Зачем использовать ПЛК вместо микроконтроллера?

Почему все используют ПЛК в промышленных условиях вместо решений на основе микроконтроллеров?

Для более длительной задачи программа ПЛК так же сложна, как и программа микроконтроллера.

Решение на основе микроконтроллера может быть более настраиваемым и иметь более низкую цену.

Я думаю, что основным фактором являются люди. Инженеры, которые могут разработать микроконтроллер для управления фабрикой, заняты производством партий небольших устройств. Инженеры, работающие с ПЛК известных брендов, используют стандартные программные пакеты, им не приходится иметь дело с программированием более низкого уровня, большинство проблем, с которыми они сталкиваются, уже решено кем-то еще с этим оборудованием (связь со странными устройствами, проблемы ввода-вывода, идентификаторы PID). Также инженеры являются взаимозаменяемыми, с хорошей спецификацией или комментариями к коду, вам не нужен инженер, который построил систему там, когда вам нужно изменить код.

Это также немного похоже на вопрос, зачем кому-то покупать ПК, если он может создать свой собственный.

Более высокая стоимость ПЛК компенсируется тестированием (часто в неблагоприятных условиях), в которое они (или должны быть) представлены. Не могли бы вы разработать собственную систему микроконтроллера? Да, но тогда вам, вероятно, нужно будет это подтвердить.

Настраиваемость не является серьезной проблемой, когда у вас большой завод, полный оборудования; на самом деле, вы хотите наоборот, вы хотите, чтобы материал был максимально стандартизирован.

Кроме того, релейная логика уже в значительной степени стандартизирована - за исключением специфических для производителя функций - которые делают программное обеспечение для отладки / портирования между ПЛК более простой задачей, чем портирование между различными микроконтроллерами.

Экологическая проблема (физическая, электрическая изоляция, EMI и т. Д.) Является огромной и уже освещалась другими ответами.

Вы также должны рассмотреть, как ПЛК дают вам очень детерминированную среду. Они хорошо поняты и действуют с 1970-х годов.

Вы знаете, сколько времени займет каждая ступенька, и вам гарантировано поведение, основанное на известных входных параметрах. При чистом программировании на микроконтроллере может быть сложно точно определить, как изменение функции повлияет на все функционирование программы.

Лестничная логика проста для понимания и программирования для управления машиной. У нас есть электрики, программирующие их без участия инженеров. Они могут легко устранить неисправности электрических систем линии и сделать соответствующий ремонт. Они также могут писать свои собственные программы и вносить изменения в существующие. Среда отладки намного лучше (и я имею в виду, ПУТЬ), чем то, что вы обычно можете достичь с помощью встроенных микро.

С системами безопасности становится еще более важным использовать ПЛК безопасности и их резервные возможности и сторожевые устройства для обеспечения надлежащей функциональности.

У вас есть несколько ПЛК в диапазоне менее $ 100 / шт. Программируемые логические контроллеры (ПЛК) серии CLICK® (наращиваемый микро-кирпич) и множество в диапазоне менее $ 500 с ограниченным вводом-выводом .

Есть несколько модулей, которые в основном являются промышленно разработанными пакетами «микроконтроллеров». Например, большинство ПИД-регуляторов температуры могут рассматриваться как таковые.

Сказав все это, вы можете начать видеть места в отрасли, в которых компьютеры с ОС реального времени сами решают задачи управления и управления машиной. Это будет продолжать расти особенно с сетевым вводом-выводом.

Не каждый, кто работает с ПЛК, является экспертом по электронике.

Я начал заниматься PLC как чистый парень. Я не мог пользоваться мультиметром, не очень понимал разницу между напряжением и током. Я сделал немного C в классе колледжа, но это было все.

Языки высокого уровня массивны. За пару недель обучения я смог выучить практически весь набор инструкций ПЛК, и этого было достаточно для базового программирования ПЛК. Мне никогда не приходилось беспокоиться о библиотеках, обработке ввода-вывода, распределении памяти и тому подобном.

И как уже упоминалось, прежде чем приложения безопасности. Я бы не стал доверять никому самодельному микроконтроллеру, для которого они претендуют на рейтинг SIL-3.

