфейс, както и чрез Ethernet. Вградената клавиатура и индикаторен блок V03 могат да се използват като панел на оператора.

В режим на използване на отдалечен терминал за комуникация с обект, управляващата програма се изпълнява на изчислително устройство от по-горно йерархично ниво (например на IBM PC), свързано към контролера чрез сериен канал (RS - 232 или RS - 485. Чрез протокола Modbus), или чрез Ethernet мрежа, а контролерът осигурява събиране на информация и издаване на контролни действия върху обекта.

Приложение в смесен режим (като интелигентен възел на разпределена АСУ ТП), обектът се управлява от приложна програма,

се съхранява в енергонезависимата памет на контролера. В този случай контролерът е свързан към Ethernet мрежата, което позволява на изчислителното устройство от горното ниво на йерархията да има достъп до стойностите на входните и изходните сигнали на контролера и стойностите на работните променливи на приложната програма, както и да влияят на тези стойности. В контролера могат да се използват всички безплатни интерфейси, както и неговата клавиатура и индикатор. Едновременното изпълнение на приложната програма и работа през Ethernet мрежата се поддържа посредством операционната система на контролера и I/O системата.

Тази опция използва максимално ресурсите на контролера TKM 52 и ви позволява да създавате с негова помощ гъвкави и надеждни разпределени APCS с всякакъв информационен капацитет (до десетки хиляди канали). Това гарантира жизнеспособността на отделните подсистеми.

Състав и характеристики на контролера

Контролерът TKM-52 е проектно сглобен артикул, чийто състав се определя при поръчка. Контролерът се състои от основна част, индикационна клавиатура и входно-изходни модули (от 1 до 4). Основната част на контролера се състои от корпус, захранване, процесор PCM423L модул с TCbus52 модул и V03 клавиатура и дисплей.

Корпусът на контролера е изработен от метал и се състои от секции, свързани помежду си с помощта на специални винтове. В задната част се помещават модулът за захранване и процесор. Останалите секции съдържат I/O модулите. В предната част винаги има клавиатура и дисплей VОЗ. В зависимост от броя на секциите за I/O модули, следните конфигурации на базовата част на контролера са различни:

Контролерът TKM - 52 работи от променлив ток с честота 50 Hz и напрежение 220 V, консумация на мощност 130 W.

Контролерът TKM-52 е проектиран за непрекъсната денонощна работа.

Работният температурен диапазон на контролера на околната среда е от плюс 5 до плюс 50 C. Контролерът е с прахо-и пръски версия IP42.

Основни характеристики на процесорния модул:

а) процесор: FAMD DX-133 (5x86-133);

б) системна RAM-8MB, в зависимост от инсталацията на модула памет, може да се разшири до 32 MB;

в) FLASH - памет на системни и приложни програми - 4 Mb (може да се разшири до 144 Mb;

г) серийни портове: COM1 RS232, COM2 RS232 / RS485 съвместим UART 16550, паралелен порт LPT1: поддържа режими SPP / EPP / ECP;

д) Ethernet интерфейс: контролер Realtek RTL8019AS, софтуер, съвместим с NE2000;

е) таймер твърдо нулиране WatchDog, астрономически календар-таймер, захранван от вградена батерия, захранване - 5 V ± 5%, 2 A.

Микроконтролерите и едноплатковите компютри предлагат на разработчиците разнообразие от опции за приложения за автоматизация, главно в гъвкавостта на персонализирането и ниската цена на решението. Но може ли да се вярва на тези елементи в индустриална среда, когато се използват в оборудване, където безпроблемната работа е от решаващо значение?



Гамата от микроконтролери и мини-компютри, които се появиха в света на ентусиастите, се разширява бързо, без никаква причина да намалява. Тези компоненти, включително Arduino и Raspberry Pi, предлагат изключителни възможности, включително огромна екосистема, която включва IDE, поддръжка и аксесоари, всички много евтини. Някои от инженерите в някои случаи предполагат възможността за използване на такива микроконтролери в устройства за индустриална автоматизация вместо програмируеми логически контролери (PLC). Но дали това е мъдро?


