¿Por qué usar PLC en lugar de microcontrolador?

¿Por qué todos usan PLC en entornos industriales, en lugar de una solución basada en microcontrolador?

Para una tarea más larga, el programa PLC es tan complicado como un programa de microcontrolador.

Una solución basada en microcontrolador puede ser más personalizable y de menor precio.

Creo que un factor importante es la gente. Los ingenieros que pueden diseñar un microcontrolador para operar una fábrica están ocupados haciendo lotes de dispositivos pequeños. Los ingenieros que trabajan en PLC de marca utilizan paquetes de software estándar, no tienen que lidiar con la programación de nivel inferior, la mayoría de los problemas que encuentran que alguien más ya ha resuelto con ese hardware (comunicaciones a dispositivos extraños, problemas de E / S, PID). Además, los ingenieros son intercambiables, con una buena especificación o código que comenta que no necesita el ingeniero que construyó un sistema allí cuando necesita cambiar el código.

También es un poco como preguntar por qué alguien compraría una PC cuando podría construir la suya.

El mayor costo de los PLC se compensa con las pruebas (a menudo en entornos desagradables) a los que se envían (o deberían). ¿Podría diseñar un sistema de microcontrolador personalizado? Sí, pero probablemente deba certificarlo.

La personalización no es realmente un problema importante cuando se tiene una gran planta llena de equipos; de hecho, quieres lo contrario, quieres que las cosas estén lo más estandarizadas posible.

Además, la lógica de escalera ya está bastante estandarizada, a excepción de las características específicas del proveedor, que hacen que el software de depuración / portabilidad entre PLC sea una tarea más simple de lo que es portar entre diferentes microcontroladores.

El problema ambiental (aislamiento físico, eléctrico, EMI, etc.) es enorme y ya ha sido cubierto por otras respuestas.

También debe considerar cómo los PLC le brindan un entorno muy determinista. Son bien entendidos y han estado vigentes desde la década de 1970.

Usted sabe cuánto tiempo tomará cada renglón y tiene garantizado el comportamiento en función de los parámetros de entrada conocidos. Con la programación pura de microcontroladores, puede ser complicado descubrir exactamente cómo un cambio en una función afectará todo el funcionamiento del programa.

La lógica de escalera es fácil de entender y programar para el control de la máquina. Tenemos electricistas que los programan sin ninguna participación de la ingeniería. Pueden solucionar fácilmente los sistemas eléctricos de la línea por sí mismos y realizar las reparaciones adecuadas. También pueden escribir sus propios programas y hacer modificaciones a los existentes. El entorno de depuración es mucho mejor (y quiero decir, MUCHO) mejor de lo que normalmente se puede lograr con micros integrados.

Con los sistemas de seguridad se vuelve aún más importante usar PLC de seguridad y sus capacidades redundantes y perros guardianes para garantizar la funcionalidad adecuada.

Usted sabe que tiene algunos PLC en el rango de $ 100 / ea: Controladores lógicos programables (PLC) de la serie CLICK® (Micro Brick apilable) y muchos en el rango de $ 500 con IO limitado.

Hay algunos módulos que son básicamente paquetes industrializados de "microcontroladores". Por ejemplo, la mayoría de los controladores de temperatura PID pueden considerarse como tales.

Dicho todo esto, puede comenzar a ver lugares en la industria en los que las computadoras con SO en tiempo real se encargan directamente de las tareas de control y el control de la máquina. Esto continuará creciendo especialmente con IO en red.

No todos los que trabajan con PLC son expertos en electrónica.

Comencé a hacer PLC como un tipo de proceso puro. No podía usar un multímetro, realmente no entendía la diferencia entre voltaje y corriente. Había hecho algo de C en una clase universitaria, pero eso fue todo.

Los lenguajes de alto nivel son masivos. Pude aprender básicamente todo el conjunto de instrucciones de un PLC en un par de semanas de entrenamiento, y eso fue suficiente para la programación básica del PLC. Nunca tuve que preocuparme por las bibliotecas, el manejo de E / S, la asignación de memoria, ninguna de esas cosas.

Y como se mencionó anteriormente, las aplicaciones de seguridad. No confiaría en el microcontrolador de fabricación casera de nadie por el que reclaman una calificación SIL-3.