Подумайте о конечных пользователях: ПЛК является более дружественным для человека с легким фоном ЭЭ. Более простой в использовании, более простой в обслуживании, а также ПЛК обеспечивает управление фабрикой на высшем уровне. Подумайте об огромной установке, которая нуждается в 10 000 различных функций, вы не можете построить их все, время / затраты огромны по сравнению с использованием COTS (дешево с полки).

Если вы настоящий EE, не берите такую ​​работу, это скучная работа с низким уровнем технологий. Работа настоящего EE состоит в том, чтобы использовать MCU для создания PLC-бокса для других парней.

Еще один фактор, еще не упомянутый, заключается в том, что некоторые поставщики ПЛК приложили значительные усилия, демонстрируя, что их системы могут полагаться на поведение, как указано, даже при наличии различных типов бедствий (при наличии бедствий, которые делают нормальную работу невозможной, устройство может полагаться на триггерный выход ошибки или может привести к тому, что другие выходы перейдут в состояние повышенной безопасности). Хотя можно было бы запрограммировать многие типы микроконтроллеров для обеспечения такой устойчивости даже при наличии сбоев, которые могут перевернуть один или несколько регистровых битов во время работы (например, путем выполнения избыточных вычислений с использованием различных формул, таким образом, что для того, чтобы получить согласованные результаты, потребовалось бы чрезвычайное совпадение, чтобы получить согласованные результаты), усилия, необходимые для написания и проверки такого программного обеспечения, были бы огромными по сравнению со сложностью того, что на самом деле делало программное обеспечение. Намного проще использовать ПЛК, в который встроены такие функции безопасности.

По своему опыту я видел, как микроконтроллеры и ПЛК используются в промышленных условиях.

Определяющим фактором является «Кто будет поддерживать / обслуживать / модифицировать оборудование после его ввода в эксплуатацию?»

В промышленных средах больше времени тратится на чтение (см. Поиск неисправностей) кода, чем на его написание. Это не означает, что вы пытаетесь найти проблемы в коде, но используете код для диагностики проблем в полевых условиях. Часто люди, требующие такого поиска неисправностей, - это электрики, которым удобнее читать электрические схемы, чем кодировать в текстовом формате (таким образом, популярность графических типов «языков программирования», таких как релейная логика). На больших площадках, с выделенными инженерами по автоматизации, это становится менее важным фактором.

С вышесказанным тесно связаны вопросы исторической инерции для конкретного решения. Технический опыт персонала и предшествующий опыт работы с оборудованием / поставщиками приводят к обязательным требованиям для проектов, которые обычно организованы по следующим направлениям: («Мы уже используем поставщика X и у нас есть запасные части - все, что будет реализовано в будущем, должно использовать X-YZ»). «).

Также в связи с этим возникает и становится все более актуальной в последние несколько лет вопрос «Как это оборудование будет взаимодействовать с остальным моим оборудованием / фабрикой / площадкой / компанией». Это обычно предварительно решается для ПЛК и является еще одной проблемой для решений с малыми объемами микроконтроллеров.

Я видел микроконтроллеры, реализованные там, где было гарантировано очень нестандартное решение (но тогда оно обычно реализовывалось только как проект вендора и поддерживалось вендором). Причины обычно связаны со скоростью выполнения или необходимостью располагать аппаратное обеспечение и код очень близко (нет возможности задержек связи и необходимости отделять критический процесс от другого не связанного кода)

Микроконтроллер - это устройство, ПЛК - это оборудование. Используйте микроконтроллер «на концах», если вы безнадежный хобби или если вы производитель массового продукта. Для индивидуальных промышленных решений PLC является единственным выбором.

Они оба могут достичь одной и той же цели. Хотя система, управляемая микроконтроллером, может быть дешевле, программирование на С-языке - это серьезное дело. Чтобы хорошо владеть языками C, требуется немало обучения.

Тем не менее, есть область, где я работаю, где используются микроконтроллеры для связи с программой на C ++ для отслеживания и регулирования тока и напряжения больших зарядных цепей выпрямителей для промышленных аккумуляторов (аккумуляторы емкостью 200+ AH). Есть около 100 выпрямителей. Найти старый AD-DA с контроллером STD и платой реле практически невозможно. Как только эти доски испортятся, вот и все.

Вот почему мы в настоящее время находимся в процессе модернизации всех до линейки компактных или управляющих логических ПЛК Allen Bradley. Они дорогие? Да. Наем программиста, который знает C ++, дорогой? Да. Используя RS Linx / Logix, несколько человек, которые все готовы работать в компании, могут писать / редактировать программы, используя это программное обеспечение. В сочетании с объемом поддержки и расширением использование ПЛК может быть более быстрым и экономически эффективным.

