Plc ve çeşitli arduino tabanlı plc kartlarına genel bakış

Arduino ilk olarak 2005 yılında yeni başlayanlar ve profesyoneller için sensörleri ve aktüatörleri kullanarak çevreleriyle etkileşime giren cihazlar oluşturmaları için düşük maliyetli ve kolay bir yol sağlamayı amaçlayarak tanıtıldı.

Arduino tanıtılmadan önce, gömülü tasarım karmaşık bir konu olarak görülüyordu ve hobiciler (veya mühendisler) problemleri için çalışan bir model elde etmek için bir profesyonel bulmak zorundaydı. Örneğin, basit bir 3D yazıcı istiyorsanız, uyumlu IDE'lerine sahip binlerce denetleyici olduğundan profesyonel yardım almanız gerekir. Ve hobisi, tüm mikrodenetleyiciler ve onların programlama yollarını öğrenemez. Bu durum, ARDUINO'nun evrensel olarak kabul görmesiyle sona erdi. Ve bununla, hobiler veya mühendisler çok fazla profesyonel yardım almadan kendi projelerini tasarlayıp geliştirebilirler.

Ve evrensel olarak kabul görmesinin nedeni, kullanımı kolay donanım ve yazılıma dayalı açık kaynaklı bir elektronik platform olmasıdır. Arduino kartları, bir sensör üzerindeki ışık, bir düğme üzerindeki parmak gibi girişleri okuyabilir ve bir motoru çalıştırma, bir LED'i yakma ve çevrimiçi bir şeyler yayınlama gibi programlanabilir bir çıkışa dönüştürebilir.

Arduino yıllar geçtikçe daha popüler hale geldi ve bununla birlikte Raspberry PI, Panda, vb. Gibi benzer amaçlara sahip birçok gelişmiş kart geliştirildi. Arduino, günlük nesnelerden karmaşık bilimsel araçlara kadar binlerce projede beyin olarak kullanılmaktadır. Dünyanın dört bir yanından öğrenciler, hobiler, sanatçılar, programcılar ve profesyoneller bu açık kaynak platformu etrafında toplandılar ve birçok proje geliştirdiler, böylece hem acemilere hem de uzmanlara çok yardımcı olabilecek inanılmaz miktarda bilgi biriktirdiler.

Birikmiş bilgi birikimi ve son zamanlarda IoT'nin tanıtılmasıyla, Arduino'daki yutturmaca bir adım daha atarak mühendisler ve hobiler için gerekli bir öğrenme aracı haline geldi. Artık Arduino kartı, IoT uygulamaları, giyilebilir, 3B yazdırma, gömülü ortamlar ve son olarak PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi) gibi yeni ihtiyaçlara ve zorluklara uyum sağlamak için değişmeye başladı . İşte bu yazımızda PLC nedir ve Arduino'nun PLC olarak nasıl kullanılabileceğini öğreneceğiz.

PLC'ye Giriş (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi)

Öncelikle PLC'ye gitmeden önce Endüstriyel Otomasyon terimini anlayalım. Hepimizin bildiği gibi, endüstrilerde iş için makine kullanmanın insan kullanmaktan daha uygun maliyetli olduğunu biliyoruz, çünkü makinelerin paraya, tatillere veya molalara ihtiyacı yoktur, bu nedenle makineler insanların yerine kullanılıyorsa, endüstriler ürünlerini 7 gün 24 saat sorunsuz üretebilir.. Şimdi, insanları makinelerle veya robotik kollarla değiştirmeye yönelik bu düzene Endüstriyel Otomasyon deniyor.

PLC, Endüstriyel Otomasyon için kullanılan makineleri çalıştırmak için özel olarak tasarlanmış bir kontrol birimidir. Zorlu endüstriyel ortamlarda (aşırı sıcaklıklar, nemli, ıslak, tozlu koşullar gibi) güvenilir olacak şekilde tasarlanmıştır. PLC uygulamaları, üretim tesisinin montaj hattında, bir cevher işleme fabrikasında, robotik kaynakta, CNC oyma, vb. Yerlerde görülebilir. Bu ekipman, yüksek verimlilik ve dayanıklı ortam için tasarlandığından, hem kurulum hem de onarım için maliyetlidir.

PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi), evdeki kişisel bilgisayarımıza benzer birçok özelliğe sahiptir. Her ikisinin de bir güç kaynağı birimi, bir CPU (Merkezi İşlem Birimi), Girişler ve Çıkışlar (G / Ç) bağlantı noktaları, RAM ve ROM belleği ve kontrol yazılımı vardır. İkisi arasındaki en büyük fark, PLC'nin bir PC'nin yapamayacağı zorlu bir ortamda ayrı ve sürekli işlevleri gerçekleştirebilmesidir. Mikrodenetleyicilerle karşılaştırmasına genel bir bakış için PLC ve mikro denetleyici arasındaki farkı da okuyabilirsiniz.

