PLC 및 다양한 Arduino 기반 PLC 보드 개요

Arduino는 초보자와 전문가가 센서와 액추에이터를 사용하여 환경과 상호 작용하는 장치를 만들 수있는 저렴하고 쉬운 방법을 제공하기 위해 2005 년에 처음 소개되었습니다.

Arduino가 도입되기 전에 임베디드 디자인은 복잡한 주제로 여겨졌 고 애호가 (또는 엔지니어)는 문제에 대한 작업 모델을 얻기 위해 전문가를 찾아야했습니다. 간단한 3D 프린터를 원한다면 호환되는 IDE가있는 수천 개의 컨트롤러가 있으므로 전문적인 도움을 받아야합니다. 그리고 애호가는 모든 마이크로 컨트롤러와 프로그래밍 방식에 대해 배울 수 없습니다. 이 상황은 보편적으로 받아 들여진 ARDUINO가 소개되었을 때 끝났습니다. 이를 통해 애호가 또는 엔지니어는 전문적인 도움 없이도 자신의 프로젝트를 설계하고 개발할 수 있습니다.

사용하기 쉬운 하드웨어와 소프트웨어를 기반으로 한 오픈 소스 전자 플랫폼이기 때문에 보편적으로 받아 들여지는 이유입니다. Arduino 보드는 센서의 빛, 버튼의 손가락과 같은 입력을 읽고이를 모터 활성화, LED 켜기 및 온라인 게시와 같은 프로그래밍 가능한 출력으로 전환 할 수 있습니다.

수년에 걸쳐 Arduino는 더욱 인기를 얻었으며 Raspberry PI, Panda 등과 같은 유사한 목적을 가진 많은 고급 보드가 개발되었습니다. Arduino는 일상적인 물체에서 복잡한 과학 기기에 이르기까지 수천 개의 프로젝트에서 두뇌로 사용됩니다. 전 세계의 학생, 애호가, 예술가, 프로그래머 및 전문가가이 오픈 소스 플랫폼을 중심으로 모여 많은 프로젝트를 개발하여 초보자와 전문가 모두에게 큰 도움이 될 수있는 엄청난 양의 지식을 축적했습니다.

축적 된 지식과 최근 IoT 도입으로 Arduino에 대한 과대 광고는 또 다른 진전을 이루어 엔지니어와 애호가에게 필요한 학습 도구가되었습니다. 이제 Arduino 보드는 IoT 애플리케이션, 웨어러블, 3D 프린팅, 임베디드 환경 및 마지막으로 PLC (Programmable Logic Controller) 와 같은 새로운 요구와 과제에 적응하기 위해 변경되기 시작했습니다 . 다음은이 문서에서, 우리는 약 배울 PLC 무엇 과 아두 이노가 PLC로 사용할 수있는 방법.

PLC (Programmable Logic Controller) 소개

먼저 PLC로 이동하기 전에 산업 자동화 라는 용어를 이해합시다. 우리 모두가 알다시피 산업에서 기계를 사용하는 것이 사람을 사용하는 것보다 비용 효율적입니다. 기계는 돈, 휴일 또는 휴식이 필요하지 않기 때문에 기계를 사람 대신 사용하면 산업이 문제없이 제품을 24 * 7 생산할 수 있습니다.. 이제 인간을 기계 또는 로봇 팔로 대체하는 이러한 설정을 산업 자동화 라고 합니다.

PLC 는 산업 자동화에 사용되는 기계를 작동하도록 특별히 설계된 컨트롤러 장치입니다. 극한의 온도, 습하고 습하고 먼지가 많은 환경과 같은 열악한 산업 환경에서 신뢰할 수 있도록 설계되었습니다. PLC 애플리케이션은 제조 공장의 조립 라인, 광석 가공 공장, 로봇 용접, CNC 조각 등에서 볼 수 있습니다.이 장비는 고효율 및 거친 환경을 위해 설계 되었기 때문에 설치 및 수리 비용이 많이 듭니다.

PLC (Programmable Logic Controller)는 가정의 개인용 컴퓨터와 유사한 많은 기능을 가지고 있습니다. 둘 다 전원 공급 장치, CPU (중앙 처리 장치), 입력 및 출력 (I / O) 포트, RAM 및 ROM 메모리, 제어 소프트웨어가 있습니다. 이 둘의 가장 큰 차이점은 PLC는 PC가 할 수없는 열악한 환경에서 개별적이고 연속적인 기능을 수행 할 수 있다는 것입니다. PLC와 마이크로 컨트롤러의 차이점을 읽고 마이크로 컨트롤러와의 비교 개요를 확인할 수도 있습니다.