Добър въпрос, но няма нужда да бързате да отговаряте, тъй като често има решение, което може да е очевидно на пръв поглед. Нека да погледнем под повърхностите и да разгледаме факторите, свързани с дискусията. С бърз поглед можем да видим, че днес на пазара има около осемдесет различни платки, включително микроконтролерни платки, FPGA платки и мини компютри с широк спектър от възможности. В този материал всички те ще бъдат условно наричани микроконтролери. По същия начин, въпреки че PLC имат широк спектър от възможности, този материал предполага PLC с добре проектиран и надежден контролер.


Помислете за малък индустриален процес, който изисква два или три сензора и задвижващ механизъм. Системата комуникира с по-голяма система за управление и трябва да бъде написана програма, която да контролира процеса. Това не е голяма работа за всеки малък PLC, който струва приблизително $ 200, но е изкушаващо да използвате много по-евтин микроконтролер. При разработката първо търси I/O периферия, няма проблем с PLC, но вероятно е проблем за микроконтролера.


Някои изходи на микроконтролера са относително лесни за преобразуване в, например, интерфейс на токов контур 4-20mA. Други са малко по-трудни за преобразуване, като аналогов изход с широчинно импулсно модулиране (PWM). Редица сигнални преобразуватели се предлагат като стандартни продукти, но те увеличават общата цена. Инженер, който настоява за цялостно производство "направи си сам", може да се опита сам да направи преобразувателя, но разработването на този ангажимент може да бъде предизвикателно и отнема много време.



Може да се каже, че PLC работят с всеки индустриален сензор и като цяло не изискват външно преобразуване, тъй като са проектирани да се свързват с огромно разнообразие от сензори, задвижващи механизми и други индустриални елементи чрез I / O модули. PLC също е лесен за монтиране, а платката на микроконтролера с щифтове и конектори изисква известна работа по окабеляване и подравняване.


Микроконтролерът е "голо" устройство без операционна система или някаква проста операционна система, която трябва да бъде персонализирана за специфични нужди. В крайна сметка, едноплатков компютър с Linux за 40 долара е малко вероятно да има много вградени софтуерни възможности, така че потребителят е оставен да кодира всички, освен най-основните възможности.


От друга страна, въпреки че приложението е просто, PLC има много вградени възможности да прави много зад кулисите, без да е необходимо специално програмиране. PLC имат софтуерни контролери, за да следят изпълнимата програма и хардуерните устройства. Тези проверки се извършват при всяко сканиране с грешки или предупреждения, ако възникне проблем.



По принцип всяка от тези възможности може да бъде въведена в микроконтролера чрез програмиране, но потребителят ще трябва или да напише подпрограми от нулата, или да намери съществуващи програмни блокове и библиотеки за повторна употреба. Естествено, те трябва да бъдат проверени в целевото приложение. Инженер, който пише множество програми за един и същ контролер, може да използва повторно части от код, които вече са тествани, но тази възможност е налична в операционната система на почти всеки PLC.


В допълнение, PLC са проектирани да издържат на изискванията на индустриална среда. PLC е здрава машина, изградена и тествана, за да издържи на удар и вибрации, електрически шум, корозия и широк температурен диапазон. Микроконтролерите често нямат такива предимства. За микроконтролерите рядко се правят такива подробни и задълбочени тестове и обикновено тези устройства включват само основните изисквания за определени пазари, като например контрол на домакински уреди.


Също така си струва да се каже, че много промишлени машини и оборудване са в експлоатация от десетилетия, така че контролерите също трябва да работят много дълго време. Следователно потребителите се нуждаят от дългосрочна подкрепа. OEM производителите имат дългосрочна отговорност да разчитат на продуктите, които използват в своите устройства, и трябва да са готови, когато клиентът желае да закупи резервни части за система, която е въведена преди двадесет години или по-рано. Компаниите за микроконтролери може да не са в състояние да осигурят толкова дълъг живот на своите продукти. Повечето производители на PLC осигуряват качествена поддръжка, някои дори предлагат безплатна техническа поддръжка. Трябва обаче да се отбележи, че потребителите на микроконтролери често формират свои собствени екипи за техническа поддръжка, отговори на много въпроси често се намират в дискусионни групи и форуми с нужди, подобни на вашите.



