هیچ محصولی در سبد خرید نیست.
تفاوت PLC و میکروکنترلر
در این مقاله می خواهیم به تفاوت PLC و میکروکنترلر بپردازیم اتوماسیون صنعتی به مجموعه‌ای از تکنولوژی‌ها و سیستم‌ها اطلاق می‌شود که با استفاده از دستگاه‌های مختلف، فرآیندهای تولیدی و ماشین‌آلات صنعتی را به‌طور خودکار و بدون دخالت انسان کنترل می‌کنند. این فرآیندها می‌توانند شامل کنترل موتورهای برقی، تنظیم دما، فشار، و حتی کنترل مراحل مختلف تولید یک محصول باشند. اتوماسیون صنعتی باعث افزایش بهره وری، کاهش خطاهای انسانی، و بهبود کیفیت محصولات می‌شود. در این حوزه، سیستم‌های متنوعی مانند پی ال سی ها و میکروکنترلرها برای انجام وظایف کنترلی و نظارتی به کار می‌روند. دو مورد از پرکاربردترین سیستم‌های کنترلی، PLC (Programmable Logic Controller) و میکروکنترلرها هستند. هر یک از این دو تکنولوژی کاربردهای خاص خود را دارند و انتخاب میان آنها بستگی به شرایط و نیازهای خاص پروژه دارد. در این مقاله، به بررسی کامل هر یک از این دو سیستم، ویژگی‌ها، مزایا، معایب و تفاوت‌های آنها خواهیم پرداخت.
PLC چیست ؟
پی‌ال‌سی‌ها، که به اختصار به آنها کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر گفته می‌شود، سیستم‌های پیچیده‌ای هستند که به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای مختلف تولید و ماشین‌آلات استفاده می‌شوند. یکی از ویژگی‌های برجسته پی‌ال‌سی‌ها این است که برنامه‌ریزی آنها به‌صورت انعطاف‌پذیر و قابل تغییر است. این ویژگی به مهندسان امکان می‌دهد که بدون نیاز به تغییر سخت‌افزار، تنها با تغییر در نرم‌افزار، فرآیندهای مختلف را مدیریت کنند.
پی‌ال‌سی‌ها در انواع مختلف طراحی شده‌اند تا نیازهای مختلف صنایع را برآورده کنند. در این قسمت به معرفی انواع PLC خواهیم پرداخت.
پی‌ال‌سی (PLC) یا کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است که برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی مختلف به کار می‌رود. این دستگاه‌ها معمولاً در محیط‌های صنعتی به‌کار می‌روند و برای انجام وظایف کنترلی در دستگاه‌های مختلف، از جمله ماشین‌آلات، خطوط تولید، و تجهیزات اتوماسیونی طراحی شده‌اند.
پی‌ال‌سی‌ها قادرند ورودی‌های دیجیتال و آنالوگ را از دستگاه‌های مختلف مانند سنسورها و سوییچ‌ها دریافت کنند و پس از پردازش این داده‌ها، خروجی‌های مورد نظر را برای فعال کردن ماشین‌آلات، موتورها، یا دیگر اجزای صنعتی ارسال کنند.
انواع PLC
در مجموع، پی‌ال‌سی‌ها به چند دسته مختلف تقسیم می‌شوند که بر اساس ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود انتخاب می‌شوند:
PLCهای مدولار (Modular PLCs): این نوع PLCها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توان ماژول‌های مختلف را به آنها اضافه کرد. این ماژول‌ها می‌توانند شامل ورودی/خروجی‌ها، پردازنده‌های اضافی، و ماژول‌های ارتباطی باشند. PLCهای مدولار برای پروژه‌های پیچیده و بزرگ که نیاز به گسترش و توسعه دارند، ایده‌آل هستند.
PLCهای کامپکت (Compact PLCs): این نوع PLCها تمامی اجزای اصلی خود را در یک بدنه یکپارچه قرار می‌دهند. این مدل‌ها برای کاربردهای کوچک‌تر و سیستم‌هایی که نیازی به گسترش زیاد ندارند مناسب هستند. پی‌ال‌سی‌های کامپکت معمولاً دارای قیمت پایین‌تر و نصب آسان‌تر هستند.
