최근 Arduino와 다른 마이크로 컨트롤러 기반 보드의 출현으로 임베디드 시스템에 대한 관심이 높아지면서 마이크로 컨트롤러의 세계가 많이 열렸습니다. 이것은 마이크로 컨트롤러 사용자의 수를 증가 시켰을뿐만 아니라 마이크로 컨트롤러가 사용되는 범위와 애플리케이션도 증가 시켰습니다. 그렇기 때문에 지난 몇 번의 기사에서 다음과 같은 훌륭한 임베디드 시스템 장치를 구축하는 데 중요한 몇 가지 주요 주제를 다루었습니다. 프로젝트에 적합한 마이크로 컨트롤러 선택, 마이크로 컨트롤러와 마이크로 프로세서 중에서 선택. 같은 맥락에서 오늘 기사에서는 마이크로 컨트롤러를 PLC (프로그래밍 가능 로직 컨트롤러)와 비교할 것 입니다.
프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러
프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC)가 단순히 시스템의 신뢰성이 높은 곳 산업 제어 시스템 및 기타 시스템에서의 사용을 위해 설계 컴퓨팅 장치 특수 목적이다.
처음에는 자동화 산업에서 제조 공정에 사용되는 하드 와이어 릴레이, 시퀀스 및 타이머를 대체하기 위해 개발되었지만 현재는 로봇 기반 라인을 포함한 모든 종류의 제조 공정에서 확장되어 사용되고 있습니다. 요즘에는 PLC에서 실행되는 기계 또는 장비가없는 단일 공장은 없을 것입니다. 광범위한 채택 및 사용의 주된 이유는 제조 현장과 관련된 거친 취급 / 환경을 견딜 수있는 견고성과 능력 에 깊이 뿌리를두고 있습니다. 또한 실시간 운영 체제 의 좋은 예입니다. 두 번째 지연이 전체 작동을 방해 할 수 있기 때문에 매우 짧은 시간 내에 특정 입력에 대한 출력을 생성 할 수있는 높은 능력을 가지고 있기 때문입니다.
마이크로 컨트롤러
반면에 마이크로 컨트롤러 는 프로그래밍 가능한 특수 및 범용 입출력 (I / O) 포트와 함께 메모리 장치가 내장 된 하나 이상의 처리 코어를 포함하는 단일 칩의 작은 컴퓨팅 장치입니다. 특히 특정 반복 작업 만 수행해야하는 응용 프로그램에서 모든 종류의 일상적인 장치에 사용됩니다. 일반적으로 베어 상태이며 필요한 연결 없이는 독립형 장치로 사용할 수 없습니다. PLC와 달리 디스플레이와 같은 인터페이스가 없으며 일반적으로 이러한 구성 요소를 연결할 수있는 GPIO 만있는 스위치가 내장 되어 있습니다.
오늘의 튜토리얼은 다음 을 포함하는 다른 제목으로 PLC와 마이크로 컨트롤러 시스템 을 비교하는 데 초점을 맞출 것입니다.
- 건축물
- 인터페이스
- 성능 및 신뢰성
- 필요한 기술 수준
- 프로그램 작성
- 응용
1. 아키텍처
PLC 아키텍처:
PLC는 일반적으로 고수준 마이크로 컨트롤러라고 할 수 있습니다. 기본적으로 프로세서 모듈, 전원 공급 장치 및 I / O 모듈로 구성 됩니다. 프로세서 모듈은 중앙 처리 장치 (CPU)와 메모리로 구성됩니다. 마이크로 프로세서 외에도 CPU에는 통신 네트워크와 함께 프로그래밍 할 수있는 인터페이스 (USB, 이더넷 또는 RS232)가 적어도 하나 있습니다. 전원 공급 장치는 일반적으로 별도의 모듈이며 I / O 모듈은 프로세서와 별개입니다. I / O 모듈의 유형에는 이산 (on / off), 아날로그 (연속 변수), 모션 제어 또는 고속 카운터와 같은 특수 모듈이 포함됩니다. 필드 장치는 I / O 모듈에 연결됩니다.
PLC가 소유 한 I / O 모듈의 양에 따라 PLC와 동일한 인클로저에 있거나 별도의 인클로저에있을 수 있습니다. 나노 / 마이크로 PLC라고하는 특정 소형 PLC는 일반적으로 전원, 프로세서 등을 포함한 모든 부품이 동일한 인클로저에 있습니다.
마이크로 컨트롤러의 아키텍처
위에서 설명한 PLC의 아키텍처는 구성 요소 측면에서 마이크로 컨트롤러와 다소 유사하지만, 마이크로 컨트롤러는 CPU에서 외부 세계와의 통신에 필요한 I / O 포트 및 인터페이스에 이르기까지 모든 것을 단일 칩에 구현합니다. 마이크로 컨트롤러의 아키텍처는 다음과 같습니다.
래더 로직 / 다이어그램 기반 코드 의 예가 위에 나와 있습니다. 일반적으로 이름 뒤에있는 이유 인 사다리처럼 보입니다. 이 단순화 된 모양 덕분에 PLC를 프로그래밍하기가 매우 쉬워 회로도를 분석 할 수 있다면 PLC를 프로그래밍 할 수 있습니다.