Piense en los usuarios finales: un PLC es más amigable para una persona con un fondo EE claro. Más fácil de usar, más fácil de mantener y un PLC proporciona un control de automatización de fábrica de alto nivel. Piense en una planta enorme que necesita 10,000 funciones diferentes, no puede construirlas todas, el tiempo / costo es enorme en comparación con el uso de COTS (barato en el estante).

Si eres un verdadero EE, no aceptes ese trabajo, es un trabajo aburrido y de baja tecnología. El trabajo de un EE real es usar una MCU para crear una caja de PLC para que otros chicos jueguen.

Otro factor que aún no se menciona es que algunos proveedores de PLC han invertido un esfuerzo considerable para demostrar que se puede confiar en que sus sistemas se comportarán según lo especificado, incluso en presencia de varios tipos de adversidades (en presencia de adversidades que imposibilitarían el funcionamiento normal, el dispositivo puede depender del disparador de una salida de falla o hacer que otras salidas entren en una condición de seguridad). Si bien sería posible programar muchos tipos de microcontroladores para proporcionar tal robustez incluso en presencia de fallas que podrían voltear uno o más bits de registro durante la operación (por ejemplo, realizando cálculos redundantes usando diferentes fórmulas, de modo que se requeriría una coincidencia extrema para fallar ambos conjuntos de cálculos de manera que se obtengan resultados consistentes) el esfuerzo requerido para escribir y validar dicho software sería enorme en relación con la complejidad de lo que realmente hizo el software. Es mucho más fácil usar un PLC que tenga tales características de seguridad diseñadas.

En mi experiencia, he visto microcontroladores y PLC utilizados en entornos industriales.

El factor determinante es "¿Quién va a apoyar / mantener / modificar el equipo después de su puesta en servicio?"

En entornos industriales, se dedica más tiempo a leer (vea la búsqueda de fallas) que a lo que se dedica a escribirlo. Esto no significa que esté tratando de encontrar problemas en el código, sino que lo esté utilizando para ayudar a diagnosticar problemas en el campo. A menudo, las personas que deben realizar tales averiguaciones son electricistas, que se sienten más cómodos leyendo esquemas eléctricos que códigos en un formato de texto (de ahí la popularidad de los "lenguajes de programación" de tipo gráfico, como la lógica de escalera). En sitios más grandes, con ingenieros de automatización dedicados, esto se vuelve menos importante.

Estrechamente relacionado con lo anterior están los problemas de inercia histórica para una solución particular. Los antecedentes técnicos del personal y la experiencia previa con hardware / proveedores conducen a requisitos previos para proyectos que generalmente se organizan en torno a líneas como ("ya usamos el proveedor X y tenemos repuestos a mano; cualquier cosa implementada en el futuro debe usar X-YZ ").

También relacionado, y cada vez más problemático en los últimos años, está "Cómo se va a comunicar este equipo con el resto de mi equipo / fábrica / sitio / empresa". Esto generalmente se resuelve previamente para los PLC y es un problema mayor para las soluciones de microcontroladores de bajo volumen.

He visto microcontroladores implementados donde se justificaba una solución muy personalizada (pero luego, por lo general, solo se implementa como un proyecto de proveedor y es compatible con el proveedor). Las razones normalmente están relacionadas con la velocidad de ejecución o la necesidad de tener el hardware y el código muy cerca (sin posibilidad de demoras en la comunicación y el requisito de separar el proceso crítico de otro código no relacionado)

El microcontrolador es un dispositivo, el PLC es un equipo. Use el microcontrolador "en los extremos" si es un aficionado imprudente o si es un fabricante de un producto en masa. Para soluciones industriales personalizadas, PLC es la única opción.

Ambos pueden lograr el mismo objetivo. Si bien un sistema controlado por microcontrolador puede ser más barato, la programación en código C es una tarea enorme. Ser competente en los lenguajes C implica toneladas de capacitación.

Dicho esto, hay un área donde trabajo que utiliza MCU para comunicarse con un programa C ++ para rastrear y regular la corriente y el voltaje de los grandes circuitos de carga del rectificador para baterías industriales (baterías de más de 200 AH). Hay aproximadamente 100 rectificadores. Encontrar el viejo AD-DA con el controlador STD y la tarjeta de retransmisión es casi imposible. Una vez que estas tablas se ponen mal, eso es todo.

