Kısa cevap: PLC ile Arduino arasındaki temel fark, PLC’nin fabrika ortamında yıllarca kesintisiz çalışmak için tasarlanmış, test edilmiş ve desteklenen bir endüstriyel kontrolör olması, Arduino’nun ise öğrenme, prototip ve elektronik geliştirme için yapılmış bir mikrodenetleyici kartı olmasıdır. İkisi de giriş okuyup çıkış sürebilir; ama gürültülü bir panoda, 24 V sensörlerle, bakımcının arıza arayacağı bir makinede PLC’nin sağladıkları Arduino kartında hazır gelmez.
Bu, Arduino’nun “kötü” olduğu anlamına gelmez. Ders, hobi, Ar-Ge prototipi ve bazı seri üretim elektronik ürünler için mikrodenetleyici doğru seçimdir. Soru, kontrol edilecek sistemin ne olduğu ve kimin bakımını yapacağıdır. PLC’ye genel bakış için: PLC nedir.
Bu yazıda (10 başlık)
Arduino ve mikrodenetleyici nedir?
Mikrodenetleyici, işlemci, bellek ve giriş-çıkış birimlerini tek bir yonga üzerinde toplayan entegre devredir. Arduino, mikrodenetleyiciyi kolay programlanabilir bir kart ve açık kaynak bir yazılım ortamıyla sunan bir platformdur. Programlama C/C++ tabanlı bir dille yapılır.
Arduino Uno gibi klasik kartlar 5 V veya 3,3 V mantık seviyesiyle çalışır. Endüstriyel 24 V sensör ve valflerin doğrudan bağlanması için ek giriş-çıkış devreleri, röle kartları, güç kaynağı ve koruma elemanları gerekir.
PLC nedir, farkı nereden gelir?
PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi) de içinde bir işlemci barındırır. Fark, bu işlemcinin etrafına kurulan her şeydedir: endüstriyel güç kaynağı girişi, yalıtımlı 24 V giriş ve çıkışlar, gürültüye dayanıklı tasarım, sıcaklık ve titreşim testleri, standart programlama dilleri, çevrimiçi izleme ve uzun yıllar yedek parça desteği.
Standartlar: IEC 61131 ne tanımlar?
PLC’lerin arkasında IEC 61131 standart serisi vardır. Bu yazıyla ilgili iki bölümü öne çıkar:
- IEC 61131-2 (Ekipman gereksinimleri ve testler): PLCopen’ın özetine göre bu bölüm, programlanabilir kontrolörler ve ilgili ekipman için çalışma koşullarını, sıcaklık ve iklim testlerini, mekanik testleri, güç kaynağı ve I/O fonksiyonel gereksinimlerini, elektromanyetik uyumluluk (EMC) testlerini ve işaretleme ile dokümantasyon şartlarını tanımlar. 2017 tarihli 4. baskıda ürün güvenliği gereksinimleri IEC 61010-2-201’e taşınmıştır.
- IEC 61131-3 (Programlama dilleri): Ladder diyagramı (LD), fonksiyon blok diyagramı (FBD), yapılandırılmış metin (ST) ve sıralı fonksiyon şeması (SFC) gibi dilleri tanımlar. Farklı markaların PLC’leri bu ortak dil yapısını kullandığı için bir markada çalışan mühendis diğerine daha kolay uyum sağlar. Ayrıntılar: PLC programlama dilleri rehberi.
Klasik bir Arduino kartı bu standartlara göre tasarlanmış veya test edilmiş bir endüstriyel kontrolör değildir; amacı farklıdır.
