El advenimiento de Arduino y las puntuaciones de otros tableros basados en microcontroladores en los últimos tiempos ha aumentado el interés en los sistemas integrados, abriendo el mundo de los microcontroladores a un gran número. Esto no solo ha aumentado el número de usuarios de microcontroladores, sino que también ha aumentado el alcance y las aplicaciones en las que se utilizan.

Controlador lógico programable PLC

Un controlador lógico programable (PLC) es simplemente un dispositivo de computación de propósito especial diseñado para uso en sistemas de control industrial y otros sistemas donde la confiabilidad del sistema es alta.

Inicialmente, se desarrollaron para reemplazar los relés, secuencias y temporizadores cableados utilizados en el proceso de fabricación por la industria de la automatización, pero hoy en día se han escalado y están siendo utilizados por todo tipo de procesos de fabricación, incluidas líneas basadas en robots. En estos días, es probable que no haya una sola fábrica en el mundo que no tenga una máquina o equipo funcionando en PLCs. El motivo principal de su amplia adopción y uso se puede encontrar profundamente arraigado en su robustez y capacidad para soportar el manejo y el entorno rudo asociado con la fabricación de pisos. También son un buen ejemplo de sistemas operativos en tiempo real, ya que tienen una gran capacidad para producir salidas a entradas específicas en un período de tiempo muy corto, lo cual es un requisito clave para la configuración industrial pues un segundo retraso podría interrumpir toda la operación.

Microcontroladores

Por otro lado, los microcontroladores son pequeños dispositivos informáticos en un solo chip que contienen uno o más núcleos de procesamiento, con dispositivos de memoria integrados junto con puertos programables de entrada y salida (E / S) para fines generales y especiales. Se utilizan en todo tipo de dispositivos del día a día, especialmente en aplicaciones donde solo es necesario realizar tareas repetitivas específicas. Por lo general, están vacíos y no se pueden usar como dispositivos independientes sin las conexiones necesarias. A diferencia de los PLC, no tienen interfaces como la pantalla y los conmutadores integrados, ya que generalmente solo tienen GPIO a los que se pueden conectar estos componentes.

1. la arquitectura

Arquitectura de PLCs:

Los PLC generalmente se pueden denominar microcontroladores de alto nivel. Están esencialmente compuestos por un módulo de procesador, la fuente de alimentación y los módulos de E / S. El módulo del procesador consta de la unidad central de procesamiento (CPU) y la memoria. Además de un microprocesador, la CPU también contiene al menos una interfaz a través de la cual se puede programar (USB, Ethernet o RS232) junto con las redes de comunicación. La fuente de alimentación suele ser un módulo separado, y los módulos de E / S están separados del procesador. Los tipos de módulos de E / S incluyen módulos discretos (encendido / apagado), analógicos (variables continuas) y especiales como control de movimiento o contadores de alta velocidad. Los dispositivos de campo están conectados a los módulos de E / S.

Dependiendo de la cantidad de módulos de E / S que posea el PLC, pueden estar en el mismo gabinete que el PLC o en un gabinete separado. Ciertos PLC pequeños, llamados nano / micro PLC, generalmente tienen todas sus partes, incluida la alimentación, el procesador, etc., en el mismo gabinete.

Arquitectura del microcontrolador

La arquitectura de PLC descrita anteriormente es algo similar a los microcontroladores en términos de constituyentes, pero el microcontrolador implementa todo en un solo chip, desde la CPU hasta los puertos de E / S y las interfaces necesarias para la comunicación con el mundo exterior.

Al igual que el microcontrolador tiene una arquitectura diversa, desde la arquitectura AVR a la arquitectura 8051, los PLC también tienen variaciones en su diseño que admiten la configuración y el deseo de un fabricante en particular, pero en general, todos se adhieren al estándar de la industria (IEC 61131-3) para PLC. . Este estándar fomenta la interoperabilidad entre módulos y partes.

2. Interfaces

PLC:

Los PLC están diseñados de manera estándar para interactuar con sensores de grado industrial, actuadores y módulos de comunicación y, por lo tanto, reciben valores de corriente y voltaje que a menudo son incompatibles con los microcontroladores sin hardware adicional.

Suelen utilizar Ethernet y varias variaciones de la serie RS-serial como RS-232, RS-485 para la comunicación. La llegada de la IoT hoy en día, está creando un aumento en la cantidad de dispositivos PLC conectados capaces de transmitir datos a través de interfaces de comunicación inalámbricas.

Como se mencionó anteriormente, vienen en diferentes tamaños, desde dispositivos pequeños (con pocos pines / módulos de E / S), que se denominan bloques de construcción, a grandes PLC gigantes montados en bastidores con cientos de E / S.

Microcontroladores:

También tienen sensores, actuadores y módulos diseñados para satisfacer sus necesidades específicas que pueden ser difíciles de conectar con un PLC. Sin embargo, generalmente están diseñados para manejar el procesamiento de solo unos 100 IO. Si bien se pueden explorar varias técnicas para aumentar las IO del microcontrolador, esto todavía es posible con PLC y, por lo tanto, no es exclusivo de los microcontroladores, además del hecho de que aumenta todo el presupuesto del proyecto.

3. Rendimiento, robustez y fiabilidad.

PLC:

Este es, con mucho, el punto en el que el PLC se distingue más. Como se mencionó inicialmente, el PLC se diseñó para su uso en configuraciones industriales y, por lo tanto, se fortaleció para poder soportar varias condiciones adversas asociadas con ese entorno, como rangos de temperaturas extremas, ruido eléctrico, manejo brusco y gran cantidad de vibraciones. Los PLC también son un buen ejemplo de sistema operativo en tiempo real debido a su capacidad para producir salidas en el menor tiempo posible después de evaluar una entrada. Esto es muy importante en el sistema industrial, ya que la sincronización es una gran parte de la planta / proceso de fabricación.

Microcontroladores:

Son menos resistentes. Por diseño, no fueron diseñados para funcionar como dispositivos independientes como PLC. Fueron diseñados para ser integrados en un sistema. Esto proporciona una explicación para su apariencia menos robusta en comparación con los PLC. Por estos motivos, los microcontroladores pueden fallar cuando se implementan en ciertos escenarios, ya que los chips son frágiles y pueden dañarse fácilmente.

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