PLC w PCB? Analiza zysków i strat

Czy byłeś kiedyś na kolacji w dobrze ocenianej, luksusowej restauracji? Jestem pewien, że sporo cię to kosztowało. Jeśli jednak dobre jedzenie to twoja pasja i podobało ci się, to było warto. Z drugiej strony trudno nie czuć się głupio, płacąc 20 złotych więcej niż powinieneś za kanapkę w przeciętnej lokalnej restauracji. W tej sytuacji znacznie lepiej jest zainwestować w lekcje gotowania i zostać własnym szefem kuchni.

Jako elektronik miałem podobne doświadczenia z programowalnymi sterownikami logicznymi (PLC) i zlokalizowanymi systemami wbudowanymi. Znaczącą redukcję kosztów można osiągnąć, zastępując sterowniki PLC właśnie zlokalizowanymi systemami wbudowanymi. Jednak, podobnie jak w tych chwilach, gdy twoje wrażenia kulinarne są warte każdej złotówki, dowiedziałem się również, że istnieją scenariusze, w których to PLC zamiast systemów wbudowanych, czyli ta droższa opcja, są o wiele lepszym wyborem.

Sterowniki PLC - zastosowanie 

Programowalny sterownik logiczny to specjalistyczny komputer przemysłowy. Jest zaprogramowany do monitorowania sygnałów wejściowych (cyfrowych lub analogowych), wykonywania operacji logicznych i wyzwalania określonych sygnałów wyjściowych. Sterowniki PLC są wytrzymałe i powszechnie stosowane w ekstremalnych środowiskach przemysłowych, a także znajdują zastosowanie w płytkach drukowanych, w przypadku których nie ma miejsca na najmniejszy błąd.

Urządzenia PLC są popularne ze względu na swoją modułową budowę. Dzięki temu można je łatwo zainstalować w trybie plug-and-play. W najbardziej podstawowej formie składają się one z jednostki centralnej (CPU), zasilacza i modułów wejścia / wyjścia (I/O). Programowanie sterowników PLC jest mniej skomplikowane niż kodowanie mikrokontrolera. Wynika to z tego, że kręci się wokół schematu drabinkowego, funkcjonalnego schematu blokowego i tekstu strukturalnego w oprogramowaniu dostarczonym przez producentów.

Urządzenia PLC nie są obce w zastosowaniach automatyki przemysłowej. Są powszechnie stosowane w liniach produkcyjnych, sygnalizacji drogowej, schodach ruchomych i systemach HVAC. Są w stanie przetwarzać podstawowe dane i obsługiwać różne protokoły komunikacyjne, takie jak Modbus czy DeviceNet. Dzięki temu są preferowaną opcją w automatycznych systemach sterowania.

^{Instalacja PLC PCB metodą plug-and-play}

PLC vs System wbudowany

Zasadniczo system wbudowany jest definiowany jako dedykowany zestaw sprzętu i oprogramowania współpracujących ze sobą w celu zapewnienia funkcjonalności specyficznej dla aplikacji. Z punktu widzenia elektroniki składa się z mikrokontrolera (MCU), układów pamięci, obwodów zarządzania energią, modułów komunikacyjnych i funkcji wejścia/wyjścia.

Może to brzmieć podobnie do programowalnego sterownika PLC, ale istnieją między nimi wyraźne różnice.

Konfiguracja: sterowniki PLC są znane ze swojej modułowości i można je łatwo wymienić w razie awarii określonego modułu. Z drugiej strony systemy wbudowane są w większości zaprojektowane jako pojedyncza płytka, a to zmniejsza ich koszt.

Programowanie: programowanie PLC zajmuje zwykle mniej czasu, ponieważ jest dostarczane z łatwymi do zrozumienia schematami drabinkowymi. Natomiast systemy wbudowane są kodowane w językach programowania wysokiego poziomu, takich jak C, przez co napisanie ich oprogramowania układowego zajmuje więcej czasu.

Koszt: sterowniki PLC wiążą się z wysokimi kosztami, zwłaszcza gdy pochodzą od renomowanych producentów. Alternatywnie, system wbudowany po adaptacji ma bardzo niski koszt produkcji na jednostkę.

Pomimo różnic sprzętowych i innych metod programowania, system wbudowany może z łatwością naśladować funkcje sterownika PLC. W trakcie mojej kariery freelancera pomogłem klientom z różnych branż zastąpić przemysłowe sterowniki PLC systemami wbudowanymi. Z jednego podstawowego  powodu - ich kosztu. W niektórych aplikacjach system wbudowany może kosztować nawet 20% markowego PLC. W biznesie przekłada się to na dobrą marżę przy jednoczesnym zachowaniu tej samej funkcjonalności.

^{Wsparcie techniczne - PLC vs system wbudowany}

Kiedy stosować PLC pomimo wyższego kosztu jednostkowego?

Być może zastanawiasz się, dlaczego nie wszyscy przechodzą na systemy wbudowane. Koszt jest zawsze brany pod uwagę, ale błędem jest automatyczne preferowanie systemu wbudowanego tylko z tego powodu. Są chwile, w których najlepiej trzymać się PLC, mimo że może to znacznie zwiększyć wydatki. Oto kilka czynników, które sprawiają, że sterowniki PLC stają się bardziej opłacalne.

Ilość: jeśli nie pracujesz nad projektem wymagającym setek sterowników PLC o tej samej konfiguracji, zakup komercyjnego, gotowego sterownika PLC może być bardziej opłacalny. Koszty związane z opracowaniem systemu wbudowanego i wyprodukowaniem go, mogą nie być wtedy opłacalne.

Certyfikacja: przy niektórych zastosowaniach przemysłowych istnieją wymagania, aby elektroniczny system kontroli był certyfikowany przez standardowe organizacje. Markowe sterowniki PLC zwykle są dostarczane z certyfikatami CE, UL i innymi. Jeśli koszt certyfikacji własnego systemu wbudowanego przewyższa koszt PLC, lepiej trzymać się tej drugiej opcji.

Wsparcie: sterowniki PLC często posiadają wsparcie renomowanej firmy. Jeśli zlecasz wykonanie swojego systemu wbudowanego innemu wykonawcy, upewnij się, że otrzymasz przyzwoitą pomoc techniczną. W przeciwnym razie lepiej pozostać zabezpieczonym dzięki PLC.

Niezawodność: jeśli planowana aplikacja obejmuje systemy sterowania pracujące w trudnych warunkach elektrycznych i fizycznych, często lepiej jest zastosować sterownik PLC, który już sprawdził się w takich środowiskach. O ile nie jesteś nastawiony na przygotowanie systemów wbudowanych na te warunki, i masz na to budżet, istnieje spora szansa, że nie zostaną one wystarczająco dobrze przetestowane w laboratorium.

Ostatecznie wybór, czy należy wybrać sterownik PLC, czy system wbudowany, wykracza poza względy finansowe. W praktyce, twój wybór będzie zależny od sytuacji. W sytuacjach, w których preferowany jest system wbudowany, potrzebujesz profesjonalnego oprogramowania do projektowania, takiego jak CircuitStudio^®. Możesz także sprawdzić blog Altium, aby uzyskać więcej informacji o projektowaniu solidnego systemu wbudowanego.

Masz pytanie dotyczące sterowników PLC? Skontaktuj się z ekspertem.