Perbedaan mikrokontroler dengan PLC Penjelasan Secara Detail

Munculnya Arduino dan sejumlah mikrokontroler lainnya baru-baru ini telah meningkatkan minat pada sistem tertanam, membuka dunia mikrokontroler ke sejumlah besar. Ini tidak hanya meningkatkan jumlah pengguna mikrokontroler, tetapi juga meningkatkan cakupan dan aplikasi di mana mikrokontroler digunakan.

Itulah sebabnya selama beberapa artikel terakhir, kami telah membahas beberapa topik utama yang penting untuk membuat perangkat sistem tersemat yang hebat seperti; memilih mikrokontroler yang tepat untuk proyek Anda, Memilih antara Mikrokontroler dan Mikroprosesor. Dengan nada yang sama, untuk artikel hari ini, saya akan membandingkan mikrokontroler dengan Programmable logic controller (PLC).

Programmable logic controller

Programmable logic controller (PLC) adalah perangkat yang khusus dirancang untuk digunakan dalam sistem kontrol industri dan sistem lain dengan keandalan sistem yang tinggi.

PLC pada awalnya dikembangkan untuk menggantikan relai, urutan dan timer yang digunakan dalam proses manufaktur oleh industri otomasi, tetapi hari ini PLC telah diskalakan dan digunakan oleh semua jenis proses manufaktur termasuk jalur berbasis robot. Saat ini, mungkin tidak ada satu pun pabrik di dunia yang tidak memiliki mesin atau peralatan yang berjalan pada PLC. 

Alasan utama untuk adopsi dan penggunaannya yang luas dapat ditemukan berakar dalam pada kekasaran dan kemampuannya untuk menahan penanganan / lingkungan yang kasar yang terkait dengan lantai produksi. 

PLC juga merupakan contoh yang baik dari sistem operasi waktu nyata karena memiliki kemampuan tinggi untuk menghasilkan keluaran ke masukan tertentu dalam jangka waktu yang sangat singkat yang merupakan persyaratan utama untuk pengaturan industri karena penundaan kedua dapat mengganggu keseluruhan operasi.

Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah perangkat komputasi kecil pada satu chip yang berisi satu atau lebih inti pemrosesan, dengan perangkat memori tertanam di samping port input dan output (I / O) tujuan khusus dan umum yang dapat diprogram. 

Mikrokontroler digunakan di semua jenis perangkat sehari-hari terutama dalam aplikasi di mana hanya tugas berulang tertentu yang perlu dilakukan. Mikrokontroler biasanya telanjang dan tidak dapat digunakan sebagai perangkat mandiri tanpa koneksi yang diperlukan. Tidak seperti PLC, mikrokontroler tidak memiliki antarmuka seperti tampilan, dan sakelar bawaan karena biasanya hanya memiliki GPIO yang dapat dihubungkan dengan komponen ini.

artikel ini akan difokuskan pada membandingkan PLC dan sistem Mikrokontroler di bawah berbagai judul yang meliputi;

• Arsitektur
• Antarmuka
• Performa dan Keandalan
• Level Keterampilan yang Diperlukan
• Pemrograman
• Aplikasi

Arsitektur

Arsitektur PLC:

PLC umumnya dapat disebut sebagai mikrokontroler tingkat tinggi. PLC pada dasarnya terdiri dari modul prosesor, catu daya, dan modul I / O. Modul prosesor terdiri dari central processing unit (CPU) dan memori. Selain mikroprosesor, CPU juga berisi setidaknya antarmuka yang dapat diprogram (USB, Ethernet atau RS232) bersama dengan jaringan komunikasi, 

Catu daya biasanya merupakan modul terpisah, dan modul I / O terpisah dari prosesor. Jenis modul I / O termasuk diskrit (on / off), Analog (variabel kontinu), dan modul khusus seperti kontrol gerak atau penghitung kecepatan tinggi. Perangkat lapangan terhubung ke modul I / O.

Bergantung pada jumlah modul I / Os yang dimiliki oleh PLC, modul tersebut mungkin berada di enklosur yang sama dengan PLC atau enklosur terpisah. PLC kecil tertentu yang disebut PLC nano / mikro biasanya memiliki semua bagiannya termasuk daya, prosesor, dll. Di dalam selungkup yang sama.

Arsitektur Mikrokontroler

Arsitektur PLC yang dijelaskan di atas agak mirip dengan mikrokontroler dalam hal konstituen, tetapi mikrokontroler mengimplementasikan semuanya pada satu chip, dari CPU hingga port I / O dan antarmuka yang diperlukan untuk komunikasi dengan dunia luar. Arsitektur mikrokontroler ditunjukkan di bawah ini.

Sama seperti mikrokontroler yang memiliki arsitektur yang beragam dari arsitektur AVR hingga arsitektur 8051, PLC juga memiliki variasi dalam desainnya yang mendukung konfigurasi dan keinginan pabrikan tertentu tetapi umumnya semuanya mematuhi standar industri (IEC 61131-3) untuk PLC. . Standar ini menumbuhkan interoperabilitas antara modul dan bagian.

