Производители и основные модели контроллеров

Производители и основные модели программируемых логических контроллеров (ПЛК)

Перед тем, как выбрать контроллер, необходимо сделать главный выбор по количеству каналов ввода-вывода:

  • нано-ПЛК (менее 16 каналов)
  • микро-ПЛК (16 – 100 каналов)
  • средние (100 – 500 каналов)
  • большие (больше 500 каналов)

Также необходимо сделать выбор по расположению модулей ввода-вывода:

  • Моноблочный контроллер, в котором устройство ввода-вывода не может быть удалено из контроллера или заменено на другое.
  • Модульный контроллер, т.е. состоящий из общей шасси, в которой располагается модуль центрального процессора и сменные модули ввода-вывода.
  • Распределённый контроллер, т.е. центральный процессор и сменные модули ввода-вывода выполнены в отдельных корпусах и могут располагаться на больших расстояниях.

Чаще всего идёт комбинирование.

Далее необходимо определиться с архитектурой программируемого логического контроллера, т.е. набор его основных компонентов и связи между ними.

Различают 3 основные вида архитектуры ПЛК:

  • ARM – усовершенствованная машина с архитектурой процессора, в котором быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — меньшим; 32- и 64-битные микроконтроллеры
  • AVR – семейство восьмибитных микроконтроллеров
  • PIC — серия микроконтроллеров, имеющих разделение хранилищ и каналы инструкций и данных

Основными производителями ARM микроконтроллеров являются: AMD, Apple, Analog Devices, Atmel, Xilinx, Altera, Cirrus Logic, Intel (до 27 июня 2006 года), Marvell, NXP, STMicroelectronics, Samsung, LG, MediaTek, MStar, Qualcomm, Sony, Texas Instruments, nVidia, Freescale, Миландр, HiSilicon. В последнее время наибольшую распространённость имеет ARM CortexM. 

Представителем AVR микроконтроллеров является известная фирма Atmel. Исходя из необходимости выполняемых задач различают следующие семейства: AVR UC3; AVR XMEGA; megaAVR; tinyAVR; Управление аккумулятором; Микроконтроллеры AVR для автомобильной электроники.

Microchip Technology Inc является изготовителем PIC ПЛК, они бывают 8-, 16- и 32-битные. Используются в основном для расширения периферийных возможностей ввода-вывода микропроцессоров.

В последнее время широкое распространение получила торговая марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей, под названием Arduino, что представляет собой бесплатную программную оболочку в программной части и набор смонтированных печатных плат в аппаратной части с полностью открытой архитектурой системы, т.е. свободное копирование и пополнение линейки продукции Arduino. В линейке устройств Arduino в основном применяются микроконтроллеры Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 с частотой тактирования 16 или 8 МГц. Есть также платы на процессоре ARM Cortex M. Сторонние разработчики портировали в Arduino поддержку популярного Wi-Fi микроконтроллера ESP8266.

Существует большое количество плат расширения для Arduino, что помогает реализовать различные проекты.

Среди профессиональных разработчиков техники можно сказать, что многие производители 3D-принтеров (Ultimaker, Prusa и т.д.) используют Arduino для реализации своих возможностей.

Существует также большое количество одноплатных компьютеров на базе ПЛК ARM архитектуры. Их представителем является Raspberry Pi.

Типы датчиков и сенсоров

Датчики и сенсоры, по сути имеют одно и тоже значение, - измерительные преобразователи, т.е. элемент, преобразующий контролируемую величину в сигнал, удобный для измерения, хранения, передачи, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы.

В зависимости от вида входной величины различают датчики: механических перемещений, пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и т.д.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические: датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

По принципу действия датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал. Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и др.

Различают три класса датчиков:

  • аналоговые датчики, т. е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;
  • цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоич­ное слово;
  • бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: "включено/выключено" (иначе говоря, 0 или 1); получили широкое распространение благодаря своей простоте.