Por que usar CLP em vez de microcontrolador?

Por que todos usam PLCs em ambientes industriais, em vez de uma solução baseada em microcontrolador?

Para uma tarefa mais longa, o programa PLC é tão complicado quanto um programa de microcontrolador.

Uma solução baseada em microcontrolador pode ser mais personalizável e de preço mais baixo.

Eu acho que um fator importante são as pessoas. Os engenheiros que podem projetar um microcontrolador para operar uma fábrica estão ocupados fazendo lotes de pequenos dispositivos. Os engenheiros que trabalham com PLCs de marcas usam pacotes de software padrão, não precisam lidar com programação de nível inferior, a maioria dos problemas encontrados por alguém já resolveu esse hardware (comunicação com dispositivos estranhos, problemas de IO, PIDs). Além disso, os engenheiros são intercambiáveis, com uma boa especificação ou código comentando que você não precisa do engenheiro que construiu um sistema lá quando precisa alterar o código.

Também é um pouco como perguntar por que alguém compraria um PC quando poderia criar seu próprio.

O custo mais alto dos CLPs é compensado pelo teste (geralmente em ambientes desagradáveis) aos quais eles são (ou deveriam ser) submetidos. Você poderia projetar um sistema de microcontrolador personalizado? Sim, mas você provavelmente precisaria certificá-lo.

A personalização não é realmente um problema importante quando você tem uma grande fábrica cheia de equipamentos; de fato, você quer o contrário, quer que o material seja o mais padronizado possível.

Além disso, a lógica ladder já é bastante padronizada - exceto para recursos específicos do fornecedor - que tornam o software de depuração / portabilidade entre PLCs uma tarefa mais simples do que a portabilidade entre diferentes microcontroladores.

A questão ambiental (isolamento físico, elétrico, IME etc.) é enorme e já foi abordada por outras respostas.

Você também precisa considerar como os CLPs oferecem um ambiente muito determinístico. Eles são bem compreendidos e estão em vigor desde a década de 1970.

Você sabe quanto tempo cada linha levará e o comportamento é garantido com base nos parâmetros de entrada conhecidos. Com a programação pura do microcontrolador, pode ser complicado descobrir exatamente como uma alteração em uma função afetará todo o funcionamento do programa.

A lógica da escada é fácil de entender e programar para o controle da máquina. Temos eletricistas programando-os sem nenhum envolvimento da engenharia. Eles podem solucionar facilmente os sistemas elétricos da linha e realizar os reparos apropriados. Eles também podem escrever seus próprios programas e fazer modificações nos existentes. O ambiente de depuração é muito (e quero dizer, MUITO) melhor do que o que você normalmente pode realizar com micros incorporados.

Com os sistemas de segurança, torna-se ainda mais importante o uso de CLPs de segurança e seus recursos e vigilância redundantes para garantir a funcionalidade adequada.

Você sabe que existem alguns CLPs na faixa inferior a US $ 100 / ea: Controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) da série CLICK® (Micro Brick empilhável) e muitos na faixa inferior a US $ 500 com IO limitado.

Existem alguns módulos que são basicamente pacotes de "microcontroladores" industrializados. Por exemplo, a maioria dos controladores de temperatura PID pode ser considerada como tal.

Dito tudo isso, você pode começar a ver lugares no setor em que computadores com sistema operacional em tempo real estão cuidando das tarefas de controle e controle da máquina diretamente. Isso continuará a crescer especialmente com E / S em rede.

Nem todo mundo que trabalha com CLPs é especialista em eletrônica.

Comecei a fazer CLP como um cara de processo puro. Eu não poderia usar um multímetro, realmente não entendi a diferença entre tensão e corrente. Eu tinha feito C na turma da faculdade, mas era só isso.

Idiomas de alto nível são enormes. Eu pude aprender basicamente todo o conjunto de instruções de um CLP em algumas semanas de treinamento, e isso foi suficiente para a programação básica do CLP. Eu nunca tive que me preocupar com bibliotecas, manipulação de E / S, alocação de memória, nada disso.

E, como mencionado, antes das aplicações de segurança. Eu não confiaria no microcontrolador de fabricação caseira de alguém para o qual eles estão reivindicando uma classificação SIL-3.

