Perché usare il PLC invece del microcontrollore?

Perché tutti usano i PLC in ambienti industriali, anziché una soluzione basata su microcontrollori?

Per un compito più lungo, il programma PLC è complicato come un programma di microcontrollore.

Una soluzione basata su microcontrollore può essere più personalizzabile e di prezzo inferiore.

Penso che un fattore importante siano le persone. Gli ingegneri che possono progettare un microcontrollore per gestire una fabbrica sono impegnati a creare lotti di piccoli dispositivi. Gli ingegneri che lavorano su PLC di marca utilizzano pacchetti software standard, non devono occuparsi della programmazione di livello inferiore, la maggior parte dei problemi che incontrano qualcun altro ha già risolto quell'hardware (comunicazione con dispositivi strani, problemi di I / O, PID). Inoltre, gli ingegneri sono intercambiabili, con una buona specifica o commenti sul codice non è necessario l'ingegnere che ha costruito un sistema lì quando è necessario modificare il codice.

È anche un po 'come chiedere perché qualcuno dovrebbe comprare un PC quando potrebbe costruirne uno tutto suo.

Il costo più elevato dei PLC è compensato dai test (spesso in ambienti difficili) a cui sono (o dovrebbero essere) sottoposti. Potresti progettare un sistema di microcontrollore personalizzato? Sì, ma probabilmente dovresti certificarlo.

La personalizzazione non è davvero un grosso problema quando si dispone di un grande impianto pieno di attrezzature; in effetti, vuoi il contrario, vuoi che le cose siano il più standardizzate possibile.

Inoltre, la logica ladder è già praticamente standardizzata - ad eccezione delle funzionalità specifiche del fornitore - che rendono il software di debug / porting tra PLC un compito più semplice rispetto al porting tra diversi microcontrollori.

Il problema ambientale (isolamento fisico, elettrico, EMI, ecc.) È enorme ed è già stato coperto da altre risposte.

È inoltre necessario considerare in che modo i PLC offrono un ambiente molto deterministico. Sono ben compresi e sono in atto dagli anni '70.

Sai quanto tempo impiegherà ogni ramo e ti viene garantito il comportamento in base a parametri di input noti. Con la pura programmazione di microcontrollori può essere complicato capire esattamente come un cambiamento in una funzione influenzerà l'intero funzionamento del programma.

La logica ladder è facile da capire e programmare per il controllo della macchina. Abbiamo elettricisti che li programmano senza alcun coinvolgimento dell'ingegneria. Possono facilmente risolvere autonomamente i sistemi elettrici della linea ed effettuare le riparazioni appropriate. Possono anche scrivere i propri programmi e apportare modifiche a quelli esistenti. L'ambiente di debug è decisamente (e intendo MODO) migliore di quello che è possibile ottenere normalmente con i micro incorporati.

Con i sistemi di sicurezza diventa ancora più importante utilizzare i PLC di sicurezza e le loro capacità ridondanti e i cani da guardia per garantire la corretta funzionalità.

Sai che ci sono alcuni PLC nella gamma inferiore a $ 100 / ea: controllori logici programmabili (PLC) serie CLICK® (Micro Brick impilabile) e molti nella gamma inferiore a $ 500 con IO limitato.

Esistono alcuni moduli che sono fondamentalmente pacchetti di "microcontroller" industrializzati. Ad esempio, la maggior parte dei termoregolatori PID possono essere considerati tali.

Detto questo, puoi iniziare a vedere posti nel settore in cui i computer con sistema operativo in tempo reale si occupano direttamente delle attività di controllo e controllo della macchina. Questo continuerà a crescere specialmente con IO in rete.

Non tutti coloro che lavorano con i PLC sono esperti di elettronica.

Ho iniziato a fare PLC come un semplice processo. Non potevo usare un multimetro, non capivo davvero la differenza tra tensione e corrente. Avevo fatto un po 'di C in una classe del college, ma era quello.

Le lingue di alto livello sono enormi. Ho potuto imparare praticamente l'intero set di istruzioni di un PLC in un paio di settimane di formazione, e questo è stato sufficiente per la programmazione di base del PLC. Non mi sono mai dovuto preoccupare delle librerie, della gestione degli I / O, dell'allocazione della memoria, di nessuna di queste cose.

E come accennato prima delle applicazioni di sicurezza. Non mi fiderei del microcontrollore homebrewed di nessuno per il quale stanno rivendicando un rating SIL-3.

