- PLC（可编程逻辑控制器）简介
- PLC的基本功能
- PLC的方框图
- PLC（可编程逻辑控制器）的类型
- Arduino与PLC（可编程逻辑控制器）
- 1.工业盾牌Arduino PLC
- 2. PLDuino Arduino PLC
- 3. Controllino Arduino PLC
- Arduino PLC的优势
- Arduino PLC的缺点
Arduino于2005年首次推出，旨在为新手和专业人员提供一种低成本，简便的方法来创建使用传感器和执行器与环境互动的设备。
在引入Arduino之前，嵌入式设计被视为一个复杂的主题，而且爱好者（或工程师）必须找到专业人员来为他们的问题找到可行的模型。就像您想要一台简单的3D打印机一样，您必须获得专业的帮助，因为成千上万的控制器具有兼容的IDE。业余爱好者无法了解所有微控制器及其编程方式。当引入了普遍接受的ARDUINO时，这种情况就结束了。这样，爱好者或工程师就可以在没有太多专业帮助的情况下设计和开发自己的项目。
它之所以被广泛接受的原因是它是一个基于易于使用的硬件和软件的开源电子平台。 Arduino开发板能够读取诸如传感器上的光，手指上的手指之类的输入，并将其转换为可编程输出，例如激活电动机，打开LED并在线发布内容。
多年来，Arduino变得越来越流行，并且开发了许多具有类似用途的高级板，例如Raspberry PI，Panda等。Arduino被用作数千个项目的大脑，从日常对象到复杂的科学仪器。世界各地的学生，业余爱好者，艺术家，程序员和专业人士都聚集在这个开源平台上，并开发了许多项目，从而积累了令人难以置信的知识，对新手和专家都可以提供极大的帮助。
随着知识的积累和最近对物联网的介绍，对Arduino的炒作又向前迈进了一步，从而成为工程师和业余爱好者学习的必要工具。现在，Arduino开发板开始进行更改以适应诸如IoT应用程序，可穿戴式，3D打印，嵌入式环境以及最后的PLC（可编程逻辑控制器）等新的需求和挑战。在本文的此处，我们将学习什么是PLC以及如何将Arduino用作PLC。
PLC（可编程逻辑控制器）简介
首先，让我们在使用PLC之前先了解一下术语“工业自动化”。众所周知，在工业上使用机器比使用人工更具成本效益，因为机器不需要金钱，假期或休息时间，因此如果使用机器代替人工，则工业可以24 * 7生产产品。现在，这种用机器或机器人手臂代替人类的设置称为工业自动化。
PLC是专门设计用于操作用于工业自动化的机器的控制器单元。它们被设计为在恶劣的工业环境（例如极端温度，潮湿，潮湿，多尘的环境）下具有可靠性。在制造厂的装配线，矿石加工厂，机器人焊接，CNC雕刻等设备上都可以看到PLC的应用。由于该设备设计用于高效率和恶劣的环境，因此安装和维修成本很高。
PLC（可编程逻辑控制器）具有许多功能，类似于我们家里的个人计算机。它们都具有电源设备，CPU（中央处理单元），输入和输出（I / O）端口，RAM和ROM存储器以及控制软件。两者之间最大的区别是PLC可以在PC无法做到的恶劣环境中执行离散和连续的功能。您还可以阅读PLC和微控制器之间的差异，以大致了解其与微控制器的比较。
根据客户的需求，市场上有许多不同类型的PLC。尽管存在许多类型的PLC，但它们确实遵循某些标准，以便用户轻松选择。
PLC的基本功能
为了理解PLC的基本工作原理，让我们假设一个简单的示例，如下所示。
让我们说在这种设置中，我们必须在前五十秒打开灯泡，在接下来的二十秒关闭灯泡，然后我们必须使用电路中的开关来连续闭合和断开回路。对于人类而言，这是一个简单但非常繁琐的任务，并且每次为此类问题购买计时器继电器并不具有成本效益。在所有这些情况下，我们都可以使用单个PLC来解决问题。
在这里，您可以看到在设置循环中连接了PLC，同时保持开关闭合。我们可以使用编程为电路中的PLC设置计时器。完成后，PLC可以连续关闭和打开回路，从而无需人工干预。PLC一旦开始执行程序，就不会停止，直到给出中断为止。
这只是一个简单的设置，PLC能够控制更大，更复杂的过程，例如PWM控制，传感等。PLC通常以一种针对客户的方式设计，以便他/她能够自定义PLC的功能取决于应用程序和需求。
PLC的方框图
现在让我们看一下PLC中存在的重要模块。
电源模块：此模块有时像适配器一样作为单独的组件放置，在其他情况下，将直接在主PCB上设计。该模块的功能是为整个PLC（可编程逻辑控制器）设置提供所需的电源。该模块是将CPU和其他模块所需的可用交流电转换为直流电的转换器。通常，PLC在12V和24V电源轨上工作。
中央处理单元：该模块受保护最多，因为它是整个PLC的功能核心。CPU模块由微处理器或微控制器，程序存储器，闪存和RAMS存储器组成。闪存或ROM存储器存储操作系统，驱动程序和应用程序。RAM由微处理器用于访问数据和信息。
CPU的功能是执行存储在存储器中的程序，并根据书面指令执行操作。因此，基本上，CPU从传感器读取输入数据进行处理，最后根据程序发送适当的响应。
输入和输出模块：输入模块用于在各种传感器和小键盘之间建立到CPU的链接，输出模块由处理器用于向外界提供响应。
编程设备模块：此模块用于在PC和PLC之间建立通信。基本功能是对PLC的微处理器进行重新编程。
PLC（可编程逻辑控制器）的类型
PLC分为固定PLC（或紧凑型PLC）和模块化PLC两种。
1.紧凑型或固定式PLC：通常是在许多行业中流行的低端PLC。Compact PLC具有固定数量的I / O模块和外部I / O卡，以后无法对其进行扩展以进行更复杂的设置。您可以在下图中看到固定的PLC。
2.模块化PLC：模块化PLC通过并行堆叠“模块”来允许多个扩展。可以增加模块化PLC的I / O端口，以实现行业中更复杂的操作。模块化PLC也更易于使用，因为每个组件彼此独立。这种类型的PLC在许多行业中都很流行
Arduino与PLC（可编程逻辑控制器）
正如我们前面提到的，PLC的重要模块类似于PC（个人计算机），甚至更类似于Arduino等单板计算机。因此，在一定程度上，PLC和Arduino的内部工作是相同的，我们可以使用此Arduino设计PLC（可编程逻辑控制器）。在Arduino的PLC的是已经存在于市场上，可供便宜相对于传统的PLC。因此，Arduino-PLC如今变得越来越流行，并且其应用在将来会越来越多。这些是Arduino PLC与传统PLC之间的某些差异，下面将介绍其中一些。
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Arduino的PLC |
PLC（可编程逻辑控制器） |
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需要外部组件才能用作PLC |
不需要额外的外部组件 |
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普遍接受 |
主要在行业中推广 |
