Microcontroller & PLC

 Microcontroller & PLC

ไมโครคอนโทรลเลอร์และตัวควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้ (PLC)

ทั้งไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) ขอเรียกสั้นว่า “MCU” และตัวควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้ (Programmable Logic Controller) หรือ PLC เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในงานระบบอัตโนมัติและงานควบคุม ข้อแตกต่างของอุปกรณ์ทั้งสองมีดังนี้

1. คำนิยาม:

- MCU:
เป็นวงจรรวมขนาดกะทัดรัดที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมการทำงานเฉพาะในระบบฝังตัว(embedded system) โดยทั่วไปจะมีโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ และอุปกรณ์ต่อพ่วง I/O อยู่บนชิปตัวเดียว (ภายในชิป)

- PLC: 
ตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้คือ ดิจิทัลคอมพิวเตอร์ทางอุตสาหกรรมที่ได้รับการดัดแปลง สำหรับการควบคุม กระบวนการผลิต เช่น สายการประกอบ อุปกรณ์หุ่นยนต์ หรือกิจกรรมใดๆ ที่ต้องมีการควบคุมที่มีความน่าเชื่อถือสูง รวมถึงง่ายต่อการตั้งโปรแกรมและการตรวจสอบข้อผิดพลาด

2. แอปพลิเคชัน:

- MCU:
ใช้ในระบบฝังตัว เช่น ของเล่น เครื่องใช้ในบ้าน อุปกรณ์ทางการแพทย์ และวิทยุเคลื่อนที่เป็นต้น

- PLC: 
ใช้ในงานทางอุตสาหกรรมเพื่อควบคุมเครื่องจักร สายการผลิต และกระบวนการต่างๆ เป็นหลัก

3. การเขียนโปรแกรม:

- MCU:
โดยทั่วไปจะตั้งโปรแกรมโดยใช้ภาษาต่างๆ เช่น C, C++ และ Assembly

- PLC: 
ตั้งโปรแกรมโดยใช้ลอจิกแลดเดอร์หรือภาษาการเขียนโปรแกรม PLC อื่นๆ เช่น Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST) และ Sequential Function Chart (SFC)

4. สภาพแวดล้อมการพัฒนา (development environment):

- MCU: 
ต้องใช้เครื่องมือในการพัฒนา เช่น คอมไพเลอร์ โปรแกรมดีบักเกอร์ และบางครั้งก็เป็นโปรแกรมเมอร์ฮาร์ดแวร์

- PLC: 
ใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ ซึ่งโดยมากมาจากผู้ผลิต PLC ซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนาโปรแกรม จำลอง และแก้ไขข้อบกพร่องได้

5. ค่าใช้จ่าย (Cost):

- MCU: 
โดยทั่วไปจะคุ้มค่ากว่าและมีจำหน่ายหลายราคา ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและความสามารถ

- PLC: 
มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่าเนื่องจากมีการออกแบบที่ทนทาน สภาพแวดล้อมในการเขียนโปรแกรมเฉพาะทาง และคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ปรับให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

6. การจัดการ I/O (Input/Output):

- MCU: 
พอร์ต I/O ที่จำกัด (ขึ้นอยู่กับรุ่นของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เลือกใช้งาน) มักต้องใช้ส่วนประกอบภายนอกในการ เชื่อมต่อ เช่น พวกไอซีขยายพอร์ตต่าง ๆ

- PLC: 
มาพร้อมกับโมดูล I/O ที่หลากหลายที่สามารถติดตั้งได้ ทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการใช้งานต่างๆ

7. สภาพแวดล้อม:

- MCU: 
โดยส่วนใหญ่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยไม่มีการป้องกันที่เหมาะสม

- PLC: 
โดยทั่วไปแล้วออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม จึงมีความทนทานมากกว่าและสามารถจัดการ กับฝุ่น ความชื้น ความแปรผันของอุณหภูมิ และอื่นๆ ได้

8. ความน่าเชื่อถือและการบำรุงรักษา (Reliability and Maintenance):

- MCU: 
มีความน่าเชื่อถือสูง แต่อาจต้องใช้ความรู้เฉพาะทางเพิ่มเติมในการแก้ไขปัญหา

- PLC: 
ออกแบบมาเพื่อความน่าเชื่อถือสูง แก้ไขปัญหาได้ง่าย และบำรุงรักษา คุณสมบัติต่างๆ เช่น การตรวจสอบการทำงานของตัวเองและการออกแบบที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด โดยมากจะมีมาให้ในตัว

9. โมดูลาร์ (Modularity):

- MCU: 
ไม่ใช่โมดูลาร์โดยธรรมชาติ หากต้องการเพิ่มฟังก์ชันการทำงาน การออกแบบอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงหรือขยาย

- PLC: 
มีโมดูลาร์สูง คุณสามารถเพิ่มหรือเปลี่ยนโมดูล I/O โมดูลการสื่อสาร ฯลฯ ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนหน่วย PLC หลัก

เพิ่มเติม: Modular คือ การใช้วิธีการต่อกันไปได้เรื่อย ๆ ไม่จำกัด หรือขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ PLC นั้น ๆ

10. ความสามารถในการขยายขนาด (Scalability):

- MCU: 
หากต้องการขยายขนาด อาจจำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวอื่นหรือส่วนประกอบภายนอกเพิ่มเติม

- PLC: ความสามารถในการปรับขนาดทำได้ง่ายกว่าเนื่องจากลักษณะโมดูลาร์ คุณสามารถเพิ่มโมดูลเพิ่มเติม หรือแม้กระทั่งสร้างเครือข่าย PLC หลายเครื่องได้

ทั้งไมโครคอนโทรลเลอร์และ PLC มีจุดแข็งของตัวเอง และตัวเลือกระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์กับ PLC ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะ ขนาด และสภาพแวดล้อมของแอปพลิเคชันรวมถึงข้อกำหนดเฉพาะของโครงการหรือการใช้งานเป็นหลัก

สรุป Microcontroller (MCU) & Programmable Logic Controller (PLC):

Microcontroller:

- วงจรรวมขนาดกะทัดรัดที่ควบคุมการทำงานเฉพาะในระบบฝังตัว

- ใช้ในของเล่น เครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์ขนาดเล็ก

- โปรแกรมโดยใช้ภาษาเช่น Assembly, C/C++, MicroPython, Basic, Java เป็นต้น

- โดยทั่วไปจะคุ้มค่ากว่า แต่มีพอร์ต I/O ที่จำกัด

- ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงโดยธรรมชาติ

- ไม่ใช่โมดูลาร์และอาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบเพื่อปรับขนาดหรือเพิ่มฟังก์ชันการทำงาน

Programmable Logic Controller :

- ดิจิทัลคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมสำหรับควบคุมกระบวนการผลิต

- ใช้ในงานอุตสาหกรรมเป็นหลัก เช่น เครื่องจักรและสายการประกอบ

- โปรแกรมโดยใช้ภาษาเช่นแลดเดอร์ลอจิกและแผนภาพบล็อกฟังก์ชัน

- มีราคาแพงกว่าแต่มีตัวเลือก I/O แบบโมดูลาร์

- สร้างขึ้นอย่างทนทานสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง

- มีโมดูลาร์สูงและปรับขนาดได้ง่ายด้วยการเพิ่มโมดูล