고객의 요구 사항에 따라 시장에 다양한 유형의 PLC 가 있습니다. 많은 유형의 PLC가 존재하지만 사용자가 쉽게 선택할 수 있도록 특정 표준을 따릅니다.

PLC의 기본 기능

기본적인 PLC 작동을 이해하기 위해 아래와 같이 간단한 예를 가정 해 보겠습니다.

이 설정에서 처음 50 초 동안 전구를 켜고 이후 20 초 동안 전구를 끈 다음 회로의 스위치를 사용하여 루프를 계속 닫고 열어야한다고 가정 해 보겠습니다. 이것은 인간에게 간단하지만 매우 지루한 작업이며 매번 이러한 유형의 문제에 대한 타이머 릴레이를 구입하는 것은 비용이 많이 들지 않습니다. 이러한 모든 경우에 하나의 PLC를 사용하여 문제를 해결할 수 있습니다.

여기에서 스위치를 닫은 상태에서 PLC가 설정 루프에 연결되어있는 것을 볼 수 있습니다. 프로그래밍을 사용하여 회로의 PLC 타이머를 설정할 수 있습니다. 완료되면 PLC는 루프를 지속적으로 닫고 열 수 있으므로 사람의 개입이 필요하지 않습니다. PLC가 프로그램 실행을 시작하면 인터럽트가 주어질 때까지 중지되지 않습니다.

이것은 단순한 설정일 뿐이며 PLC는 PWM 제어, 감지 등과 같은 훨씬 더 크고 복잡한 프로세스를 제어 할 수 있습니다. PLC는 일반적으로 고객이 사용자 정의 할 수 있도록 고객을위한 방식으로 설계됩니다. 애플리케이션 및 필요에 따라 작동하는 PLC.

PLC 블록 다이어그램

이제 PLC에있는 중요한 모듈을 살펴 보겠습니다.

전원 공급 장치 모듈: 이 모듈은 어댑터와 같은 별도의 설정으로 배치되는 경우가 있으며 다른 경우에는 메인 PCB에서 직접 설계됩니다. 모듈의 기능은 전체 PLC (Programmable Logic Controller) 설정에 필요한 전원을 제공하는 것입니다. 모듈은 사용 가능한 AC 전원을 CPU 및 기타 모듈에 필요한 DC 전원으로 변환하는 변환기입니다. 일반적으로 PLC는 12V 및 24V 전원 레일에서 작동합니다.

중앙 처리 장치: 이 모듈은 전체 PLC 기능의 핵심이므로 가장 안전하게 보호됩니다. CPU 모듈은 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러, 프로그램 메모리, 플래시 메모리 및 RAMS 메모리로 구성됩니다. 플래시 메모리 또는 ROM 메모리는 운영 체제, 드라이버 및 응용 프로그램을 저장합니다. RAM은 마이크로 프로세서에서 데이터와 정보에 액세스하는 데 사용됩니다.

CPU의 기능은 메모리에 저장된 프로그램을 실행하고 작성된 명령에 따라 작동하는 것입니다. 따라서 기본적으로 CPU는 센서에서 처리 할 입력 데이터를 읽고 마지막으로 프로그램에 따라 적절한 응답을 보냅니다.

입력 및 출력 모듈: 입력 모듈은 CPU에 대한 다양한 센서와 키패드 사이의 링크를 설정하는 데 사용되며 출력 모듈 은 외부 세계에 대한 응답을 제공하기 위해 프로세서에서 사용됩니다.

프로그래밍 장치 모듈: 이 모듈은 PC와 PLC 간의 통신을 설정하는 데 사용됩니다. 기본 기능은 PLC의 마이크로 프로세서를 다시 프로그래밍하는 것입니다.

PLC (Programmable Logic Controller) 유형

PLC는 고정형 (또는 소형 PLC)과 모듈 형 PLC의 두 가지 유형으로 나뉩니다.

1. 소형 또는 고정형 PLC: 일반적으로 많은 산업 분야에서 널리 사용되는 저가형 PLC입니다. Compact PLC에는 고정 된 수의 I / O 모듈과 외부 I / O 카드가 있으며 더 복잡한 설정을 위해 나중에 확장 할 수 없습니다. 아래 그림에서 고정 PLC를 볼 수 있습니다.