Es por eso que actualmente estamos en el proceso de actualizar todo a la línea allen bradley de línea compacta o control logix de PLC. ¿Son caros? Si. ¿Es costoso contratar a un programador que sepa C ++? Si. Usando RS Linx / Logix, varias personas que ya están preparadas para la compañía pueden escribir / editar programas usando ese software. Combine eso con la cantidad de soporte y expansión, puede ser más rápido y más rentable usar PLC.

Otro factor que vale la pena mencionar es el ciclo de vida del producto. Por lo general, el soporte para PLC está disponible durante muchos años. Todavía estoy apoyando algunos PLCs de Texas Instruments de 1985 y 1987. Fueron bien construidos y extremadamente confiables. Los repuestos están disponibles en los centros de reparación industrial o en eBay en esta etapa y tienen altos precios.

Intente encontrar chips de reemplazo, tableros y cosas para ejecutar su (inserte el micro favorito) dentro de 30 años.

Me gustan las respuestas anteriores y pensé que debería contribuir también. PLC vs Micro Controller también tiene mucho que ver con la escala y el costo. Por ejemplo, puede programar muy rápidamente una lavadora con un PLC. Pero entonces su lavadora costaría 3 veces más que para compensar el precio del PLC. Por lo tanto, diseña un microcontrolador con un solo programa que se replicará 100,000 veces. El costo de la ingeniería para eso es alto, pero más de 100,000 unidades es muy bajo con un costo final bajo para el equipo.

Alternativamente, también puede programar una planta de energía completa en un microcontrolador. Sin embargo, (junto con muchas de las respuestas anteriores), probablemente pasará 20 veces más tiempo programándolo, y otro 20 veces más tiempo depurándolo: menor costo de hardware, sí, pero los ingenieros son caros, especialmente buenos. O podría usar un PLC con un costo de hardware más alto, pero el tiempo de programación es mucho menor, lo que resulta en un costo de ingeniería más bajo.

También tenga en cuenta que no quisiera ser una persona que tuviera que programar BACnet, Modbus, CIP y un controlador Ethernet HMI en un Microcontrolador. Plcs puede hacer eso con algunas tarjetas adicionales y un par de horas de configuración.

Entre las otras grandes respuestas, en una palabra: estandarización.

Hardware estándar, comunicación estándar, IDE de desarrollo estándar, lenguajes estándar.

Las diferentes marcas ofrecen diferentes sabores, pero en general, una vez que ha aprendido una marca de PLC, cambiar de marca es más una carga de licencias que una tecnología.

Para el estándar de programación y parámetros eléctricos, es apropiado usar PLC en lugar de microcontrolador.

Los microcontroladores se usan cuando se trata de productos, especialmente de baja potencia y de pequeño tamaño, como los de automóviles y para uso médico. No usas PLC allí.

Pero cuando se trata de máquinas como placas, cortes, etc., se puede usar fácilmente el PLC.

Además, los PLC son aplicaciones estandarizadas de chips integrados.

El lenguaje de programación para plc es muy fácil y fácil de usar, los puertos de expansión utilizados en el plc también son más comparados con el microcontrolador, y principalmente "en el microcontrolador si algún pin daña, entonces es más difícil de solucionar" por todas estas razones. Las industrias utilizarán PLC en lugar del microcontrolador. Hay algo más, pero estos son los principales problemas que enfrentan en la industria

He construido y usado PLC a lo largo de los años. Sugiero que hay una convergencia en el mercado, con micros similares a PLC WiFi que ahora cuestan $ 49 y se venden como hotcakes.

Los fabricantes de PLC sienten la presión de los precios.

Los PLCS más nuevos y rentables como el logotipo de Siemens pueden ser más adecuados para aplicaciones simples.

Solo están llegando al mercado los PLC que usan Arduino en lugar de la lógica de escalera. Un montón de dinero por el dinero allí. Buscar kickstarter para PLC

-Martín

La respuesta simple es usar siempre PLC. . . . Pero si el PLC no es factible debido a factores como el costo, el tamaño o la complejidad de la Aplicación solo entonces deberíamos optar por el Microcontrolador porque el PLC es más resistente, es para entornos industriales (lo que implica mucha vibración mecánica, alta temperatura, polvo , picos eléctricos, etc.), se ha probado su fiabilidad, utiliza métodos de programación estándar que permiten a los ingenieros con menos habilidades realizar cambios, etc.