По този начин микроконтролерите и различните видове платки за разработка са повече инструменти за обучение, експериментиране и създаване на прототипи. Те са евтини и улесняват изучаването на сложни концепции за програмиране и автоматизация. Но в същото време, ако задачата е производството да работи ефективно, безопасно и без прекъсвания, PLC осигуряват широк обхватвъзможности с надеждност, която е тествана и прилагана в продължение на много дълго време. Когато една фабрика трябва да работи гладко и продуктите трябва да се произвеждат с високо качество и бързина на производствените линии, надеждността и безопасността са най-важни.



.
& nbsp & nbsp & nbsp
& nbsp & nbsp & nbsp Можете да подкрепите нашия проект, като дарите всякаква сума за неговото развитие.

Индустриалното приложение на микроконтролерите е много широко. Те включват автоматизация за вземане на решения, управление на двигателя, интерфейси на човек-машина (HMI), сензори и програмируем логически контрол. Все по-често дизайнерите интегрират микроконтролери в преди това „неразумни системи“, а разпространението на индустриалния IoT (Интернет на нещата) значително ускорява внедряването на микроконтролери. Индустриалните приложения обаче изискват по-ниска консумация на електрическа енергия и по-рационално използване.

Поради това производителите на микроконтролери въвеждат своите продукти на промишлени и свързани пазари, като същевременно предлагат висока производителност и гъвкавост, но с минимална консумация на енергия.
съдържание:

Изисквания към промишлените микроконтролери

Обикновено индустриалната среда поставя повишени изисквания към електрическото оборудване поради по-тежки условия на работа, като възможен електрически шум и големи скокове в токове и напрежения, причинени от работата на мощни електродвигатели, компресори, заваръчно оборудване и други машини. Могат да възникнат електростатични и електромагнитни смущения (EMI) и много други.

Ниско захранващо напрежение и геометрични процеси от 130 nm (плътност на клетките. Достигнати 2000-2001 г. от водещи компании за чипове) или по-малко предотвратяват справянето с горните опасности. За да се елиминират възможни аварийни ситуации, се използват специални външни защитни вериги, специални платки, които се намират между силовата секция и "земята". Ако производителите на микроконтролери искат да завладеят съвременния глобален пазар, те трябва да се придържат към няколко изисквания, които ще обсъдим по-долу.

Ниска консумация на енергия

Съвременните системи за управление и мониторинг стават все по-сложни, което повишава изискванията за изпълнение на обработка в отделни дистанционни сензорни блокове. Трябва ли тези данни да се обработват локално или да се използва непрекъснато нарастващ брой цифрови комуникационни протоколи? Повечето съвременни разработчици включват микроконтролер в сензора за измерване, за да добавят допълнителни функции към него. Съвременните системи включват монитори за здравето на двигателя, функции за дистанционно наблюдение за течности и газове, контролни клапани и др.

Много индустриални сензорни модули са далеч от захранващите устройства, където основен недостатък е спадането на мрежовото напрежение от източника към сензора. Някои сензори използват токов контур, където има по-малко загуби. Но независимо от вида на захранването, ниската консумация на микроконтролера е задължителна.

Има и акумулаторни системи – системи за сградна автоматизация, пожароизвестители, детектори за движение, електронни брави и термостати. Има и много медицински устройства като глюкомери, пулсомери и друго оборудване.

Технологиите не вървят в крак с непрекъснато разширяващите се възможности на интелигентните системи, което увеличава необходимостта от минимизиране на консумацията на енергия на елементите на системата. Микроконтролерът трябва да консумира минимум електроенергия в работен режим и да може да превключва в режим на заспиване с минимална консумация на енергия, както и да се събужда, когато дадено условие(вътрешен таймер или външно прекъсване).

Възможността за запазване на данни

Важна забележка относно производителността на батерията: всяка батерия рано или късно ще се разреди и не може да поддържа изходната мощност на необходимото ниво. Да, ако мобилният ви телефон се изключи по време на разговор, това ще предизвика дразнене, но ако медицинско изделие се изключи по време на операция или система в сложен производствен цикъл, това може да доведе до много трагични последици. При захранване от електрическата мрежа напрежението може да се загуби поради голямо претоварване или повреда на линията.