최신 고급 프로그래밍 언어의 인기로 인해 PLC는 이제 C, C ++ 및 기본과 같은 언어를 사용하여 프로그래밍되고 있지만 모든 PLC는 일반적으로 산업 IEC 61131/3 제어 시스템 표준을 준수하고 다음을 포함하는 표준; 래더 다이어그램, 구조화 된 텍스트, 기능 블록 다이어그램, 명령어 목록 및 순차 흐름도.
현대의 PLC는 일반적으로 위에서 언급 한 언어를 기반으로하는 애플리케이션 소프트웨어를 통해 프로그래밍되며, USB, 이더넷, RS232, RS-485, RS-422, 인터페이스 중 하나를 사용하여 PLC에 연결된 PC에서 실행됩니다.
반면에 마이크로 컨트롤러는 어셈블리와 같은 저수준 언어 또는 C 및 C ++와 같은 고수준 언어를 사용하여 프로그래밍됩니다. 일반적으로 사용되는 프로그래밍 언어에 대한 높은 수준의 경험과 펌웨어 개발 원칙에 대한 일반적인 이해가 필요합니다. 프로그래머는 일반적으로 데이터 구조와 같은 개념을 이해해야하며 프로젝트를위한 매우 좋은 펌웨어를 개발하려면 마이크로 컨트롤러 아키텍처에 대한 깊은 이해가 필요합니다.
마이크로 컨트롤러는 일반적으로 PC에서 실행되는 애플리케이션 소프트웨어를 통해 프로그래밍되며 일반적으로 프로그래머 라고하는 추가 하드웨어를 통해 해당 PC에 연결됩니다.
그러나 PLC의 프로그램 작동은 마이크로 컨트롤러의 작동과 매우 유사합니다. PLC는 전용 컨트롤러를 사용하므로 하나의 프로그램 만 반복해서 처리합니다. 프로그램의 한 사이클을 스캔 이라고 하며 루프를 통과하는 마이크로 컨트롤러와 유사합니다.
PLC에서 실행되는 프로그램을 통해 운영주기는 다음과 같습니다.
6. 응용
PLC 는 산업 제어 시스템에 사용되는 주요 제어 요소입니다. 그들은 산업 기계, 컨베이어, 로봇 및 기타 생산 라인 기계의 제어에 적용됩니다. 또한 SCADA 기반 시스템과 극한 조건을 견딜 수있는 높은 수준의 신뢰성과 능력이 필요한 시스템에도 사용됩니다. 그들은 다음과 같은 산업에서 사용됩니다.
1. 연속 병 충전 시스템 2. 배치
혼합 시스템
3. 단계 에어컨 시스템
4. 교통 제어
반면 마이크로 컨트롤러 는 일상적인 전자 장치에서 응용 분야를 찾습니다. 이들은 여러 소비자 전자 제품 및 스마트 장치의 주요 구성 요소입니다.
산업용 애플리케이션의 PLC를 마이크로 컨트롤러로 교체
사용하기 쉬운 마이크로 컨트롤러 보드의 출현으로 마이크로 컨트롤러가 사용되는 범위가 확대되었으며, 이제 마이크로 컨트롤러가 미니 DIY 컴퓨터에서 여러 복잡한 제어 시스템에 이르기까지 부적절하다고 여겨지는 특정 애플리케이션에 맞게 조정되고 있습니다. 이로 인해 PLC 대신 마이크로 컨트롤러가 사용되지 않는 이유 에 대한 의문 이 생겼 습니다. 주요 논점은 마이크로 컨트롤러와 비교해 PLC의 비용입니다. 일반 마이크로 컨트롤러를 산업용 애플리케이션에 사용하려면 먼저 많은 작업을 수행해야합니다.
이 기사에서 이미 언급 한 요점에서 답을 찾을 수 있지만 두 가지 핵심 요점을 강조하는 것으로 충분합니다.
1. 마이크로 컨트롤러는 PLC와 같은 극한 조건을 견딜 수있는 견고 함과 능력으로 설계되지 않았습니다. 이로 인해 산업용 애플리케이션에 적합하지 않습니다.
2. 산업용 센서 및 액추에이터는 일반적으로 마이크로 컨트롤러와 직접 호환되지 않을 수있는 인터페이스 및 전류 / 전압 범위에있는 IEC 표준에 따라 설계되며 비용을 증가시키는 일종의 지원 하드웨어가 필요합니다.
다른 점이 있지만이 기사의 범위를 유지하려면 여기서 중지해야합니다.
결론적으로, 이러한 각 제어 장치는 특정 시스템에서 사용하도록 설계되었으며 특정 응용 프로그램에 가장 적합한 장치를 결정하기 전에 충분히 고려해야합니다. 특정 제조업체는 산업용 실드와 같이 마이크로 컨트롤러 기반 PLC를 구축하고 있으며, 현재 아래에 표시된 Arduino 기반 PLC를 만듭니다.