2. 모듈 형 PLC: 모듈 형 PLC는 '모듈'을 병렬로 쌓아 여러 확장을 허용합니다. 모듈 형 PLC의 I / O 포트는 업계에서보다 복잡한 작업을 위해 증가 할 수 있습니다. 모듈 형 PLC는 또한 각 구성 요소가 서로 독립적이기 때문에 사용하기가 더 쉽습니다. 이 유형의 PLC는 많은 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

Arduino 대 PLC (프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러)

앞서 언급했듯이 PLC의 중요한 모듈은 PC (개인용 컴퓨터)와 유사하며 Arduino와 같은 단일 보드 컴퓨터와 훨씬 더 유사합니다. 따라서 내부적으로 특정 수준에서 PLC와 Arduino의 작동은 동일하며이 Arduino를 사용하여 PLC (Programmable Logic Controller)를 설계 할 수 있습니다. 아두 이노의 PLC는 이미 시장에 존재하는 기존 PLC에 비해 저렴 사용할 수 있습니다. 그래서 Arduino-PLC는 요즘 인기를 얻고 있으며 그 응용 프로그램은 앞으로 더 늘어날 것입니다. 이는 Arduino PLC와 기존 PLC 간의 특정 차이점이며 그중 몇 가지가 아래에 언급되어 있습니다.

Arduino PLC	PLC (프로그래머블 로직 컨트롤러)
PLC로 작동하는 데 필요한 외부 구성 요소	추가 외부 부품이 필요하지 않습니다.
보편적으로 허용	주로 산업 분야에서 홍보
저렴한 비용	고비용
Arduino 프로그램을 다시 작성하려면 기본 프로그래밍을 배워야합니다.	PLC 재 프로그래밍에 필요한 기본 작동 기술
재 프로그래밍은 상대적으로 어렵습니다	재 프로그래밍은 비교적 쉽습니다
만족스러운 성능	고성능
열악한 조건에서 작업 할 수 없음	열악한 조건에서 작업 가능
작고 작은	부피가 크고 무겁다
Stacking은 Arduino PLC의 PLC 작동을 추가하는 데 사용할 수 없습니다.	스태킹은 일반 PLC의 PLC 작동을 향상시키는 데 사용할 수 있습니다.
더 많은 커뮤니케이션 옵션	적은 커뮤니케이션 옵션
교체 및 수리 용이	교체 및 수리가 어려움
선택을위한 더 적은 옵션	다양한 선택 옵션

이제 현재 시장 에 나와있는 인기있는 Arduino 기반 PLC 에 대해 간단히 설명하겠습니다.

1. 산업용 실드 Arduino PLC

Industrial Shields 는 많은 산업 응용 분야에 Arduino 기반 PLC 차폐를 제공하는 인기있는 회사입니다. 널리 사용되는 방패는 아래에서 간략하게 설명합니다.

산업용 실드 ARDBOX:

ARDBOX는 중소 규모의 산업용 애플리케이션을 위해 설계된 Arduino 기반 PLC입니다. ARDBOX의 사진은 아래와 같습니다.

ARDBOX는 ARDUINO LEONARO를 기반으로 설계되었으므로 기본적으로 ARDBOX의 모든 기술 사양은 LEONARO 사양입니다. ARDBOX 의 기본 기능 및 기술 사양 은 다음과 같습니다.

입력 전압	12V 또는 24V
정격 전력	30Watt
최대 전류	1.5A
시계 속도	16MHz
크기	100x45x115mm
프로그래밍 언어	Arduino IDE.
플래시 메모리	32KB 중 4KB가 부트 로더에서 사용됨
SRAM	2.5KB
EEPROM	1KB
연락	I2C-USB-RS232-RS485-SPI-TTL
TOTAL 입력 포인트	10
총 출력 포인트	10
PWM 절연 출력	24Vdc까지 나는 최대: 70mA 갈바닉 절연 릴레이 용 다이오드 보호 정격 된 전압: 24Vdc

산업용 실드 M-Duino:

M-DUINO는 중소 규모 산업 애플리케이션을 위해 설계된 Arduino 기반 PLC입니다. PLC의 그림은 아래와 같습니다.

M-DUINO는 ARDUINO MEGA 보드를 기반으로 설계되었으므로 MEGA 보드의 모든 기술 사양은 M-DUINO 사양입니다. M-DUINO의 기본 기능 및 기술 사양은 다음과 같습니다.