В такива ситуации е много важно микроконтролерът да може да изчисли ситуацията на изключване и да запази всички важни работни данни. Би било много хубаво, ако устройството може да записва състоянията на процесора, програмния брояч, часовника, регистрите, I/O статуса и т.н., така че след многократна работа устройството да може да възобнови работата си без студен старт.

Множество опции за комуникация

Когато става въпрос за комуникация, гамата се контролира в индустриалните приложения. В същото време в кабелната комуникация има почти всички видове, като се започне от класическия токов контур 4 - 20 mA и RC-232 и завършва с Ethernet, USB, LVDS, CAN и много други видове протоколи за обмен. Тъй като IoT придоби популярност, протоколите за безжична комуникация и смесените протоколи започнаха да се появяват, например Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee. Казано по-просто, вероятността тази индустрия да се спре на всеки един протокол за обмен на данни е нула, така че съвременните микроконтролери трябва да приемат редица комуникационни опции.

Сигурност

Най-новата версия на интернет протокол IPv6 има 128-битово адресно поле, което му дава теоретичен максимум от 3,4x10 38 адреса. Това е повече от песъчинки в света! С такъв огромен брой устройства, потенциално отворени към външния свят, това става актуален въпроссигурност. Много съществуващи решения се основават на използването на софтуер с отворен код като OpenSSL, но резултатите дадено използванедалеч от най-доброто.

Няколко истории на ужаситевъпреки това се състоя. През 2015 г. изследователи, въоръжени с лаптоп и мобилен телефонхакна Jeep Cherokee с безжичен интернетвръзки. Дори успяха да откачат спирачките! Естествено, този недостатък беше премахнат от разработчиците, но опасността остава. Възможността за хакване на съвременни системи, свързани с интернет, държи в напрежение експертите по IoT, защото ако са успели да хакнат кола, тогава могат да хакнат системата на цял завод или фабрика, а това е много по-опасно. Помните ли Stuxnet?

Здравите софтуерни и хардуерни функции за сигурност като AES криптиране са ключово изискване за съвременните индустриални микроконтролери.

Мащабируем набор от основни опции

Продукт, който се опитва да задоволи всички потребители, в крайна сметка няма да задоволи никого.

Някои промишлени приложения дават приоритет на ниската консумация на енергия. Например, безжична система за наблюдение за записване на температурата в система за замразяване на храни или сензорна система за събиране на физиологични данни. Тази система прекарва по-голямата част от времето си в режим на заспиване и периодично се „събужда“, за да изпълни няколко прости задачи.

Един мащабен индустриален проект ще комбинира микроконтролери с различни комбинации от производителност и консумация на енергия. За да ускори обработката и да ускори времето за пускане на пазара, той трябва лесно да пренася кода на приложението между ядра, в зависимост от функционалните задачи.

Гъвкав набор от периферни устройства

Като се има предвид огромния обхват на промишлено управление, обработка и измерване, всяко семейство промишлени микроконтролери трябва да има минимален набор от периферни устройства. Някои от "минималния набор":

  • Средна разделителна способност (10-, 12-, 14-битова) на аналогово-цифрови преобразуватели ADC, работещи със скорост до 1Msamples/s;
  • (24-битова) висока разделителна способност за по-ниски скорости за приложения с висока точност;
  • Няколко опции за серийна комуникация, особено I2C, SPI и UART, но за предпочитане USB;
  • Функции за сигурност: IP защита, хардуерен ускорител Advanced Encryption Standard (AES);
  • Вградени LDO и DC-DC преобразуватели;
  • Специализирани периферни устройстваза общи задачи като сензорен капацитивен превключвателен модул, драйвер за LCD панел, трансимпедансен усилвател и т.н.

Мощни инструменти за разработка

Новите проекти стават все по-сложни и изискват подобрения и ускоряване на процесите на разработка. За да сте в крак с модерни тенденции, всяко семейство индустриални микроконтролери трябва да има пълна поддръжка на всички етапи на разработка и експлоатация, която включва софтуер, инструменти и инструменти за разработка.