Pensa agli utenti finali: un PLC è più amichevole per una persona con un background EE leggero. Più facile da usare, più facile da mantenere e un PLC offre un controllo di automazione di fabbrica di alto livello. Pensa a un enorme impianto che ha bisogno di 10.000 funzioni diverse, non puoi costruirle tutte, il tempo / i costi sono enormi rispetto all'utilizzo di COTS (economico e pronto all'uso).

Se sei un vero EE, non fare un simile lavoro, è un lavoro noioso, a bassa tecnologia. Il vero compito di EE è usare una MCU per creare una scatola PLC con cui giocare con altri ragazzi.

Un altro fattore non ancora menzionato è che alcuni fornitori di PLC hanno investito notevoli sforzi per dimostrare che i loro sistemi possono essere utilizzati per comportarsi come specificato, anche in presenza di vari tipi di avversità (in presenza di avversità che renderebbero impossibile il normale funzionamento, il dispositivo può fare affidamento sul trigger di un'uscita di guasto o causare altre uscite in una condizione di sicurezza). Mentre sarebbe possibile programmare molti tipi di microcontrollori per fornire tale robustezza anche in presenza di problemi tecnici che potrebbero capovolgere uno o più bit di registro durante il funzionamento (ad es. Eseguendo calcoli ridondanti utilizzando diverse formule, tale che sarebbe necessaria una estrema coincidenza per bloccare entrambi i set di calcoli in modo tale da produrre risultati coerenti) lo sforzo richiesto per scrivere e validare tale software sarebbe enorme rispetto alla complessità di ciò che il software ha effettivamente fatto. È molto più facile utilizzare un PLC con caratteristiche di sicurezza progettate al suo interno.

Nella mia esperienza ho visto sia microcontrollori che PLC utilizzati in ambienti industriali.

Il fattore determinante è "Chi supporterà / manterrà / modificherà l'apparecchiatura dopo la sua messa in servizio?"

In ambienti industriali si dedica più tempo alla lettura (vedi ricerca guasti) di quanto si impiega a scriverlo. Questo non significa che stai cercando di trovare problemi nel codice, ma stai usando il codice per aiutare a diagnosticare i problemi sul campo. Spesso le persone che devono eseguire tale ricerca di guasti sono elettricisti, che sono più a loro agio nel leggere schemi elettrici che nel codice in un formato di testo (quindi la popolarità del tipo grafico "linguaggi di programmazione" come la logica ladder). Nei siti più grandi, con ingegneri di automazione dedicati, questo diventa meno importante.

Strettamente correlati a quanto sopra sono questioni di inerzia storica per una soluzione particolare. Il background tecnico del personale e la precedente esperienza con hardware / fornitori portano a requisiti prerequisiti per progetti che sono solitamente organizzati intorno a linee come ("usiamo già il fornitore X e abbiamo pezzi di ricambio a portata di mano - tutto ciò che sarà implementato in futuro dovrà usare X-YZ ").

Anche correlato, e diventando sempre più un problema negli ultimi anni, è "In che modo questa apparecchiatura comunicherà con il resto della mia attrezzatura / fabbrica / sito / azienda". Questo è di solito pre-risolto per i PLC e rappresenta un problema per le soluzioni di microcontroller a basso volume.

Ho visto microcontrollori implementati in cui era giustificata una soluzione molto personalizzata (ma di solito implementata solo come progetto-fornitore e supportata dal fornitore). I motivi sono normalmente correlati alla velocità di esecuzione o alla necessità di avere hardware e codice molto vicini (nessuna possibilità di ritardi di comunicazione e l'obbligo di separare il processo critico da un altro codice non correlato)

Il microcontrollore è un dispositivo, il PLC è un'apparecchiatura. Usa il microcontrollore "alle estremità" se sei un hobby impecunista o se sei un produttore di un prodotto di massa. Per soluzioni industriali personalizzate PLC è l'unica scelta.

Entrambi possono raggiungere lo stesso obiettivo. Mentre un sistema guidato da microcontrollore può essere più economico, la programmazione in codice C è un'impresa enorme. Per essere competenti in lingue C sono coinvolte tonnellate di formazione.

Detto questo, c'è un'area in cui lavoro che utilizza MCU per comunicare con un programma C ++ per tracciare e regolare la corrente e la tensione di grandi circuiti di ricarica del raddrizzatore per batterie industriali (oltre 200 batterie AH). Ci sono circa 100 raddrizzatori. Trovare il vecchio AD-DA con il controller STD e la scheda relè è quasi impossibile. Una volta che queste schede vanno male, tutto qui.