PLC ve Arduino karşılaştırma tablosu
| Kriter | PLC | Arduino / mikrodenetleyici kartı |
|---|---|---|
| Tasarım amacı | Endüstriyel makine ve süreç kontrolü | Öğrenme, prototip, elektronik geliştirme |
| Giriş-çıkış | Yalıtımlı 24 V DC, röle/transistör çıkış, analog 4-20 mA ve 0-10 V | Genellikle 5 V / 3,3 V mantık; ek devre gerekir |
| Gürültü ve EMC | Endüstriyel ortam için test edilir (IEC 61131-2) | Karta ve tasarıma bağlı; ek önlem gerekir |
| Montaj | DIN ray, pano tipi gövde, sökülebilir klemensler | Açık kart; gövde ve klemens ayrıca tasarlanır |
| Programlama | IEC 61131-3 dilleri, ladder | C/C++ tabanlı |
| Çevrimiçi izleme | Çalışırken değişkenler izlenebilir, birçok modelde çalışırken değişiklik yapılabilir | Seri port üzerinden hata ayıklama; sınırlı |
| Bakım | Bakım teknisyeni ladder’ı izleyerek arıza arayabilir | Kodu yazan kişiye bağımlılık yüksek |
| Haberleşme | PROFINET, EtherNet/IP, Modbus gibi endüstriyel protokoller hazır | Kütüphanelerle mümkün, entegrasyon kullanıcıya kalır |
| Ürün ömrü ve destek | Uzun süreli yedek parça ve sürüm desteği | Kartlar ve kütüphaneler hızlı değişebilir |
| Fonksiyonel güvenlik | Safety PLC seçenekleri var | Emniyet fonksiyonu için uygun değildir |
| Birim maliyet | Daha yüksek | Çok düşük |
Güvenilirlik: fark nerede ortaya çıkar?
Laboratuvar masasında sorunsuz çalışan bir Arduino devresi, fabrikada farklı davranabilir. Sebepleri genellikle şunlardır:
- Elektriksel gürültü: Kontaktör bobinleri, frekans konvertörleri ve kaynak makineleri kablolara gürültü indükler. Yalıtımsız girişler yanlış sinyal görür, kart kilitlenebilir veya yeniden başlayabilir.
- Besleme dalgalanmaları: Şebekedeki kısa kesinti ve darbeler, endüstriyel güç kaynakları ve PLC’nin besleme tasarımıyla karşılanır.
- Sıcaklık ve titreşim: Pano içi sıcaklık ve makine titreşimi, lehim bağlantılarını ve konnektörleri zorlar.
- Kablo ve klemens: Jumper kablolar ve pin başlıkları titreşimde gevşer; endüstriyel klemensler bunun için tasarlanmıştır.
- Watchdog ve hata durumu: PLC’lerde programın takılması, I/O modülü kaybı veya haberleşme kopması tanımlı bir hata durumuna götürür ve çıkışların ne yapacağı belirlenebilir. Mikrodenetleyicide bunların hepsini tasarımcı kurmalıdır.
Arduino tabanlı endüstriyel ürünler
Arada bir kategori de var. Arduino’nun kendi profesyonel ürün ailesindeki Opta, Finder ile birlikte geliştirilmiş, DIN raya takılan bir mikro PLC’dir. Arduino’nun dokümantasyonuna göre hem Arduino dili hem de Arduino PLC IDE üzerinden IEC 61131-3 dilleri (LD, FBD, SFC, ST ve IL) ile programlanabilir. Piyasada Arduino uyumlu başka endüstriyel kontrolörler de vardır.
Bu ürünler, klasik geliştirme kartları ile tam bir PLC arasındaki boşluğu doldurur. Seçim yaparken yine aynı sorular sorulmalıdır: giriş-çıkışlar endüstriyel mi, hangi testlerden geçmiş, yedek parça ve yazılım desteği ne kadar sürecek, bakım ekibi programı izleyebilecek mi?
Hangi durumda hangisi mantıklı?