Софтуерната екосистема трябва да включва GUI IDE, операционна зала (RTOS), дебъгер, примери за кодиране, инструменти за генериране на код, периферни настройки, библиотеки за дивери и API. Трябва също да има поддръжка за процеса на проектиране, за предпочитане с онлайн достъп до фабричните експерти, както и онлайн потребителски чат, където могат да се обменят съвети и трикове.

Семейство индустриални микроконтролери с ниска мощност MSP43x

Няколко производители са разработили решения, за да отговорят на търсенето на нарастващия пазар. Един забележителен пример за такива производители е Texas Instruments със своето семейство MSP43x, което предлага отлична комбинация от висока производителност и ниска консумация на енергия.

Повече от 500 устройства са включени в линията MSP43x, включително дори MSP430 с изключително ниска мощност, базиран на 16-битовото RISC ядро ​​и MSP432, които могат да комбинират висока производителност с ултра ниска консумация на енергия. Тези устройства имат 32-битово ARM Cortex-M4F ядро ​​с плаваща запетая с до 256KB флаш памет.

MSP430FRxx е семейство от 100 устройства, използващи фероелектрическа памет с произволен достъп (FRAM) за уникални възможности за производителност. FRAM, известен още като FeRAM или F-RAM, съчетава функциите на flash и SRAM технологиите. Той е енергонезависим с бързо писане и ниска консумация на енергия, издръжливост на запис от 10-15 цикъла, подобрена сигурност на кода и данните в сравнение с flash или EEPROM, както и повишена устойчивост на радиация и електромагнитно излъчване.

Семейството MSP43x поддържа различни промишлени и други приложения с ниска мощност, включително мрежова инфраструктура, контролни процеси, тестове и измервания, домашна автоматизация, медицинско и фитнес оборудване, персонални електронни устройства и много други.

Пример за изключително ниска мощност: Деветосови сензори, комбинирани с MSP430F5528

При проучване и измерване в приложения все по-голям брой сензори се „сливат“ в една система и използват общ софтуер и хардуер за комбиниране на данни от множество устройства. Сливането на данни коригира индивидуалните недостатъци на сензорите и подобрява производителността при определяне на позиция или ориентация в пространството.

Диаграмата по-горе показва блокова схема на AHRS, който използва MSP430F5528 с ниска мощност плюс магнитометър, жироскоп и акселерометър и по трите оси. MSP430F5528 оптимизира и удължава живота на батерията на преносим измервателен уред, съдържащ 16-битово RISC ядро, хардуерен умножител, 12-битов ADC и множество серийни модули, включително USB.

Софтуерът използва алгоритъм на посока-косинус-матрица (DCM), който взема калибрирани показания на сензора, изчислява тяхната ориентация в пространството и извежда стойностите по отношение на височината, ролката и отклоненията на курса, наречени ъгли на Ойлер.

Ако е необходимо, MSP430F5xx може да комуникира със сензори за движение чрез сериен I 2 C протокол. Това може да бъде от полза за цялата система, тъй като основният микроконтролер е освободен от обработка на информация от сензора. Той може да остане в режим на готовност, като по този начин намалява консумацията на енергия или да използва освободените ресурси за решаване на други задачи, като по този начин повишава производителността на системата.

Пример за приложение с висока производителност: BPSK модем, използващ MSP432P401R

Binary Phase Shift Keying (BPSK) е цифрова схемамодулация, която предава информация чрез промяна на фазата на референтния сигнал. Типично приложение би било оптична комуникационна система, която използва BPSK модем, за да осигури допълнителна връзка за сигнали с ниска скорост на данни.

BPSK използва два различни сигнала за представяне на двоични цифрови данни в две различни фази на модулация. Носителят на една фаза ще бъде бит 0, докато фазата, изместена с 180 0, ще бъде бит 1. Този трансфер на данни е показан по-долу:

MSP432P401R формира ядрото на дизайна. В допълнение към 32-битовото ARM Cortex-M4 ядро, това устройство има 14-битова, 1-Msps ADC и CMSIS библиотека за цифрова обработка на сигнали (DSP), което му позволява ефективно да обработва сложни функции за цифрова обработка на сигнали.