Стоит упомянуть еще один фактор - жизненный цикл продукта. Обычно для ПЛК поддержка предоставляется на протяжении многих лет. Я все еще поддерживаю некоторые ПЛК Texas Instruments с 1985 по 1987 годы. Они были хорошо сложены и чрезвычайно надежны. На данном этапе запчасти можно приобрести в промышленных ремонтных центрах или на eBay, и они требуют высоких цен.

Попробуйте найти сменные фишки, платы и прочее, чтобы запустить ваш (вставьте любимый микро) через 30 лет.

Мне нравятся вышеупомянутые ответы и я подумал, что я тоже должен скинуться. PLC против Micro Controller также имеет много общего с масштабом и стоимостью. Например, вы можете очень быстро запрограммировать стиральную машину с помощью ПЛК. Но тогда ваша стиральная машина будет стоить в 3 раза дороже, чем компенсировать цену ПЛК. Таким образом, вы разрабатываете микроконтроллер с одной программой, которая будет реплицироваться 100 000 раз. Стоимость разработки для этого высока, но более 100 000 единиц это очень низко с низкими конечными затратами на оборудование.

В качестве альтернативы, вы также можете запрограммировать всю электростанцию ​​в микроконтроллере. Однако (наряду со многими из приведенных выше ответов) вы, скорее всего, потратите в 20 раз больше времени на его программирование и еще в 20 раз больше времени на его отладку - да, затраты на оборудование ниже, но инженеры стоят дорого, особенно хорошие. Или вы можете использовать ПЛК с более высокой стоимостью оборудования, но время программирования его значительно меньше, что приводит к снижению затрат на разработку.

Также обратите внимание, я не хотел бы быть человеком, который должен был программировать BACnet, Modbus, CIP и драйвер HMI Ethernet в микроконтроллер. Plcs может сделать это с помощью нескольких дополнительных карт и нескольких часов настройки.

Среди других замечательных ответов, одним словом: стандартизация.

Стандартное оборудование, стандартное взаимодействие, стандартные среды разработки, стандартные языки.

Разные бренды предлагают разные вкусы, но в целом, после того, как вы узнали одну марку ПЛК, переключение брендов является скорее бременем лицензирования, нежели технологическим.

Для стандартного программирования и электрических параметров целесообразно использовать ПЛК вместо микроконтроллера.

Микроконтроллеры используются, когда вы имеете дело с продуктами, особенно маломощными и небольшими, например, для автомобилей и для медицинских целей. Вы не используете ПЛК там.

Но когда вы имеете дело с машинами, такими как бейджи, резка и т. Д., Вы можете легко использовать ПЛК.

Кроме того, ПЛК стандартизируют применение встроенных микросхем.

Язык программирования для plc очень прост и удобен для пользователя, порты расширения, используемые в plc, также больше по сравнению с микроконтроллером, и, в основном, «в микроконтроллере, если какой-либо контакт поврежден, тогда труднее устранить неисправность» по всем этим причинам в промышленности будет использоваться микроконтроллер. Есть еще несколько, но это основные проблемы, с которыми сталкиваются в промышленности

Я строил и использовал ПЛК на протяжении многих лет. Я полагаю, что существует рыночная конвергенция, когда микро-ПЛК, подобные ПЛК, стоят сейчас 49 долларов и продаются как горячие пирожки.

Производители ПЛК испытывают ценовое давление.

Новые экономически эффективные ПЛК, такие как логотип Siemens, могут лучше подходить для простых приложений.

На рынок выходят ПЛК, которые используют Arduino вместо релейной логики. Много денег за доллар там. Поиск кикстартер для ПЛК

-Мартин

Простой ответ - всегда использовать ПЛК. , , , Но если ПЛК не представляется возможным из-за таких факторов, как стоимость, размер или сложность приложения, только тогда нам следует обратиться к микроконтроллеру, потому что ПЛК более прочный, он предназначен для промышленной среды (то есть с большой механической вибрацией, высокой температурой, пылью). , электрические шипы и т. д.), он проверен на надежность, использует стандартные методы программирования, что позволяет инженерам с меньшими навыками вносить изменения и т. д.