Die Steuerung eines Prozesses in einer Maschine oder einem System war schon immer eine Fantasie für Ingenieure. Dank des technologischen Fortschritts wurden viele Controller entwickelt, um einen Prozess flexibel und zuverlässig zu steuern.
Bei Controllern gibt es zwei allgemeine Typen, die in vielen Prozessen weit verbreitet sind, von klein bis groß. Das sind Mikrocontroller und SPS. Sie können jede Operation ausführen, von kleinen Berechnungen bis hin zu komplexen Algorithmen, Logikleistung und Datenverarbeitung. Dies erleichtert die Aufgabe durch Automatisierung des Prozesses.
In diesem Beitrag werden wir den Unterschied zwischen Mikrocontroller und SPS betrachten.
Was ist ein Mikrocontroller?
Lassen Sie uns zunächst die Grundlagen verstehen. Sie haben einen Druckknopf und eine Lampe. Sie werden aufgefordert, die Lampe 5 Sekunden nach dem Drücken des Druckknopfs einzuschalten. Was davon benötigen wir, um diese Aufgabe auszuführen? Sie benötigen einen Eingang (Druckknopf), einen Ausgang (Lampe), einen Controller zur Ausführung dieser Aufgabe (Prozessortyp), eine Stromversorgung zur Stromversorgung der Schaltkreise und einen Speicher zum Speichern dieser Logik und des Status der Ein- und Ausgänge. Kombiniert in einem einzigen Paket ergibt dies einen Mikrocontroller.
Kurz gesagt ist ein Mikrocontroller eine Art kleiner Computer, der physische Eingaben entgegennimmt, die Logik entsprechend verarbeitet und die physischen Ausgaben ein- oder ausschaltet. Es handelt sich um ein kleines chipartiges Gerät, das alle diese Schaltkreise wie ein kleines Paket enthält und die gesamte Verarbeitungs- und Steuerungsarbeit übernimmt.
Ein Mikrocontroller verarbeitet eine kleine Anzahl von Ein- und Ausgaben. Betrachten Sie beispielsweise einen kleinen Anzeigeschaltkreis wie LED oder LCD, der auf einem Handgerät montiert ist. Wenn Sie einen Druckknopf darauf drücken, wird die entsprechende Zahl auf dem Display angezeigt.
Und wenn Sie einen anderen Druckknopf drücken, wird eine andere Zahl angezeigt, die gemäß der Logik im Prozessor geschrieben ist. Dies bedeutet, dass er zuerst so programmiert wurde, dass er eine Zahl anzeigt, und dann, wenn Sie den zweiten Knopf drücken, wird eine berechnete Zahl angezeigt. Alle diese Berechnungen, die Speicherverwaltung von Variablen und die IO-Verarbeitung werden innerhalb dieses Mikrocontrollerchips durchgeführt.
Was ist eine SPS?
Lassen Sie uns nun zu einer höheren Verarbeitungsebene übergehen. Sie haben 50 Sensoren, entweder 4-20 mA oder Thermoelementtypen. Sie haben 20 verschiedene Arten von Ausgängen, entweder 0-10 V DC-Aktuatoren oder Relaisausgänge. Ihnen wurde dieselbe Aufgabe zugewiesen, Eingänge zu akzeptieren und Ausgänge gemäß der darin geschriebenen Logik zu steuern.
Es werden dieselben Komponenten wie IOs, Stromversorgung, Prozessor und Speicher benötigt. Aber Sie sehen, dass all diese IO-Karten/Pins mit Speicher und Prozessor nicht auf einem kleinen Einzelchip eingebettet werden können. Hier kommt die SPS ins Spiel. Die SPS ist im Grunde eine Erweiterung des Mikrocontrollers. Es ist ein schrankartiges Gerät mit IO-Karten, Speicher und einem Prozessor; alle auf verschiedenen Chips miteinander verbunden. Alle diese Chips bilden ein einzelnes SPS-Gehäuse.
Die IOs können unterschiedlicher Art sein, von einfachen digitalen Signalen bis hin zu komplexen analogen Signalen. Sie verfügen über spezielle Kommunikationskarten, die mit realen Protokollen wie Ethernet, Modbus, CAN Open, Profibus, Profinet usw. kommunizieren können.
Auch Mikrocontroller verfügen über Kommunikationskarten, diese haben jedoch kleine Schnittstellen und eine eingeschränkte Konnektivität.
Die IO-Module sind entweder in die Haupt-SPS eingebettet oder über Kommunikation mit Remote-Modulen verbunden. Dies ermöglicht eine einfache Erweiterung der IOs. Verschiedene hochwertige industrielle Sensoren und Aktoren können problemlos mit der SPS verbunden werden.
Unterschied zwischen Mikrocontroller und SPS
Nachdem wir nun ihre Bedeutung verstanden haben, schauen wir uns ihre Unterschiede an:
- Nur in der Definition haben wir erfahren, dass eine SPS eine große Anzahl von Prozessen und Zyklen verarbeiten kann. Aus diesem Grund eignet sie sich am besten für industrielle Anwendungen. Mikrocontroller können keine große Anzahl von IOs mit komplexen Verdrahtungs- und Kommunikationsanforderungen bedienen. Sie eignen sich am besten für Anwendungen im kleinen Maßstab.
- Die Signalverarbeitung ist in einer SPS im Vergleich zu einem Mikrocontroller viel flexibler. Das bedeutet, dass Analog-Digital-Umwandlung, Hochgeschwindigkeitszähler-Eingänge und -Ausgänge in einer SPS einfacher konfiguriert werden können als in einem Mikrocontroller.
- Mikrocontroller sind aufgrund der begrenzten Anzahl an Funktionen, die sie bieten, günstiger als SPS.
- Der Hauptvorteil einer SPS ist ihre Robustheit und Stabilität. Aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit und Umweltresistenz ist sie das am besten geeignete Produkt für kritische, riskante und raue Umgebungen.
- Eine SPS ist gegenüber elektromagnetischen Störungen und anderen Störungen viel weniger anfällig als ein Mikrocontroller.
- Die Programmierung ist in einer SPS viel einfacher als in einem Mikrocontroller. Mikrocontroller verwenden komplexe Software wie C und C++ zur Programmierung, was in einer SPS viel einfacher ist, da sie über Sprachen verfügt, die sich leicht mit dem Verständnis elektrischer Zeichnungen verbinden lassen.
- Für die Entwicklung von Mikrocontrollern sind Kenntnisse über eingebettete Systeme, VLSI und Software erforderlich, während für die Entwicklung von SPS-Programmierern Kenntnisse über industrielle Automatisierung, Instrumentierung und Vernetzung erforderlich sind.