Предавателят (модулатор) и приемникът (демодулатор) са показани по-долу:

Внедряването включва BPSK модулация и демодулация, предна корекция на грешки, корекция на грешки за подобряване на BER и цифрово оформяне на сигнала. BPSK включва опционален нискочестотен филтър с краен импулсен отговор (FIR) за подобряване на съотношението сигнал/шум (SNR) преди демодулация.

Характеристики на BPSK модулатора:

  • носеща честота 125 kHz;
  • битрейт до 125 kbps;
  • Пълен пакет или рамка до 600 байта;
  • x4 мултимедийно свръхсемплиране при 125 kHz (т.е. честота на дискретизация 500 ksps)

заключения

Микроконтролерите за промишлена употреба трябва да имат комбинация от висока производителност, ниска консумация на енергия, гъвкав набор от функции и мощна екосистема за разработка на софтуер.

Сред различните отрасли на домашната индустрия най-търсената е сферата на индустриалната автоматизация. Почти всеки тип производство изисква огромен брой компоненти за автоматизиране на определени производствени процеси. В крайна сметка всяко производствено предприятие се интересува от процеса на управление технологични процесибеше извършено бързо и автоматично.

Сърцето на всяка автоматична система за управление (ACS) е индустриален контролер.

Историческа справка
Първият индустриален контролер се появява през 1969 г. в САЩ. Създаването му е инициирано от автомобилната корпорация General Motors Company и разработено от Bedford Associates.

В онези години ACS бяха изградени на база твърда логика (хардуерно програмиране), което направи невъзможно повторното им конфигуриране.

Следователно всяка технологична линия изисква индивидуална автоматизирана система за управление. След това в архитектурата на ACS започнаха да се използват устройства, чийто алгоритъм може да се променя с помощта на диаграми на релейни връзки.

Такива устройства се наричат ​​"индустриални логически контролери" (PLC). Въпреки това, автоматизираните системи за управление, реализирани с помощта на електромагнитни релета, бяха сложни и големи по размер. Изисква се отделна стая за настаняване и поддръжка на една система.

Микропроцесорният PLC, разработен от инженерите на Bedford Associates (САЩ), направи възможно използването информационни технологиив автоматизацията на производствените процеси, като се минимизира човешкият фактор.

Модерен индустриален контролер

Най-общо казано, PLC е микропроцесорно устройство, което превключва свързаните сигнални проводници. Необходимите комбинации от тяхното свързване се задават от управляващата програма на екрана на компютъра и след това се въвеждат в паметта на контролера.

Програмирането се извършва както на класически алгоритмични езици, така и на езици, определени в стандартите IEC 61131-3. По този начин за предприятията стана възможно да внедрят различни автоматизирани системи за управление, използвайки едно микропроцесорно устройство.

С течение на времето разработчиците на системи за индустриална автоматизация преминаха към елементна база, съвместима с компютрите (PC) IBM. Има две посоки в развитието на PC-съвместим хардуер с PLC, в които архитектурата и дизайнерските решения се запазват максимално:

  1. PLC - с едновременна подмяна на неговия процесорен модул с PC-съвместим модул с отворен софтуер(серия контролери ADAM5000).
  2. IBM PC - в малки по размер вградени системи (модулен PC104 и микро PC контролери).

Следователно съвременните PLC са PC-съвместим модулен контролер, предназначен за решаване на задачи за локално управление. Тяхното развитие в крайна сметка трябва да доведе до:

  • намаляване на общите размери;
  • разширяване на функционалността;
  • използването на единен език за програмиране (IEC 61131-3) и идеологията на "отворените системи".

Принцип на действие и обхват на PLC

Всякакъв вид PLC е електронно устройствопредназначени за изпълнение на алгоритми за управление. Принципът на действие на всички PLC е един и същ - събиране и обработка на данни и издаване на управляващи действия към задвижващите механизми.