입력 전압	12V 또는 24V
정격 전력	40Watt
최대 출력 전류	0.5A
시계 속도	16MHz
크기	101x119x70mm
프로그래밍 언어	Arduino IDE.
플래시 메모리	32KB 중 0.5KB가 부트 로더에서 사용됨
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
연락	I2C1 – 이더넷 포트 – USB – RS485 – SPI – (3x) Rx, Tx (Arduino 핀)
TOTAL 입력 포인트	13,26,36
총 출력 포인트	8,16,22
PWM 절연 출력	24Vdc (3,6,8) 나는 최대: 70mA

2. PLDuino Arduino PLC

PLDuino는 디지털 로거 의 오픈 소스 Arduino 기반 PLC (Programmable Logic Controller) 로 약 $ 150에 시판됩니다. 이 PLC는 Arduino Mega (ATmega2560)와 ESP8266 Wi-Fi 모듈 및 2.4 인치 TFT 터치 스크린을 결합하여 산업용 IoT 애플리케이션 및 기타 공장 로봇 애플리케이션에 적합합니다.

PLDuino는 간단한 USB 케이블을 사용하여 쉽게 프로그래밍 할 수 있으며, 널리 사용되는 Arduino IDE와 함께 Lua, GNU 또는 AVR Studio를 사용하여 PLDuino를 프로그래밍 할 수도 있습니다. PLDuino는 또한 초보자가 개발을 빠르게 시작할 수 있도록 데모 코드와 라이브러리를 제공합니다. 고급 사용자를 위해 PLDuino는 또한 커버를 열고 PLC 내부를 탐색하여 애플리케이션에 필요한 하드웨어를 사용자 정의 할 수 있도록했습니다. 전체 회로도 및 구성 요소 사양도 온라인으로 제공됩니다. PLDuino의 전체 사양은 아래 그림에 나와 있습니다.

3. Controllino Arduino PLC

Controllino는 산업화 된 Arduino에 불과합니다. Arduino 에코 시스템의 유연성과 오픈 소스 특성을 산업용 PLC의 안전성 및 신뢰성과 결합합니다.

이 회사는 3 개의 Arduino 보드를 기반으로 설계된 3 개의 모듈을 제공합니다.

Controllino MINI:

Arduino Uno 보드에서 설계되었습니다.

입력 전압	12V 또는 24V
작동 온도	5ºC에서 55ºC
최대 릴레이 전류	6A
시계 속도	16MHz
크기	36x90x60mm
프로그래밍 언어	Arduino IDE.
플래시 메모리	32KB 중 0.5KB가 부트 로더에서 사용됨
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
연락	I2C1 – USB – SPI
TOTAL 입력 포인트	8
총 출력 포인트	8

Controllino MAXI:

이것은 ATMEGA2560 Atmel 마이크로 컨트롤러 또는 Arduino Mega 보드 에서 설계되었습니다.

입력 전압	12V 또는 24V
작동 온도	0ºC에서 55ºC
최대 출력 릴레이 전류	6A
시계 속도	16MHz
크기	72x90x62mm
프로그래밍 언어	Arduino IDE
플래시 메모리	256KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
연락	I2C1, 이더넷 포트, USB, SPI
TOTAL 입력 포인트	12
총 출력 포인트	12, 릴레이 출력 -10

Controllino Mega:

Mega PLC는 ATMEGA2560 Atmel 마이크로 컨트롤러 또는 Arduino Mega 보드에서 설계되었습니다.

입력 전압	12V 또는 24V
작동 온도	0ºC에서 55ºC
최대 출력 릴레이 전류	6A
시계 속도	16MHz
크기	107x90x62mm
프로그래밍 언어	Arduino IDE
플래시 메모리	256KB
SRAM	8KB
EEPROM	4KB
연락	I2C1, 이더넷 포트, USB, SPI
TOTAL 입력 포인트	21
총 출력 포인트	24, 릴레이 출력 -16

Arduino PLC의 장점

저렴한 비용으로 구입할 수 있습니다.
Arduino IDE 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍 할 수 있습니다.
높은 호환성.
조정을위한 높은 공간.
기존 PLC에 비해 교체가 쉽습니다.

Arduino PLC의 단점

선택할 수있는 항목은 거의 없습니다.
대규모 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
기존 PLC에 비해 민감합니다.
더 많은 유지 보수가 필요합니다.
덜 전문적입니다.