Pense nos usuários finais: um CLP é mais amigável para uma pessoa com um histórico leve de EE. Mais fácil de usar, mais fácil de manter, além de um CLP, oferece algum controle de automação de fábrica de nível superior. Pense em uma planta enorme que precisa de 10.000 funções diferentes, você não pode construí-las todas, o tempo / custo é enorme comparado ao uso de COTS (barato na prateleira).

Se você é um verdadeiro especialista em EE, não aceite esse emprego, é um trabalho chato e de baixa tecnologia. O trabalho de um verdadeiro EE é usar um MCU para criar uma caixa de PLC para outros jogadores brincarem.

Outro fator ainda não mencionado é que alguns fornecedores de PLC investiram um esforço considerável demonstrando que seus sistemas podem se comportar conforme especificado, mesmo na presença de vários tipos de adversidades (na presença de adversidades que tornariam impossível a operação normal, o dispositivo pode confiar no disparo de uma saída de falha ou fazer com que outras saídas entrem em uma condição de segurança). Embora seja possível programar muitos tipos de microcontroladores para fornecer essa robustez, mesmo na presença de falhas que possam inverter um ou mais bits de registro durante a operação (por exemplo, executando cálculos redundantes usando diferentes fórmulas, de tal forma que uma extrema coincidência seria necessária para gerar os dois conjuntos de cálculos de maneira a gerar resultados consistentes) o esforço necessário para escrever e validar esse software seria enorme em relação à complexidade do que o software realmente fez. É muito mais fácil usar um CLP que tenha esses recursos de segurança projetados nele.

Na minha experiência, vi microcontroladores e CLPs usados ​​em ambientes industriais.

O fator determinante é "Quem vai apoiar / manter / modificar o equipamento depois que ele é comissionado?"

Em ambientes industriais, gasta-se mais tempo lendo o código (veja a localização de falhas) do que o que é gasto escrevendo-o. Isso não significa que você está tentando encontrar problemas no código, mas está usando o código para ajudar a diagnosticar problemas no campo. Freqüentemente, as pessoas necessárias para encontrar essas falhas são eletricistas, que se sentem mais à vontade lendo esquemas elétricos do que códigos em formato de texto (portanto, a popularidade do tipo gráfico "linguagens de programação", como lógica ladder). Em sites maiores, com engenheiros de automação dedicados, isso se torna menos importante.

Intimamente relacionados ao exposto, há questões de inércia histórica para uma solução específica. Os antecedentes técnicos da equipe e a experiência anterior com hardware / fornecedores levam a requisitos de pré-requisito para projetos geralmente organizados em torno de linhas como ("nós já usamos o fornecedor X e temos peças de reposição à mão - qualquer coisa implementada no futuro precisa usar o X-YZ ").

Também relacionado, e cada vez mais problemático nos últimos anos, está "Como esse equipamento se comunicará com o restante do meu equipamento / fábrica / local / empresa". Isso geralmente é pré-resolvido para PLCs e mais um problema para soluções de microcontroladores de baixo volume.

Vi microcontroladores implementados onde uma solução muito personalizada era necessária (mas, geralmente, implementada apenas como projeto de fornecedor e com suporte do fornecedor). Normalmente, os motivos estão relacionados à velocidade de execução ou à necessidade de ter o hardware e o código muito próximos (sem possibilidade de atrasos na comunicação e a necessidade de separar o processo crítico de outro código não relacionado)

O microcontrolador é um dispositivo, o PLC é um equipamento. Use o microcontrolador "nas extremidades" se você é um hobby imprudente ou se é fabricante de um produto de massa. Para soluções industriais personalizadas, o PLC é a única opção.

Ambos podem alcançar o mesmo objetivo. Enquanto um sistema controlado por microcontrolador pode ser mais barato, a programação em código C é uma tarefa massiva. Para ser proficiente em línguas C, está envolvido um grande número de treinamentos.

Dito isto, há uma área em que trabalho que usa MCUs para se comunicar com um programa C ++ para rastrear e regular a corrente e a tensão de grandes circuitos de carregamento de retificador para baterias industriais (baterias com mais de 200 AH). Existem aproximadamente 100 retificadores. Encontrar o antigo AD-DA com o controlador STD e a placa de relé é quase impossível. Depois que essas placas ficam ruins, é isso.