PLC са широко използвани в индустрията. Това обяснява съществуването на голям брой от техните разновидности, сред които могат да се разграничат контролери:

  1. Общоиндустриален (универсален).
  2. Комуникация.
  3. Проектиран да контролира позиционирането и движението, включително роботи.
  4. С обратна връзка (ПИД регулатори).

PLC класификация

Има голям брой параметри, по които се класифицират PLC.

  1. Конструктивно изпълнение:

  • моноблок;
  • модулен;
  • разпределени;
  • универсален.

  1. Брой I/O канали:

  • nano-PLC, с по-малко от 16 канала;
  • микро-PLC (16 ... 100 канала);
  • среден (100 ... 500 канала);
  • голям, с повече от 500 канала.

  1. Методи за програмиране.

PLC могат да бъдат програмирани с:

  • преден панел на устройството;
  • използване на преносим програматор;
  • използване на компютър.

  1. Видове монтаж.

  • монтаж на стелаж;
  • стена;
  • панел (монтиран на врата на шкаф или специален панел);
  • на DIN шина (монтаж вътре в шкафа).

Пишете коментари, допълнения към статията, може би съм пропуснал нещо. Разгледайте, ще се радвам, ако намерите още нещо полезно за мен.

, Новини / от админ

Микроконтролери срещу PLC: Има ясен победител в битката за вашите индустриални приложения.

Светът на едноплатковите компютри и микроконтролерите предлага интересни и евтини възможности за приложения за автоматизация, но може ли да се вярва на тези компоненти за критични за мисията производствени приложениякъде традиционно се използват PLC?
Гамата от микроконтролери, които се появяват в света, нараства бързо и няма признаци на спад. Тези устройства - включително Arduino, BeagleBone, Raspberry Pi и други - предлагат изключителни възможности. Те също така могат да предложат цели екосистеми от аксесоари, всички на много ниски цени.
Бил Дънър, инженер по технически маркетинг; и Тим Уилър, технически маркетолог и инструктор по разработка в AutomationDirect; написа статия, озаглавена Микроконтролери срещу PLC: Кой от тях ръководи вашето предприятие?, която излезе през ноември 2017 г. в Control Engineering. Те обсъдиха как интересът към тези продукти е нараснал до степен, че някои обмислят използването на тези микроконтролери за приложения за индустриална автоматизация вместо PLC. Но разумно ли е?

Това е естествен въпрос, но отговорът трябва да се подхожда с повишено внимание, защото често от такова решение зависи повече, отколкото може да изглежда на пръв поглед. Нека да разгледаме по-долу и да видим факторите, свързани с дискусията.
След бързо онлайн проучване можем да видим, че има около 80 различни платки, включително микроконтролери, FPGA платки и едноплаткови компютри, с широк спектър от възможности. Във всеки случай в този блог ще ги комбинираме всички заедно и ще ги наречем микроконтролери.
По същия начин, въпреки че PLC имат широк спектър от възможности, ние ще мислим за PLC като някакъв вид общ и надежден контролер като AutomationDirect BRX.

Хипотетичен пример

Статията разглежда малък автоматизиран процес, който изисква два или три сензора и задвижване. Системата взаимодейства с по-голяма система за управление и трябва да бъде написана програма, която да контролира процеса. Това е лесна задача за всеки малък PLC под $200, но бих искал да използвам много по-евтин микроконтролер.
Първата стъпка е да потърсите I/O - не проблем с PLC, а евентуално проблем с микроконтролера.

„Някои (изходи на микроконтролера) са относително лесни за преобразуване, като например токов контур 4-20 mA в 0-5 V. Други са по-трудни за преобразуване, като аналогов изход, използващ модулация на импулсната ширина (PWM), това обикновено е за микроконтролери. Някои сигнални преобразуватели се предлагат като стандартни продукти, но увеличават общата цена. Инженер на пълен работен ден може да се опита да изгради преобразувателя вътрешно, но това може да бъде трудно и отнема много време за разработване.