Antarmuka

PLC adalah standar yang dirancang untuk berinteraksi dengan sensor kelas industri, aktuator, dan modul komunikasi dan dengan demikian diberi peringkat arus dan tegangan yang seringkali tidak kompatibel dengan mikrokontroler tanpa perangkat keras tambahan. PLC biasanya menggunakan Ethernet, dan beberapa variasi seri RS-serial seperti RS-232, RS-485 untuk komunikasi. Munculnya internet industri saat ini, menciptakan lonjakan jumlah perangkat PLC yang terhubung yang mampu mentransmisikan data melalui antarmuka komunikasi nirkabel.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, PLC datang dalam berbagai ukuran, dari perangkat kecil (dengan beberapa pin / modul IO) yang disebut sebagai blok penyusun hingga PLC besar yang dipasang di rak dengan ratusan IO, Arduino vs Raspberry Pi Perbedaan antara keduanya

Mikrokontroler juga memiliki sensor, aktuator, dan modul yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan spesifik mikrokontroler yang mungkin sulit untuk dihubungkan dengan PLC. Namun mikrokontroler biasanya dirancang untuk menangani pemrosesan hanya beberapa 100 IO. Sementara beberapa teknik dapat dieksplorasi untuk meningkatkan IO mikrokontroler, hal ini masih dimungkinkan dengan PLC dan oleh karena itu tidak unik untuk mikrokontroler, selain dari fakta bahwa itu meningkatkan seluruh anggaran proyek.

Kinerja, Kekokohan dan Keandalan

Ini adalah titik di mana PLC paling membedakan dirinya. Seperti yang disebutkan pada awalnya, PLC dirancang untuk digunakan dalam pengaturan industri dan dengan demikian diperkuat agar mampu menahan beberapa kondisi buruk yang terkait dengan lingkungan tersebut seperti, kisaran suhu yang ekstrim, kebisingan listrik, penanganan yang kasar dan getaran yang tinggi. 

PLC juga merupakan contoh yang baik dari sistem operasi waktu nyata karena kemampuannya untuk menghasilkan keluaran dalam waktu sesingkat mungkin setelah mengevaluasi suatu masukan. Ini sangat penting dalam sistem industri karena waktu adalah bagian besar dari pabrik / proses manufaktur.

Namun mikrokontroler kurang kokoh. Secara desain, mikrokontroler tidak dirancang untuk berfungsi sebagai perangkat mandiri seperti PLC. mikrokontroler dirancang untuk disematkan dalam suatu sistem. Ini memberikan penjelasan untuk tampilan yang kurang kokoh dibandingkan dengan PLC. Untuk alasan ini, mikrokontroler mungkin gagal saat digunakan dalam skenario tertentu karena chipnya rapuh dan mudah rusak.

Persyaratan Keterampilan untuk Digunakan

Salah satu atribut utama PLC adalah pengetahuan teknis yang rendah yang diperlukan untuk pemrograman, dan umumnya mengoperasikannya. PLC dirancang untuk digunakan oleh ahli otomasi yang sangat terampil dan teknisi pabrik yang hanya memiliki sedikit atau tanpa pelatihan formal. Relatif mudah untuk memecahkan masalah dan mendiagnosis kesalahan. Perangkat PLC modern biasanya hadir dengan tampilan layar yang memudahkan pemantauan tanpa alat canggih.

Namun, mikrokontroler membutuhkan penanganan yang terampil. Perancang harus memiliki pengetahuan yang baik tentang prinsip-prinsip teknik kelistrikan dan pemrograman untuk dapat merancang rangkaian pelengkap untuk mikrokontroler. 

Mikrokontroler juga memerlukan alat khusus (misalnya Osiloskop) untuk diagnosis kesalahan dan pemecahan masalah firmware. Meskipun beberapa platform yang disederhanakan seperti Arduino saat ini ada, masih jauh lebih kompleks daripada PLC plug and play baik dari sudut pandang koneksi, sudut pandang pemrograman, dan kemudahan penggunaan.

Pemrograman

Demi kesederhanaan dan kemudahan penggunaan oleh semua kelas pengetahuan, PLC awalnya dirancang untuk diprogram menggunakan visual pemrograman yang meniru koneksi / skema diagram logika relai. Ini mengurangi persyaratan pelatihan untuk teknisi yang ada. 

Bahasa pemrograman utama dan terpopuler yang digunakan untuk PLC adalah Ladder Logic dan bahasa pemrograman daftar instruksi. Logika tangga menggunakan simbol, bukan kata, untuk meniru kontrol logika relai dunia nyata, yang merupakan peninggalan dari sejarah PLC. 

Simbol-simbol ini saling berhubungan dengan garis untuk menunjukkan aliran arus melalui relai, seperti kontak dan kumparan. Jumlah simbol telah meningkat pesat selama bertahun-tahun yang memungkinkan para insinyur untuk dengan mudah menerapkan fungsionalitas tingkat tinggi.