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低成本 |
高成本 |
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需要学习基础编程来重写Arduino程序 |
仅需基本操作技术即可对PLC重新编程 |
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重新编程比较困难 |
重新编程相对容易 |
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令人满意的表现 |
高性能 |
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无法在恶劣条件下工作 |
可以在恶劣条件下工作 |
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紧凑小巧 |
笨重 |
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堆栈不能用于促进Arduino PLC的PLC操作 |
堆叠可用于进一步推动普通PLC的PLC操作 |
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更多通讯选项 |
较少的通讯选项 |
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易于更换和维修 |
难以更换和维修 |
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较少的选择 |
许多选择 |
现在让我们简要讨论一下当前市场上流行的 基于Arduino的PLC。
1.工业盾牌Arduino PLC
Industrial Shields是一家颇受欢迎的公司，为许多工业应用提供基于Arduino的PLC屏蔽。下面简要讨论常用的防护罩。
工业屏蔽ARDBOX：
ARDBOX是基于Arduino的PLC，设计用于中小型工业应用。ARDBOX的图片如下所示。
ARDBOX是基于ARDUINO LEONARO设计的，因此，基本上，ARDBOX的所有技术规格都是LEONARO规格。ARDBOX的基本功能和技术规格如下。
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输入电压 |
12V或24V |
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额定功率 |
30瓦 |
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最大电流 |
1.5A |
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时钟速度 |
16兆赫 |
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尺寸 |
100x45x115毫米 |
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程式语言 |
Arduino IDE。 |
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快闪记忆体 |
32KB，其中4KB由引导程序使用 |
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SRAM |
2.5KB |
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EEPROM |
1KB |
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通讯技术 |
I2C-USB-RS232-RS485-SPI-TTL |
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总输入点 |
10 |
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总计输出点 |
10 |
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PWM隔离输出 |
至24Vdc 最大电流：70 mA 电流隔离 二极管保护继电器 额定电压：24Vdc |
工业盾牌M-Duino：
M-DUINO是基于Arduino的PLC，专为中小型工业应用而设计。PLC的图片如下所示。
M-DUINO是基于ARDUINO MEGA板设计的，因此MEGA板的所有技术规格均为M-DUINO规格。M-DUINO的基本功能和技术规格如下。
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输入电压 |
12V或24V |
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额定功率 |
40瓦 |
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最大输出电流 |
0.5A |
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时钟速度 |
16兆赫 |
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尺寸 |
101x119x70mm |
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程式语言 |
Arduino IDE。 |
|
快闪记忆体 |
32KB，其中0.5KB由引导加载程序使用 |
|
SRAM |
2KB |
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EEPROM |
1KB |
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通讯技术 |
I2C1 –以太网端口– USB – RS485 – SPI – （3个）Rx，Tx（Arduino引脚） |
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总输入点 |
13,26,36 |
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总计输出点 |
8,16,22 |
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PWM隔离输出 |