PLCهای ریز (Micro PLCs): این نوع PLCها نسخه‌ای کوچک‌شده از مدل‌های کامپکت هستند که برای پروژه‌های کوچک و سیستم‌های با نیاز به ورودی/خروجی محدود مناسب‌اند. آنها معمولاً دارای محدودیت در تعداد ورودی و خروجی‌ها هستند، اما در عین حال همچنان انعطاف‌پذیری قابل قبولی دارند. یک PLC به طور کلی از اجزای زیر تشکیل می‌شود:
واحد پردازش مرکزی (CPU): پردازش دستورات و منطق برنامه‌ریزی شده
مدخل‌ها و خروجی‌ها: دریافت سیگنال‌ها از دستگاه‌ها و ارسال سیگنال‌ها به آنها
حافظه: برای ذخیره برنامه‌ها و داده‌ها
منبع تغذیه: تأمین انرژی لازم برای عملکرد PLC
عملکرد PLC
پی‌ال‌سی‌ها معمولاً به زبان‌های برنامه‌نویسی خاص مانند زبان برنامه‌نویسی شبکه‌ای (Ladder Logic)، زبان برنامه‌نویسی بلاک دیاگرام، یا زبان دستوراتی (Structured Text) برنامه‌نویسی می‌شوند. این زبان‌ها برای استفاده آسان در صنایع طراحی شده‌اند و امکان نوشتن برنامه‌های پیچیده کنترل در محیط‌های صنعتی را فراهم می‌آورند.
میکروکنترلر چیست؟
میکروکنترلرها واحدهای پردازشگری کوچک و قوی هستند که به طور گسترده در سیستم‌های الکترونیکی و اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شوند. این تراشه‌ها شامل یک پردازنده مرکزی (CPU)، حافظه، و ورودی/خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ می‌باشند. به‌طور کلی، میکروکنترلرها برای انجام وظایف مشخص و دقیق طراحی شده‌اند و می‌توانند عملیات پیچیده‌ای را در سیستم‌های کوچک و بزرگ مدیریت کنند.
میکروکنترلرها به‌ویژه در دستگاه‌های مصرفی مانند ماشین‌های لباسشویی، دستگاه‌های پزشکی، تجهیزات صوتی و تصویری، و دستگاه‌های خودکار صنعتی کاربرد دارند. آنها با حجم کم و هزینه پایین می‌توانند عملکردهای مختلفی را انجام دهند که در پی‌ال‌سی‌ها به‌طور معمول ممکن است نیاز به سیستم‌های پیچیده‌تری باشد.
میکروکنترلرها واحدهای پردازشگری هستند که از یک تراشه کوچک شامل CPU، حافظه و ورودی/خروجی‌های دیجیتال تشکیل شده‌اند. این تراشه‌ها در بسیاری از تجهیزات مصرفی، ماشین‌آلات، دستگاه‌های الکترونیکی و سیستم‌های اتوماسیون استفاده می‌شوند.
عملکرد میکروکنترلر
عملکرد میکروکنترلر بستگی به نحوه برنامه‌ریزی آن دارد. میکروکنترلرها معمولاً با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی سطح پایین مانند C و Assembly یا زبان‌های سطح بالاتر مانند Python برنامه‌ریزی می‌شوند. این زبان‌ها به مهندسان این امکان را می‌دهند که دستورات پیچیده‌ای را برای اجرای عملکردهای مختلف سیستم بنویسند. میکروکنترلرها به دلیل ساختار ساده خود، می‌توانند به راحتی در سیستم‌های مختلفی مانند دستگاه‌های خودکار صنعتی، سیستم‌های نظارتی، دستگاه‌های پزشکی و غیره به کار روند.
یک میکروکنترلر از طریق برنامه‌نویسی می‌تواند سیگنال‌های ورودی را دریافت و پردازش کرده و خروجی‌های مورد نیاز را کنترل کند. این پردازش‌ها معمولاً شامل تحلیل داده‌های ورودی از سنسورها، انجام عملیات‌های منطقی و ریاضی، و سپس فعال کردن یا تغییر وضعیت اجزای خروجی مانند موتورهای الکتریکی، نمایشگرها و دیگر عملگرها است. این سیستم‌ها معمولاً برای انجام وظایف خاص در پروژه‌های کوچک و بزرگ در صنایع مختلف استفاده می‌شوند.
تفاوت PLC و میکروکنترلر
درک تفاوت‌های بین تفاوت PLC و میکروکنترلر برای انتخاب بهترین گزینه در اتوماسیون صنعتی اهمیت زیادی دارد. در ادامه، به بررسی این تفاوت‌ها خواهیم پرداخت.