PLC работят с почти всеки индустриален сензор и като цяло не се нуждаят от външно преобразуване, тъй като са направени за свързване към голямо разнообразие от сензори, задвижващи механизми и други индустриални компоненти чрез техните I/O. PLC се монтира лесно, докато платката на микроконтролера с щифтове и конектори отнема малко работа.

операционна система

Dehner и Wheeler посочват, че микроконтролерът е скелетно устройство с основна операционна система. „В края на краищата, едноплатков компютър за 40 долара няма да има много вградени софтуерни процедури. Следователно потребителят е оставен да кодира всичко, освен най-елементарните възможности."
Въпреки че приложението може да бъде просто, PLC има много вградени възможности. PLC прави събитията, случващи се зад кулисите, невидими и не изисква програмиране от потребителя, за разлика от ситуацията, когато се използва микроконтролер. PLC има софтуерни таймери за наблюдение, за да следи изпълнението на програмата и хардуерни таймери за наблюдение на модули и I/O устройства. Тези проверки се извършват при всеки цикъл на сканиране с предупреждения за грешка или предупреждение, когато възникне проблем.

„На теория всяка от тези възможности може да бъде добавена чрез програмиране на микроконтролера, но потребителят ще трябва или да напише процедури от нулата, или да намери съществуващи софтуерни модули за повторно използване. Естествено, те трябва да бъдат тествани и проверени за приложението и важността на такова тестване трябва да се разбере, поне за първи път. Инженер, който пише множество програми за един контролер, вероятно може да използва повторно тествани блокове код. Но тези възможности вече са включени операционна системаза почти всеки PLC."

PLC означава производствена надеждност

ПЛК са проектирани да издържат на изискванията на индустриалната среда. Оборудването е надеждно и направено и тествано, за да издържа на удари и вибрации, електрически шум, корозия и широк температурен диапазон. Иначе с микроконтролери.

„Микроконтролерите рядко преминават през толкова обширни тестове и са склонни да включват само основните изисквания за специфични пазари като офис оборудване. Дори тези изисквания може да не бъдат изпълнени в случай на неизвестен производител на дънна платка. Общата платка може да не е тествана в същата степен като марковата платка, дори ако изглежда, че е идентична."

Техническа поддръжка

Много промишлено оборудване работи без прекъсване от десетилетия, така че контролерите също трябва да функционират гладко. В резултат на това потребителите се нуждаят от дългосрочна поддръжка.

„Производителите на оригинално оборудване трябва да гледат продуктите, които използват на своите машини, и трябва да са готови, когато клиентът иска да купи части за система, инсталирана през 90-те години на миналия век или дори по-рано.
Компаниите за микроконтролери не могат да запазят тази връзка на историята. Ако трябва да смените контролер за проект преди пет години, намирането на частите, от които се нуждаете, може да бъде предизвикателство.

Повечето доставчици на PLC имат отлични възможности за поддръжка, като някои, като AutomationDirect, предлагат безплатна техническа поддръжка. Въпреки това, крайните потребители на микроконтролери с отворени програмен кодчесто създават свои собствени екипи за техническа поддръжка. Отговори на въпроси често могат да бъдат намерени в дискусионни групи и тематични форуми с нужди, подобни на вашите. Или не.

Обобщавайки

„Микроконтролерите и други видове платки за разработка са фантастични като инструменти за обучение и за експериментиране. Те са евтини и правят сложните концепции за програмиране и автоматизация много по-лесни за научаване.Ако имате време, това са страхотни инструменти.
„От друга страна, ако предизвикателството е да работим ефективно, ефективно и безопасно в производството, тогава PLC предоставят широк спектър от възможности с надеждност, която е тествана и използвана от десетилетия. Когато едно предприятие трябва да работи и продуктите трябва да се произвеждат, надеждността и безопасността са по-важни от всичко друго.”

Етикети: , http: //xn--d1aba5abeomd1a.xn--p1ai/wp-content/uploads/2017/12/PLCvsMicro01.png 268 480 админ http: //xn--d1aba5abeomd1a.xn--p1ai/wp-content/uploads/2016/05/logo-300x94.pngадмин 2017-12-15 13:39:13 2018-02-22 11:39:32 Микроконтролери срещу PLC в индустрията

Препоръчва се за четене