24Vdc（3,6,8） 最大电流：70 mA |
2. PLDuino Arduino PLC
PLDuino是Digital Loggers提供的基于Arduino的开源可编程逻辑控制器（PLC），市场上的售价约为150美元。该PLC结合了Arduino Mega（ATmega2560）和ESP8266 Wi-Fi模块和2.4英寸TFT触摸屏，使其适用于工业IoT应用和其他工厂机器人应用。
PLDuino可以使用简单的USB电缆轻松编程，并且可以与流行的Arduino IDE一起使用Lua，GNU甚至AVR Studio进行编程。PLDuino还提供了演示代码和库，以帮助初学者快速开始开发。对于高级用户，PLDuino还可以弹出盖子并在PLC内部进行浏览，以便根据其应用程序的需要定制硬件，还可以在线获取完整的原理图和组件规格。下图显示了PLDuino的完整规格
3. Controllino Arduino PLC
Controllino只是工业化的Arduino。它结合了Arduino生态系统的灵活性和开源特性以及工业级PLC的安全性和可靠性。
该公司提供了三个基于三个Arduino板设计的模块。
Controllino MINI：
它是在Arduino Uno板上设计的。
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输入电压 |
12V或24V |
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工作温度 |
5ºC至55ºC |
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最大继电器电流 |
6A |
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时钟速度 |
16兆赫 |
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尺寸 |
36x90x60毫米 |
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程式语言 |
Arduino IDE。 |
|
快闪记忆体 |
32KB，其中0.5KB由引导加载程序使用 |
|
SRAM |
2KB |
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EEPROM |
1KB |
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通讯技术 |
I2C1 – USB – SPI |
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总输入点 |
8 |
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总计输出点 |
8 |
Controllino MAXI：
这是在ATMEGA2560 Atmel微控制器或Arduino Mega板上设计的。
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输入电压 |
12V或24V |
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工作温度 |
0ºC至55ºC |
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最大输出继电器电流 |
6A |
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时钟速度 |
16兆赫 |
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尺寸 |
72x90x62毫米 |
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程式语言 |
Arduino IDE |
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快闪记忆体 |
256KB |
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SRAM |
8KB |
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EEPROM |
4KB |
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通讯技术 |
I2C1，以太网端口，USB，SPI |
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总输入点 |
12 |
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总计输出点 |
12，继电器输出10 |
Controllino Mega：
Mega PLC是在ATMEGA2560 Atmel微控制器或Arduino Mega板上设计的。
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输入电压 |
12V或24V |
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工作温度 |
0ºC至55ºC |
|
最大输出继电器电流 |
6A |
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时钟速度 |
16兆赫 |
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尺寸 |
107x90x62mm |
|
程式语言 |
Arduino IDE |
|
快闪记忆体 |
256KB |
|
SRAM |
8KB |
|
EEPROM |
4KB |
|
通讯技术 |
I2C1，以太网端口，USB，SPI |
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总输入点 |
21 |
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总计输出点 |
24，继电器输出16 |
Arduino PLC的优势
- 可以低成本购买。
- 可以使用Arduino IDE软件进行编程。
- 高兼容性。
- 调整的余地很大。
- 与传统PLC相比，易于更换。
Arduino PLC的缺点
- 很少有可供选择的选择。
- 不适合大规模应用。
- 与传统PLC相比，灵敏度更高。
- 需要更多维护。
- 不太专业。