Contoh kode berbasis logika / diagram tangga ditunjukkan di atas. Biasanya terlihat seperti tangga yang menjadi alasan di balik namanya. Tampilan yang disederhanakan ini membuat PLC sangat mudah untuk diprogram sehingga jika Anda dapat menganalisis skema, Anda dapat memprogram PLC.

Karena popularitas baru-baru ini dari bahasa pemrograman tingkat tinggi modern, PLC sekarang diprogram menggunakan bahasa-bahasa ini seperti C, C ++ dan dasar tetapi semua PLC umumnya masih mematuhi standar sistem kontrol industri IEC 61131/3 dan mendukung bahasa pemrograman yang ditentukan oleh standar yang meliputi; Diagram Tangga, Teks Terstruktur, Diagram Blok Fungsi, Daftar Instruksi, dan Diagram Alir Berurutan.

PLC modern biasanya diprogram melalui perangkat lunak aplikasi berdasarkan salah satu bahasa yang disebutkan di atas, berjalan pada PC yang terhubung ke PLC menggunakan salah satu antarmuka, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422,.

Mikrokontroler di sisi lain diprogram menggunakan bahasa tingkat rendah seperti bahasa assembly atau bahasa tingkat tinggi seperti bahasa C dan C ++. Biasanya membutuhkan pengalaman tingkat tinggi dengan bahasa pemrograman yang digunakan dan pemahaman umum tentang prinsip-prinsip pengembangan firmware. 

Pemrogram biasanya perlu memahami konsep seperti struktur data dan pemahaman mendalam tentang arsitektur mikrokontroler diperlukan untuk mengembangkan firmware yang sangat baik untuk proyek tersebut.

Mikrokontroler biasanya juga diprogram melalui perangkat lunak aplikasi yang berjalan pada PC dan biasanya terhubung ke PC tersebut melalui perangkat keras tambahan yang biasanya disebut pemrogram.

Namun, pengoperasian program pada PLC sangat mirip dengan mikrokontroler. PLC menggunakan pengontrol khusus sebagai hasilnya mikrokontroler hanya memproses satu program berulang kali. Satu siklus melalui program disebut pemindaian dan ini mirip dengan mikrokontroler yang melalui satu putaran.

Siklus operasi melalui program yang berjalan pada PLC ditunjukkan di bawah ini.

Aplikasi

PLC adalah elemen kontrol utama yang digunakan dalam sistem kontrol industri. Mereka menemukan aplikasi dalam kontrol mesin industri, konveyor, robot, dan mesin lini produksi lainnya. PLC juga digunakan dalam sistem berbasis SCADA dan dalam sistem yang membutuhkan tingkat keandalan dan kemampuan tinggi untuk menahan kondisi ekstrim. PLC digunakan dalam industri termasuk;

1. Sistem pengisian botol secara kontinyu

2. Sistem pencampuran bahan

3. sistem pengkondisian udara panggung

4. Kontrol lalu lintas

Mikrokontroler di sisi lain menemukan aplikasi di perangkat elektronik sehari-hari. Mikrokontroler adalah blok bangunan utama dari beberapa elektronik konsumen dan perangkat pintar.

Mengganti PLC dalam Aplikasi Industri dengan Mikrokontroler

Munculnya papan mikrokontroler yang mudah digunakan telah meningkatkan cakupan di mana mikrokontroler digunakan, mikrokontroler sekarang diadaptasi untuk aplikasi tertentu yang mikrokontrolernya dianggap tidak sesuai dari komputer mini DIY ke beberapa sistem kontrol yang kompleks. Hal ini menimbulkan pertanyaan seputar mengapa mikrokontroler tidak digunakan sebagai pengganti PLC, argumen utamanya adalah biaya PLC dibandingkan dengan mikrokontroler. Banyak hal yang harus dilakukan pada mikrokontroler biasa sebelum dapat digunakan dalam aplikasi industri.

Meskipun jawabannya dapat ditemukan dari poin-poin yang telah disebutkan dalam artikel ini, itu cukup untuk menyoroti dua poin utama.

1. Mikrokontroler tidak dirancang dengan kekasaran dan kemampuan untuk menahan kondisi ekstrim seperti PLC. Ini membuat tidak siap untuk aplikasi industri.

2. Sensor dan aktuator industri biasanya dirancang sesuai dengan standar IEC yang biasanya pada kisaran arus / tegangan dan antarmuka yang mungkin tidak langsung kompatibel dengan mikrokontroler dan akan memerlukan semacam perangkat keras pendukung yang meningkatkan biaya.

Ada poin lain tetapi untuk tetap berada dalam cakupan artikel ini, kita harus berhenti di sini.

Kesimpulannya, masing-masing perangkat kontrol ini dirancang untuk digunakan dalam sistem tertentu dan harus dipertimbangkan dengan baik sebelum mengambil keputusan tentang yang terbaik untuk aplikasi tertentu.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini