Lekcje programowania PLC. PLC – co to jest? Programowalny sterownik logiczny PLC

Gdzie zaczęła się automatyka przemysłowa? Wszystko zaczęło się od obwodów stykowo-przekaźniczych do sterowania procesami przemysłowymi. Oprócz okropnego „szelestu” obwody przekaźników stykowych miały stałą logikę działania, a jeśli algorytm się zmieni, konieczne jest dokładne przerobienie schematu okablowania

Szybki rozwój technologii mikroprocesorowej doprowadził do powstania systemów sterowania procesami opartych na sterownikach przemysłowych. Ale to nie znaczy, że przekaźniki stały się przestarzałe, po prostu mają własną niszę do wykorzystania.

PLC – programowalny sterownik logiczny, to urządzenie mikroprocesorowe przeznaczone do zbierania, przetwarzania, przetwarzania, przechowywania informacji i generowania poleceń sterujących, posiadające skończoną liczbę wejść i wyjść, podłączone czujniki, klucze, elementy wykonawcze do obiektu sterującego i przeznaczone do działania w czasie rzeczywistym.

Zasada działania sterownika PLC różni się nieco od „konwencjonalnych” urządzeń mikroprocesorowych. Oprogramowanie sterowników uniwersalnych składa się z dwóch części. Pierwsza część to oprogramowanie systemowe. Rysując analogię do komputera, można powiedzieć, że jest to system operacyjny, czyli tzw. kontroluje działanie jednostek sterujących, wzajemne połączenie części składowych i diagnostykę wewnętrzną. Oprogramowanie systemu PLC znajduje się w pamięci stałej procesora centralnego i jest zawsze gotowe do użycia. Po włączeniu zasilania sterownik PLC jest gotowy do przejęcia kontroli nad systemem w ciągu kilku milisekund. Sterowniki PLC działają cyklicznie, stosując metodę okresowego odpytywania danych wejściowych.
Cykl operacyjny PLC składa się z 4 faz:
1. Wejścia odpytujące
2. Uruchom program użytkownika
3. Ustawianie wartości wyjściowych
4. Niektóre operacje pomocnicze (diagnostyka, przygotowanie danych do debuggera, wizualizacja itp.).

Wykonanie fazy 1 zapewnia oprogramowanie systemowe. Po czym sterowanie przekazywane jest do programu użytkowego, programu, który sam wpisałeś do pamięci, według tego programu sterownik robi co chcesz, a po jego zakończeniu sterowanie ponownie przekazywane jest na poziom systemu. Zapewnia to maksymalną prostotę w budowaniu programu aplikacyjnego – jego twórca nie musi wiedzieć, jak zarządzać zasobami sprzętowymi. Trzeba wiedzieć z jakiego wejścia pochodzi sygnał i jak reagować na niego na wyjściach

Oczywiście czas reakcji na zdarzenie będzie zależał od czasu wykonania jednego cyklu aplikacji. Definicję czasu reakcji – czasu od momentu zdarzenia do momentu wydania odpowiedniego sygnału sterującego – przedstawiono na rysunku:

Posiadając pamięć, sterownik PLC, w zależności od historii zdarzeń, jest w stanie w różny sposób reagować na bieżące zdarzenia. Możliwości przeprogramowania, kontrola czasu, zaawansowane możliwości obliczeniowe, w tym cyfrowe przetwarzanie sygnału, podnoszą sterowniki PLC na wyższy poziom w porównaniu do prostych maszyn kombinacyjnych.

Rozważ wejście i wyjście sterownika PLC. Istnieją trzy typy wejść: dyskretne, analogowe i specjalne
Jedno wejście dyskretne PLC może przyjąć jeden binarny sygnał elektryczny, opisany dwoma stanami - włączony lub wyłączony. Wszystkie wejścia dyskretne (wersja ogólna) sterowników są zazwyczaj przystosowane do przyjmowania sygnałów standardowych o poziomie 24 V DC. Typowa wartość prądu dla jednego wejścia cyfrowego (przy napięciu wejściowym 24 V) wynosi około 10 mA.

Analogowy sygnał elektryczny reprezentuje poziom napięcia lub prądu odpowiadający pewnej wielkości fizycznej w danym momencie. Może to być temperatura, ciśnienie, waga, pozycja, prędkość, częstotliwość itp.

Ponieważ sterownik PLC jest komputerem cyfrowym, analogowe sygnały wejściowe muszą zostać poddane konwersji analogowo-cyfrowej (ADC). W rezultacie powstaje zmienna dyskretna o określonej pojemności. W sterownikach PLC z reguły stosuje się konwertery 8-12 bitowe, co w większości przypadków, w oparciu o współczesne wymagania dotyczące dokładności sterowania procesem technologicznym, jest wystarczające. Ponadto przetworniki ADC o większej pojemności bitowej nie uzasadniają swojej wartości, przede wszystkim ze względu na wysoki poziom szumu przemysłowego charakterystycznego dla warunków pracy sterowników.

Prawie wszystkie analogowe moduły wejściowe są wielokanałowe. Przełącznik wejściowy łączy wejście ADC z wymaganym wejściem modułu.

Standardowe wejścia cyfrowe i analogowe PLC mogą zaspokoić większość potrzeb systemów automatyki przemysłowej. Konieczność stosowania specjalizowanych wejść pojawia się w przypadkach, gdy bezpośrednie przetworzenie określonego sygnału w oprogramowaniu jest utrudnione, np. wymaga dużej ilości czasu.

Najczęściej sterowniki PLC wyposażone są w specjalizowane wejścia zliczające służące do pomiaru czasu trwania, przechwytywania zboczy i zliczania impulsów.

Przykładowo przy pomiarze położenia i prędkości obrotowej wału bardzo powszechnymi urządzeniami są te, które generują określoną liczbę impulsów na obrót – enkodery obrotowe. Częstotliwość powtarzania impulsów może osiągnąć kilka megaherców. Nawet jeśli procesor PLC jest wystarczająco szybki, bezpośrednie zliczanie impulsów w programie użytkownika będzie bardzo marnotrawstwem czasu. W tym przypadku pożądane jest posiadanie wyspecjalizowanej sprzętowej jednostki wejściowej zdolnej do przeprowadzania pierwotnego przetwarzania i generowania ilości niezbędnych do zastosowanego zadania.
Drugim powszechnym typem wejść specjalizowanych są wejścia zdolne do bardzo szybkiego wykonania określonych zadań użytkownika z przerwaniem wykonywania programu głównego - wejścia przerwań.

Wyjście dyskretne również posiada dwa stany – włączony i wyłączony. Potrzebne są do sterowania: elektrozaworami, cewkami, rozrusznikami, lampkami ostrzegawczymi itp. Generalnie zakres ich zastosowania jest ogromny i obejmuje niemal całą automatykę przemysłową.

Strukturalnie sterowniki PLC dzielą się na monoblokowe, modułowe i rozproszone. Monobloki mają ustalony zestaw wejść i wyjść

W sterownikach modułowych moduły wejścia-wyjścia są instalowane w różnych składach i ilościach w zależności od stojącego przed nimi zadania

W systemach rozproszonych moduły lub nawet pojedyncze wejścia i wyjścia tworzące jeden system sterowania mogą być rozdzielane na znaczne odległości

Języki programowania sterowników PLC

Tworząc system sterowania procesem technologicznym zawsze pojawia się problem wzajemnego zrozumienia pomiędzy programistą a technologami. Technolog powie: „trzeba trochę dodać, trochę wymieszać, jeszcze trochę dodać i trochę podgrzać”. A nie ma czasu oczekiwać od technologa sformalizowanego opisu algorytmu. I okazało się, że programista musiał się w nie zagłębiać długo. Przetwarzaj, a następnie napisz program. Często przy takim podejściu programista pozostaje jedyną osobą zdolną zrozumieć swoje dzieło, ze wszystkimi wynikającymi z tego konsekwencjami. Sytuacja ta zrodziła chęć tworzenia technologicznych języków programowania dostępnych dla inżynierów i technologów oraz maksymalnie upraszczających proces programowania.

W ciągu ostatniej dekady pojawiło się kilka języków technologicznych. Ponadto Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna opracowała normę IEC-61131-3, która koncentruje wszystko, co zaawansowane w dziedzinie języków programowania dla systemów automatyzacji procesów. Norma ta wymaga, aby różni producenci sterowników PLC oferowali polecenia identyczne pod względem wyglądu i działania.

Norma określa 5 języków programowania:

Sequential Function Chart (SFC) – język sekwencyjnych bloków funkcyjnych;
Function Block Diagram (FBD) – język diagramów bloków funkcjonalnych;
Diagramy drabinkowe (LAD) – język diagramów drabinkowych;
Lista instrukcji (STL) to ustrukturyzowany język tekstu, język wysokiego poziomu. Przypomina mi Pascala
Lista instrukcji (IL) to język instrukcji. Jest to typowy asembler z akumulatorem i skokami według etykiety.

Języki LAD lub KOP (z niemieckiego Kontaktplan) są podobne do obwodów elektrycznych logiki przekaźnika. Dlatego inżynierom, którzy nie znają skomplikowanych języków programowania, napisanie programu nie będzie trudne. Język FBD przypomina tworzenie obwodów z wykorzystaniem elementów logicznych. Każdy z tych języków ma swoje zalety i wady. Dlatego przy wyborze specjaliści opierają się głównie na osobistym doświadczeniu. Chociaż większość pakietów oprogramowania umożliwia konwersję już napisanego programu z jednego języka na inny. Ponieważ niektóre problemy można rozwiązać elegancko i prosto w jednym języku, podczas gdy w innym będziesz musiał stawić czoła pewnym trudnościom

Obecnie najczęściej używanymi językami są LAD, STL i FBD.