Piyasada müşterinin ihtiyacına göre birçok farklı PLC türü bulunmaktadır. Mevcut birçok PLC türü olmasına rağmen, kullanıcının kolayca seçmesi için belirli standartları takip ederler.

PLC'nin Temel İşlevi

Temel PLC çalışmasını anlamak için, aşağıda gösterildiği gibi basit bir örnek alalım.

Diyelim ki bu kurulumda ampulü ilk elli saniye AÇIK ve sonraki yirmi saniye boyunca KAPALI konuma getirmeliyiz, ardından devreyi sürekli olarak kapatmak ve açmak için devredeki anahtarı kullanmalıyız. Bu, bir insan için basit ama çok yorucu bir görevdir ve her seferinde bu tür bir sorun için bir zamanlayıcı rölesi satın almak maliyet açısından verimli değildir. Tüm bu durumlarda, sorunu çözmek için tek bir PLC kullanabiliriz.

Burada, anahtarı kapalı tutarken kurulum döngüsünde bir PLC'nin bağlı olduğunu görebilirsiniz. Devredeki PLC için zamanlayıcıyı ayarlamak için programlamayı kullanabiliriz. Bir kez yapıldığında PLC, insan müdahalesi ihtiyacının yerini alan döngüyü sürekli olarak kapatıp açabilir. PLC programı yürütmeye başladığında, bir kesme verilene kadar durmayacaktır.

Bu sadece basit bir kurulumdur ve bir PLC, PWM kontrolü, Algılama vb. Gibi çok daha büyük ve daha karmaşık süreçleri kontrol etme yeteneğine sahiptir. Bir PLC genellikle müşteriye göre tasarlanır, böylece müşteri PLC, uygulamaya ve ihtiyaca göre çalışır.

PLC Blok Şeması

Şimdi PLC'de bulunan önemli modüllere bakalım.

Güç Kaynağı Modülü: Bu modül bazen bir adaptör gibi ayrı bir kurulum olarak yerleştirilir ve diğer durumlarda doğrudan ana PCB üzerinde tasarlanır. Modülün işlevi, tüm PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi) kurulumuna gerekli gücü sağlamaktır. Modül, mevcut AC gücünü, CPU ve diğer modüller için gerekli olan DC gücüne dönüştüren bir dönüştürücüdür. PLC genellikle 12V ve 24V güç rayı üzerinde çalışır.

Merkezi İşlem Birimi: Bu modül, tüm PLC için işleyişin özü olduğundan en korumalı olanıdır. CPU modülü, bir mikroişlemci veya mikro denetleyici, program belleği, flash bellek ve RAMS bellekten oluşur. Flash bellek veya ROM bellek, işletim sistemini, sürücüyü ve uygulama programını depolar. RAM, mikroişlemci tarafından verilere ve bilgilere erişmek için kullanılır.

CPU'nun işlevi, bellekte depolanan programı yürütmek ve yazılı talimatlara göre hareket etmektir. Yani temelde CPU, işlemek için sensörlerden girdi verilerini okur ve sonunda programa göre uygun bir yanıt gönderir.

Giriş ve Çıkış Modülü: Giriş modülü, çeşitli sensörler ve tuş takımları arasında CPU ile bağlantı kurmak için kullanılır ve Çıkış modülü, işlemci tarafından dış dünyaya bir yanıt sağlamak için kullanılır.

Programlama Cihazı Modülü: Bu modül, PC ve PLC arasında iletişim kurmak için kullanılır. Temel işlev, PLC'nin mikro işlemcisini yeniden programlamaktır.

PLC Türleri (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi)

PLC, sabit (veya kompakt PLC) ve modüler PLC olmak üzere iki türe ayrılır.

1. Kompakt veya Sabit PLC: Genellikle birçok endüstride popüler olan düşük kaliteli bir PLC'dir. Kompakt PLC'de sabit sayıda I / O modülü ve harici I / O kartları vardır ve bunlar daha karmaşık bir kurulum yapmak için daha sonra genişletilemez. Aşağıdaki şekilde sabit bir PLC görebilirsiniz.