1. محیط استفاده
PLCها عمدتاً برای محیط‌های صنعتی طراحی شده‌اند. آنها مقاوم به شرایط سخت مانند دماهای بالا، لرزش، رطوبت و نویز الکتریکی هستند. در مقابل، میکروکنترلرها معمولاً برای کاربردهای خاص در دستگاه‌های الکترونیکی کوچک یا پروژه‌های خاص طراحی می‌شوند و معمولاً مقاومت کمتری در برابر شرایط سخت محیطی دارند.
2. قابلیت گسترش
یکی از مزایای اصلی PLCها قابلیت گسترش است. این به این معناست که می‌توان پی‌ال‌سی‌ها را با افزودن ماژول‌های اضافی گسترش داد. به عبارت دیگر، اگر در ابتدا تعداد ورودی/خروجی یا نیاز به ویژگی‌های خاصی مثل ارتباط با شبکه‌های دیگر وجود نداشته باشد، می‌توان به راحتی پی‌ال‌سی را ارتقا داد و به آن ماژول‌های جدید اضافه کرد. این ماژول‌ها می‌توانند شامل ورودی/خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ بیشتر، ماژول‌های پردازشی اضافی، یا حتی ماژول‌های ارتباطی برای ارتباط با دیگر سیستم‌ها و شبکه‌های صنعتی مانند Modbus یا Profibus باشند. این ویژگی قابلیت انعطاف بالایی را فراهم می‌آورد که به پی‌ال‌سی اجازه می‌دهد با تغییر نیازهای فرآیند صنعتی، به سرعت خود را تطبیق دهد. در مقابل، میکروکنترلرها معمولاً قابلیت گسترش کمتری دارند و این به این معناست که آنها بیشتر برای پروژه‌های خاص و محدود که به ویژگی‌های خاص نیاز دارند طراحی می‌شوند. میکروکنترلرها، به‌خصوص در کاربردهای کوچک، قابلیت گسترش کمتری دارند و معمولاً برای کارهای خاص و محدود استفاده می‌شوند.
3. قابلیت برنامه‌نویسی
در پی‌ال‌سی‌ها، برنامه‌نویسی معمولا از طریق زبان‌های خاصی انجام می‌شود که برای افراد غیر متخصص و مهندسان برق طراحی شده‌اند. در حالی که در میکروکنترلرها، نیاز به دانش بیشتری در زمینه برنامه‌نویسی و سیستم‌های embedded است. برنامه‌نویسی میکروکنترلرها معمولاً پیچیده‌تر است و نیاز به تسلط به زبان‌های برنامه‌نویسی مانند C دارد.
4. هزینه
PLCها به‌طور کلی از میکروکنترلرها گران‌تر هستند. این تفاوت هزینه ناشی از قابلیت‌های صنعتی، مقاومت در برابر شرایط سخت، و امکانات اضافی‌ای است که PLCها ارائه می‌دهند.
مزایای PLC
مقاومت در برابر شرایط محیطی پی‌ال‌سی‌ها طراحی شده‌اند تا در شرایط سخت محیطی مانند دماهای بالا، رطوبت زیاد و شوک‌های مکانیکی به‌خوبی عمل کنند. این ویژگی آنها را برای کاربردهای صنعتی ایده‌آل می‌کند.
قابلیت گسترش و انعطاف‌پذیری به راحتی می‌توان پی‌ال‌سی‌ها را با افزودن ماژول‌های مختلف برای ورودی/خروجی‌های اضافی، کنترل موتورهای پیچیده و غیره گسترش داد.
برنامه‌نویسی ساده و بصری زبان‌های برنامه‌نویسی پی‌ال‌سی معمولاً به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که برای مهندسان با سطح فنی مختلف قابل استفاده باشند. این زبان‌ها به‌طور خاص برای اتوماسیون صنعتی طراحی شده‌اند.
پشتیبانی از فرآیندهای صنعتی پیچیده پی‌ال‌سی‌ها می‌توانند فرآیندهای صنعتی پیچیده‌ای مانند کنترل خط تولید، بسته‌بندی، فرآیندهای شیمیایی و … را به‌خوبی مدیریت کنند.
برترین برند های PLC با یک قیمت حدودی
Siemens:
سری S7-1200: قیمت حدودی از 1000 دلار تا 3000 دلار، بسته به مدل و تعداد ورودی/خروجی‌ها.
سری S7-1500: از حدود 3000 دلار تا 6000 دلار، برای کاربردهای پیچیده‌تر.
Allen-Bradley (Rockwell Automation):
سری CompactLogix: از حدود 1500 دلار تا 4000 دلار.