PLC mantıklı:
- Üretim hattında çalışacak, duruşu maliyetli olan makinelerde
- Bakımını şirket içindeki teknisyenlerin yapacağı sistemlerde
- Motorlar, sürücüler, valfler ve çok sayıda 24 V sensörün bulunduğu ortamlarda
- Emniyet fonksiyonları (acil stop, kapı kilidi, ışık perdesi) içeren makinelerde; bunlar safety PLC veya emniyet rölesiyle çözülür: güvenlik sensörleri ve safety PLC
- Müşteriye teslim edilecek ve yıllarca desteklenecek makinelerde
Arduino veya mikrodenetleyici mantıklı:
- Eğitim, öğrenme ve hobi projelerinde
- Bir fikrin hızlıca denenmesi gereken Ar-Ge prototiplerinde
- Yüksek adetli seri üretilecek, birim maliyeti önemli olan elektronik ürünlerde; bu durumda genellikle kart, gövde ve testleri ürüne özel olarak tasarlanır: ihtiyaca özel elektronik kart tasarımı ve üretimi
- Kritik olmayan ölçüm ve izleme işlerinde, tesisin kontrol sisteminden bağımsız olarak
Sınırda kalan durumlar: Tek bir makine için birkaç giriş-çıkış gerekiyorsa küçük bir PLC veya akıllı röle (örneğin Siemens LOGO! sınıfı ürünler) çoğu zaman en dengeli seçimdir. Görüntü işleme, karmaşık hesaplama veya veri toplama gereken yerlerde endüstriyel PC veya gömülü sistemler devreye girer: endüstriyel PC ve gömülü sistemler.
Sık yapılan hatalar
- Kart maliyetini sistem maliyeti sanmak: Arduino kartı ucuzdur; ama yalıtımlı I/O, güç kaynağı, gövde, klemens, test, dokümantasyon ve bakım süresi eklenince fark daralır. Ayrıntılar: ucuz otomasyonun gizli maliyetleri.
- Emniyet fonksiyonunu mikrodenetleyiciye vermek: Acil durdurma ve koruyucu kilitleri yazılımla, sertifikasız bir kartla yapmak kabul edilemez.
- Kodu yalnızca bir kişinin anlaması: Programı yazan kişi ayrıldığında makine bakımsız kalır.
- 5 V girişe 24 V sensör bağlamak: Seviye dönüştürme ve yalıtım olmadan kart bozulur.
Sıkça Sorulan Sorular
Arduino PLC yerine kullanılabilir mi?
Eğitim, prototip ve kritik olmayan küçük uygulamalarda kullanılabilir. Üretim hattındaki makinelerde ise gürültü dayanımı, yalıtımlı I/O, bakım kolaylığı ve uzun süreli destek nedeniyle PLC veya endüstriyel kontrolör tercih edilmelidir.
PLC ile mikrodenetleyici arasındaki fark nedir?
Her PLC’nin içinde bir işlemci vardır. Fark; endüstriyel I/O, IEC 61131-2’ye göre yapılan çevresel ve EMC testleri, IEC 61131-3 programlama dilleri, çevrimiçi izleme ve uzun süreli üretici desteği gibi PLC’yi fabrika ortamına hazırlayan özelliklerdedir.
Arduino ile ladder programlama yapılır mı?
Klasik Arduino kartları C/C++ tabanlı dille programlanır. Arduino Opta gibi endüstriyel ürünler ise Arduino PLC IDE üzerinden ladder dahil IEC 61131-3 dilleriyle programlanabilir.
PLC öğrenmek için Arduino ile başlamak mantıklı mı?
Arduino, elektronik ve programlama mantığını öğrenmek için iyi bir başlangıçtır. Ancak endüstride çalışmak hedefleniyorsa ladder diyagramı ve gerçek bir PLC yazılımıyla da pratik yapmak gerekir; birçok üretici ücretsiz deneme yazılımı ve simülatör sunar.
Küçük bir makine için PLC mi Arduino mu?
Makine üretimde kullanılacaksa ve bakımını başka biri yapacaksa küçük bir PLC veya akıllı röle daha doğru seçimdir. Yalnızca bir deneme veya öğrenme projesiyse Arduino yeterli olabilir.
Eskişehir’de PLC ve kontrol sistemi desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerde makineler için PLC seçimi ve programlama, otomasyon panosu, endüstriyel PC ve ihtiyaca özel elektronik kart çözümleri üzerine çalışıyoruz. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.