Questo è il motivo per cui attualmente stiamo aggiornando tutto alla linea Allen bradley di PLC compatti o controllati. Sono costosi? Sì. Assumere un programmatore che conosce il C ++ è costoso? Sì. Utilizzando RS Linx / Logix, diverse persone che lavorano tutte per l'azienda possono scrivere / modificare programmi utilizzando quel software. Abbinalo alla quantità di supporto ed espansione, può essere più veloce ed economico utilizzare i PLC.

Un altro fattore degno di nota è il ciclo di vita del prodotto. In genere per il supporto dei PLC è disponibile per molti anni. Sto ancora supportando alcuni PLC Texas Instruments dal 1985 al 1987. Erano ben costruiti ed estremamente affidabili. I ricambi sono disponibili presso i centri di riparazione industriale o su eBay in questa fase e richiedono prezzi elevati.

Prova a trovare chip, schede e roba sostitutivi per far funzionare il tuo (inserire micro preferito) tra 30 anni.

Mi piacciono le risposte di cui sopra e ho pensato di aggiungere anche io. PLC vs Micro Controller ha anche molto a che fare con la scala e il costo. Ad esempio, è possibile programmare molto rapidamente una lavatrice con un PLC. Ma poi la tua lavatrice costerebbe 3 volte tanto quanto fa per compensare il prezzo del PLC. Quindi progettate un micro controller con un singolo programma da replicare 100.000 volte. Il costo di ingegneria per questo è elevato, ma oltre 100.000 unità è molto basso con un costo di fascia bassa per l'attrezzatura.

In alternativa, è anche possibile programmare un'intera centrale elettrica in un microcontrollore. Tuttavia, (insieme a molte delle risposte di cui sopra), probabilmente passerai 20 volte più tempo a programmarlo, e altre 20 volte più tempo a eseguire il debug: costi hardware inferiori sì, ma gli ingegneri sono costosi, soprattutto quelli buoni. Oppure potresti utilizzare un PLC con un costo hardware più elevato, ma il tempo di programmazione è molto inferiore, con conseguente riduzione dei costi di progettazione.

Inoltre, non vorrei essere una persona che doveva programmare BACnet, Modbus, CIP e un driver HMI Ethernet in un micro-controller. I PLC possono farlo con alcune carte extra e un paio d'ore di configurazione.

Tra le altre grandi risposte, in una parola: standardizzazione.

Hardware standard, comunicazione standard, IDE di sviluppo standard, lingue standard.

Marchi diversi offrono sapori diversi, ma in generale, una volta che hai appreso un marchio di PLC, il passaggio da un marchio all'altro è più un onere di licenza piuttosto che tecnologico.

Per standard di programmazione e parametri elettrici è opportuno utilizzare PLC anziché microcontrollore.

I microcontrollori vengono utilizzati quando si ha a che fare con prodotti, in particolare a bassa potenza e dimensioni ridotte, come quelli per automobili e per uso medico. Non usi il PLC lì dentro.

Ma quando hai a che fare con macchine come il badge, il taglio ecc., Puoi usare facilmente il PLC.

Inoltre i PLC standardizzano l'applicazione di chip integrati.

Il linguaggio di programmazione per plc è molto semplice e facile da usare, le porte di espansione utilizzate nel plc sono anche più rispetto al microcontrollore, e principalmente "nel microcontrollore se un pin è danneggiato allora è più difficile da risolvere" per tutti questi motivi le industrie useranno plc invece del microcontrollore. Ce ne sono ancora alcune, ma questi sono i problemi principali che affliggono l'industria

Ho costruito e usato PLC nel corso degli anni. Suggerisco che ci sia una convergenza di mercato, con i micro WiFi simili a PLC che ora costano $ 49 e vendono come hotcakes.

I produttori di PLC avvertono una pressione sui prezzi.

I nuovi PLC economici come il logo Siemens possono essere più adatti per applicazioni semplici.

Sono appena arrivati ​​sul mercato i PLC che usano Arduino invece della logica ladder. Un sacco di soldi per il dollaro lì. Cerca kickstarter per PLC

-Martin

La risposta semplice è usare sempre il PLC. . . . Ma se il PLC non è fattibile a causa di fattori come il costo, le dimensioni o la complessità dell'applicazione, allora dovremmo optare per il Micro-Controller perché i PLC sono più robusti, il suo significato per l'ambiente industriale (il che implica un sacco di vibrazioni meccaniche, alte temperature, polvere , picchi elettrici ecc.), testato per l'affidabilità, utilizza metodi di programmazione standard che consentono agli ingegneri con competenze minori di apportare modifiche, ecc.