É por isso que atualmente estamos em processo de atualização para a linha allen bradley da linha compacta ou de controle logix de PLCs. Eles são caros? Sim. A contratação de um programador que conhece C ++ é cara? Sim. Usando o RS Linx / Logix, várias pessoas que trabalham prontamente para a empresa podem escrever / editar programas usando esse software. Além disso, com a quantidade de suporte e expansão, pode ser mais rápido e econômico usar CLPs.

Um outro fator que vale a pena mencionar é o ciclo de vida do produto. Normalmente, o suporte a PLCs está disponível por muitos e muitos anos. Ainda estou apoiando alguns CLPs da Texas Instruments de 1985 e 1987. Eles foram bem construídos e extremamente confiáveis. Peças sobressalentes estão disponíveis nos centros de reparo industrial ou no eBay neste estágio e comandam preços altos.

Tente encontrar chips, placas e outros itens de reposição para rodar o seu (insira o micro favorito) em 30 anos.

Gosto das respostas acima e achei que deveria incluir também. PLC vs Micro Controller também tem muito a ver com escala e custo. Por exemplo, você pode programar muito rapidamente uma máquina de lavar com um CLP. Mas sua máquina de lavar roupa custaria três vezes mais do que para compensar o preço do PLC. Então, você projeta um microcontrolador com um único programa para ser replicado 100.000 vezes. O custo de engenharia para isso é alto, mas mais de 100.000 unidades são muito baixas, com um custo final baixo para o equipamento.

Como alternativa, você também pode programar uma usina inteira em um microcontrolador. No entanto, (juntamente com muitas das respostas acima), você provavelmente gastará 20 vezes mais tempo programando-o e outras 20 vezes mais depurando - menor custo de hardware, sim, mas os engenheiros são caros, especialmente os bons. Ou você pode usar um CLP com um custo de hardware mais alto, mas o tempo de programação é muito menor, resultando em menor custo de engenharia.

Observe também que eu não gostaria de ser uma pessoa que tivesse que programar BACnet, Modbus, CIP e um driver HMI Ethernet em um controlador micro. O Plcs pode fazer isso com alguns cartões extras e algumas horas de configuração.

Entre as outras grandes respostas, em uma palavra: padronização.

Hardware padrão, comunicação padrão, IDEs de desenvolvimento padrão, idiomas padrão.

Marcas diferentes oferecem sabores diferentes, mas, em geral, uma vez que você aprendeu uma marca de PLC, trocar de marca é mais um fardo de licenciamento do que tecnológico.

Para o padrão de programação e parâmetros elétricos, é apropriado usar o PLC em vez do microcontrolador.

Os microcontroladores são usados ​​quando você lida com produtos, especialmente de baixa potência e tamanho pequeno, como os de automóveis e de uso médico. Você não usa CLP lá.

Mas quando você está lidando com máquinas como crachá, corte etc., pode-se usar facilmente o CLP.

Além disso, os CLPs são padronizados na aplicação de chips incorporados.

A linguagem de programação do plc é muito fácil e fácil de usar, as portas de expansão usadas no plc também são mais comparadas com o microcontrolador e principalmente "no microcontrolador se algum pino estiver danificado, é mais difícil solucionar problemas" por todos esses motivos As indústrias usarão plc em vez do microcontrolador. ainda há mais, mas esses são os principais problemas que a indústria enfrenta

Eu construí e usei PLCs ao longo dos anos. Eu sugiro que haja uma convergência de mercado, com os micros do tipo WiFi PLC agora custando US $ 49 e vendendo como pão quente.

Os fabricantes de PLC estão sentindo pressão nos preços.

PLCS mais econômicos, como o logotipo Siemens, podem ser mais adequados para aplicações simples.

Apenas chegando ao mercado estão os CLPs que usam o Arduino em vez da lógica ladder. Um monte de dinheiro para o dinheiro lá. Pesquisar kickstarter por PLC

-Martin

A resposta simples é sempre usar o PLC. . . . Porém, se o PLC não for viável devido a fatores como custo, tamanho ou complexidade do Aplicativo, então devemos usar o Micro-Controlador porque o PLC é mais robusto, destinado ao ambiente Industrial (o que significa muita vibração mecânica, alta temperatura, poeira) , picos elétricos, etc.), testado quanto à confiabilidade, utiliza métodos de programação padrão que permitem que engenheiros com habilidades menores façam alterações, etc.