2. Modüler PLC: Modüler PLC, 'Modülleri' paralel olarak istifleyerek çoklu genişletmelere izin verir. Modüler PLC'nin I / O portları, sektördeki daha karmaşık operasyonlar için artırılabilir. Modüler PLC'nin kullanımı da daha kolaydır çünkü her bileşen birbirinden bağımsızdır. Bu tür PLC birçok sektörde popülerdir

Arduino vs PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyici)

Daha önce de belirttiğimiz gibi, bir PLC'nin önemli modülleri bir PC'ye (Kişisel Bilgisayar) benzer ve Arduino gibi tek kartlı bilgisayarlara daha da benzer. Dolayısıyla hem PLC hem de Arduino'nun dahili olarak belirli bir seviyede çalışması aynıdır ve bu Arduino'yu bir PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi) tasarlamak için kullanabiliriz. Arduino PLC'ler zaten piyasada mevcuttur ve konvansiyonel PLC ile karşılaştırıldığında daha ucuz mevcuttur. Yani Arduino-PLC bu günlerde popüler hale geliyor ve uygulamaları gelecekte daha da artacak. Bunlar Arduino PLC ve geleneksel PLC arasındaki belirli farklardır ve bunlardan birkaçı aşağıda belirtilmiştir.

Arduino PLC	PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi)
PLC Olarak Çalışmak İçin Gerekli Harici Bileşenler	Ek harici bileşenlere ihtiyaç duymaz
Evrensel olarak kabul edilmiş	Esas olarak endüstrilerde tanıtıldı
Düşük maliyetli	Yüksek fiyat
Arduino programını yeniden yazmak için temel programlamayı öğrenmeniz gerekiyor	PLC'yi yeniden programlamak için sadece gerekli temel işletim tekniği
Yeniden programlama nispeten zordur	Yeniden programlama nispeten kolaydır
Tatmin edici performans	Yüksek performans
Zor koşullarda çalışamaz	Zor koşullarda çalışabilir
Kompakt ve Küçük	Hantal ve ağır
Yığınlama, Arduino PLC'nin PLC çalışmasını ilerletmek için kullanılamaz	İstifleme, normal PLC'nin PLC çalışmasını ilerletmek için kullanılabilir
Daha fazla iletişim seçeneği	Daha az iletişim seçeneği
Değiştirilmesi ve onarımı kolaydır	Değiştirilmesi ve onarılması zor
Seçim için daha az seçenek	Seçim için birçok seçenek

Şimdi de şu anda piyasada bulunan popüler Arduino tabanlı PLC'leri kısaca tartışalım.

1. Endüstriyel Kalkanlar Arduino PLC'leri

Industrial Shields, birçok endüstriyel uygulama için Arduino tabanlı PLC kalkanları sağlayan popüler bir şirkettir. Popüler olarak kullanılan kalkanlar aşağıda kısaca tartışılmıştır.

Endüstriyel Kalkanlar ARDBOX:

ARDBOX, küçük ve orta ölçekli endüstriyel uygulamalar için tasarlanmış Arduino tabanlı bir PLC'dir. ARDBOX'ın resmi aşağıda gösterilmiştir.

ARDBOX, ARDUINO LEONARO temel alınarak tasarlanmıştır, bu nedenle temel olarak, ARDBOX'ın tüm teknik özellikleri LEONARO spesifikasyonlarıdır. ARDBOX'ın temel özellikleri ve teknik özellikleri aşağıda verilmiştir.

Giriş gerilimi	12V veya 24V
Anma gücü	30 Watt
Maksimum Akım	1.5A
Saat hızı	16 MHz
Boyut	100x45x115 mm
Programlama dili	Arduino IDE.
Flash Bellek	32 KB'ı bootloader tarafından kullanılan 4 KB
SRAM	2,5 KB
EEPROM	1 KB
İletişim	I2C - USB - RS232 - RS485 - SPI - TTL
TOPLAM Giriş noktaları	10
TOPLAM Çıkış noktaları	10
PWM İzole Çıkış	24Vdc'ye kadar Ben maksimum: 70 mA Galvanik izolasyon Röle için Korumalı Diyot Anma Gerilimi: 24Vdc

Endüstriyel Kalkanlar M-Duino:

M-DUINO, küçük ve orta ölçekli endüstriyel uygulamalar için tasarlanmış Arduino tabanlı bir PLC'dir. PLC'nin resmi aşağıda gösterilmiştir.

M-DUINO, ARDUINO MEGA kartına göre tasarlanmıştır, bu nedenle MEGA kartının tüm teknik özellikleri M-DUINO özellikleridir. M-DUINO'nun temel özellikleri ve teknik özellikleri aşağıda verilmiştir.