سری ControlLogix: از حدود 4000 دلار تا 8000 دلار، برای کاربردهای بسیار پیشرفته.
Mitsubishi Electric:
سری FX: قیمت حدودی 100 تا 500 دلار، برای کاربردهای کوچک.
سری Q Series: از حدود 2000 دلار به بالا، برای کاربردهای پیچیده‌تر.
Schneider Electric:
سری Modicon M221: از حدود 500 دلار تا 1500 دلار.
سری Modicon M340: از حدود 2000 دلار به بالا.
برندهای میکروکنترلر:
Arduino:
مدل‌های مختلف Arduino از 10 تا 50 دلار بسته به نوع برد و ویژگی‌ها.
Raspberry Pi:
مدل‌های Raspberry Pi معمولاً از 10 دلار (مدل Zero) تا 50 دلار (مدل 4GB یا 8GB) برای مدل‌های پیشرفته.
Microchip (PIC Microcontrollers):
بسته به نوع و ویژگی‌های خاص میکروکنترلرها، قیمت‌ها از 1 دلار تا 10 دلار برای هر میکروکنترلر متغیر است.
STM32:
میکروکنترلرهای STM32 از حدود 2 دلار تا 20 دلار، بسته به نوع و ویژگی‌های سخت‌افزاری.
قابلیت ها و ویژگی های میکروکنترلر
قیمت مناسب میکروکنترلرها عموماً هزینه کمتری دارند و برای پروژه‌های کوچک و مصرف‌کننده‌هایی که نیاز به سیستم کنترلی کوچک و ارزان‌تری دارند، ایده‌آل هستند.
اندازه کوچک میکروکنترلرها معمولاً از اندازه‌های کوچکی برخوردارند و در دستگاه‌های کوچک، مانند تجهیزات پزشکی، دستگاه‌های خانگی و پروژه‌های کوچک قابل استفاده هستند.
قابلیت شخصی‌سازی بالا میکروکنترلرها قابلیت برنامه‌ریزی دقیق و ویژه‌ای دارند و می‌توانند برای انجام وظایف خاص و کاربردهای منحصر به فرد طراحی شوند.
مصرف انرژی پایین میکروکنترلرها نسبت به PLCها انرژی کمتری مصرف می‌کنند و به‌عنوان یک گزینه ایده‌آل برای سیستم‌های قابل حمل و باتری‌خور شناخته می‌شوند.
مقایسه میکروکنترلر و PLC (با در نظر گرفتن یک پروژه )
فرض کنید شما در حال طراحی یک سیستم اتوماسیون برای یک خط تولید هستید. سیستم شما به کنترل چندین موتور، سنسور، و عملگرهای مختلف نیاز دارد. انتخاب بین PLC و میکروکنترلر به موارد زیر بستگی دارد:
اگر نیاز به سیستم کنترلی مقاوم در برابر شرایط سخت محیطی دارید، مانند دماهای بالا و لرزش‌های زیاد، PLC گزینه بهتری خواهد بود.
اگر هزینه پروژه شما محدود است و نیاز به یک سیستم کوچک و کم‌هزینه دارید، میکروکنترلر ممکن است گزینه مناسبی باشد.
در نتیجه، برای سیستم‌های پیچیده و صنعتی، PLC به دلیل قابلیت‌های بیشتر و مقاومت بهتر در برابر شرایط محیطی مناسب‌تر است. اما برای پروژه‌های کوچک و ارزان‌قیمت، میکروکنترلرها می‌توانند گزینه مقرون‌به‌صرفه‌تری باشند.
جمع بندی
در نهایت، انتخاب میان PLC و میکروکنترلر بستگی به نوع پروژه و نیازهای خاص آن دارد. پی‌ال‌سی‌ها به دلیل ویژگی‌هایی چون مقاومت در برابر شرایط سخت، قابلیت گسترش، و توانایی مدیریت فرآیندهای صنعتی پیچیده، در اتوماسیون صنعتی کاربرد زیادی دارند. از سوی دیگر، میکروکنترلرها به دلیل قیمت پایین، اندازه کوچک، و قابلیت برنامه‌ریزی دقیق، برای پروژه‌های کوچک و قابل حمل ایده‌آل هستند. با این حال، هر دو تکنولوژی می‌توانند در موقعیت‌های خاص خود کاربردهای بی‌نظیری داشته باشند.
برای اطلاعات بیشتر در خصوص PLC و میکروکنترلرها، شما می‌توانید به این مقاله از Electronics Tutorials مراجعه کنید.
الوین الکتریک