Giriş gerilimi	12V veya 24V
Anma gücü	40 Watt
Maksimum Çıkış Akımı	0,5A
Saat hızı	16 MHz
Boyut	101x119x70mm
Programlama dili	Arduino IDE.
Flash Bellek	0,5 KB'ı önyükleyici tarafından kullanılan 32 KB
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
İletişim	I2C1 - Ethernet Bağlantı Noktası - USB - RS485 - SPI - (3x) Rx, Tx (Arduino pimleri)
TOPLAM Giriş noktaları	13,26,36
TOPLAM Çıkış noktaları	8,16,22
PWM İzole Çıkış	24Vdc (3,6,8) Ben maksimum: 70 mA

2. PLDuino Arduino PLC'leri

PLDuino, yaklaşık 150 $ 'a piyasada bulunan Digital Loggers'dan Açık Kaynak Arduino tabanlı bir Programlanabilir Mantık Denetleyicisidir (PLC). Bu PLC, Arduino Mega (ATmega2560) ile ESP8266 Wi-Fi modülünü ve 2.4 ”TFT Dokunmatik Ekranı birleştirerek Endüstriyel IoT Uygulamaları ve diğer fabrika robotik uygulamaları için uygun hale getirir.

PLDuino, basit bir USB kablosu kullanılarak kolayca programlanabilir, ayrıca popüler Arduino IDE ile birlikte PLDuino, Lua, GNU veya hatta AVR Studio kullanılarak programlanabilir. PLDuino, yeni başlayanların hızla geliştirmeye başlamasına yardımcı olmak için gösteri kodları ve kitaplıkları da sağlar. İleri düzey kullanıcılar için PLDuino, donanımı uygulamaları için gerektiği gibi özelleştirmek için kapağı açıp PLC'nin içini keşfetmeyi de mümkün kılmıştır, tüm şemalar ve bileşen özellikleri de çevrimiçi olarak mevcuttur. PLDuino'nun tüm özellikleri aşağıdaki resimde gösterilmektedir

3. Controllino Arduino PLC'leri

Controllino, endüstrileşmiş bir Arduino'dan başka bir şey değildir. Arduino ekosisteminin esnekliğini ve açık kaynak doğasını endüstriyel sınıf PLC'lerin güvenliği ve güvenilirliğiyle birleştirir.

Şirket, üç Arduino kartına göre tasarlanmış üç modül sunmaktadır.

Controllino MINI:

Arduino Uno kartı üzerinde tasarlanmıştır.

Giriş gerilimi	12V veya 24V
Çalışma sıcaklığı	5ºC ila 55ºC
Maksimum Röle Akımı	6A
Saat hızı	16 MHz
Boyut	36x90x60 mm
Programlama dili	Arduino IDE.
Flash Bellek	0,5 KB'ı önyükleyici tarafından kullanılan 32 KB
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
İletişim	I2C1– USB - SPI
TOPLAM Giriş noktaları	8
TOPLAM Çıkış noktaları	8

Controllino MAXI:

Bu ATMEGA2560 Atmel mikrodenetleyicide veya Arduino Mega kartında tasarlanmıştır.

Giriş gerilimi	12V veya 24V
Çalışma sıcaklığı	0ºC ila 55ºC
Maksimum Çıkış rölesi Akımı	6A
Saat hızı	16 MHz
Boyut	72x90x62 mm
Programlama dili	Arduino IDE
Flash Bellek	256 KB
SRAM	8 KB
EEPROM	4KB
İletişim	I2C1, Ethernet Bağlantı Noktası, USB, SPI
TOPLAM Giriş noktaları	12
TOPLAM Çıkış noktaları	12, röle çıkışı-10

Controllino Mega:

Mega PLC ATMEGA2560 Atmel mikrodenetleyici üzerinde veya Arduino Mega kart üzerinde tasarlanmıştır.

Giriş gerilimi	12V veya 24V
Çalışma sıcaklığı	0ºC ila 55ºC
Maksimum Çıkış rölesi Akımı	6A
Saat hızı	16 MHz
Boyut	107x90x62mm
Programlama dili	Arduino IDE
Flash Bellek	256 KB
SRAM	8 KB
EEPROM	4KB
İletişim	I2C1, Ethernet Bağlantı Noktası, USB, SPI
TOPLAM Giriş noktaları	21
TOPLAM Çıkış noktaları	24, röle çıkışı-16

Arduino PLC'nin Avantajları

• Düşük bir maliyetle satın alınabilir.
• Arduino IDE yazılımı kullanılarak programlanabilir.
• Yüksek uyumluluk.
• Ayarlamalar için yüksek alan.
• Geleneksel PLC'ye kıyasla değiştirilmesi kolaydır.

Arduino PLC'nin dezavantajları

• Seçim için çok az seçenek mevcuttur.
• Yüksek ölçekli uygulamalar için uygun değildir.
• Geleneksel PLC'ye kıyasla daha hassastır.
• Daha fazla bakım gerektirdi.
• Daha az profesyonel.