Większość producentów sterowników PLC tradycyjnie posiada własne, autorskie rozwiązania w dziedzinie oprogramowania narzędziowego. Na przykład takie jak „Concept” Schneider Electric, „Step 7” Siemens.

Pakiet oprogramowania CoDeSys

Otwartość standardów IEC doprowadziła do powstania firm zajmujących się wyłącznie narzędziami do programowania PLC.

Są najpopularniejsze na świecie. CoDeSys został opracowany przez firmę 3S. Jest to uniwersalne narzędzie do programowania sterowników w językach IEC, niezwiązane z żadną platformą sprzętową i spełniające wszystkie współczesne wymagania.

Kluczowe cechy:
- pełna implementacja języków IEC
- wbudowany emulator kontrolera pozwala na debugowanie projektu bez użycia sprzętu. Co więcej, emulowany jest nie jakiś abstrakcyjny sterownik, ale konkretny sterownik PLC uwzględniający platformę sprzętową
- wbudowane elementy wizualizacyjne umożliwiają stworzenie modelu obiektu sterującego oraz przeprowadzenie debugowania, tj. umożliwia stworzenie interfejsu człowiek-maszyna (HMI)
- bardzo szeroki zakres funkcji serwisowych, przyspieszających pracę programisty
- dostępna jest rosyjska wersja programu i rosyjska dokumentacja

Literatura:
Nowoczesne technologie automatyki przemysłowej: podręcznik / O. V. Shishov. Sarańsk: Wydawnictwo Mordow. Uniwersytet, 2007. – 273 s. ISBN 5-7103-1123-5

Sterowniki PLC mają kilka podstawowych języków programowania. Po pierwsze, jest to coś na wzór języków programowania wysokiego poziomu. Nazywa się to językiem tekstu strukturalnego (w burżuazyjnym ST). Niezwykle wygodna rzecz, jeśli masz umiejętności programowania. Właściwie został wymyślony dla programistów. Jednak kiedy opracowano i wdrożono sterownik PLC, zawód programisty (w sensie inteligentnego programisty z dobrym przeszkoleniem technicznym) był jeszcze rzadszy niż w naszych trudnych czasach. Dlatego praktyczni Jankesi i cały świat opracowali później kilka rodzajów języków graficznych. Dla elektryków stworzyli język schematów przekaźnikowych (w burżuazyjnym LD). Ogólnie nic skomplikowanego - szyna wejściowa, szyna wyjściowa, między nimi - obwód przekaźników, normalnie zamkniętych lub otwartych, i timery, oczywiście, wszelkiego rodzaju wyzwalacze. Zaletą jest prostota - gdyby tylko był diagram, program zostałby napisany. Minusem jest trudność pracy z sygnałami analogowymi.

Innym rodzajem języka graficznego jest język bloków funkcyjnych (w burżuazyjnym FBD). Bardzo mi to przypomina pracę z pakietem Simulink pakietu oprogramowania Matlab; znajomemu przypomina mi to Vissima. Tak, ogólnie rzecz biorąc, trudno jest zdobyć wykształcenie techniczne, nie zetknąwszy się nigdy z tego rodzaju oprogramowaniem. Podstawą wszystkiego są bloki połączone w wymaganej kolejności liniami komunikacyjnymi. Jeśli jesteś technikiem, być może najłatwiejszy do nauczenia się i aktywnego korzystania. Plus – przejrzystość, intuicyjna przejrzystość zaimplementowanych algorytmów. Wady: praca z cyklami. Jest to oczywiście możliwe, ale w ST tego rodzaju program pisze się łatwiej i krócej.
Najnowsza wersja języka graficznego jest algorytmiczna (SFC). Jest to język graficzny najwyższego poziomu. Każdy krok to mały (lub duży) program. Bardzo piękny język, słusznie uwielbiany przez technologów wszelkiej maści. Umożliwia tworzenie ściśle ustrukturyzowanych projektów, które są łatwe do debugowania. Minus jest tylko jeden – naukę tego języka warto podjąć dopiero po wystarczającym opanowaniu języka ST, LD czy FBD. Trzeba jeszcze na nich napisać programy dla osobnego kroku.

O tak. Prawie zapomniałam. Istnieje również coś podobnego do asemblera. Nazywa się to listą instrukcji (w burżuazyjnym IL). Jeśli jesteś fanem niekończącego się czasu pracy baterii, to jest dla Ciebie. Wady: długi kod programu, który dobrze wygląda tylko w załącznikach do pracy dyplomowej, problemy z debugowaniem. Krótko mówiąc, w moim rozumieniu jest to piąte koło w wózku do programowania PLC. Mogę się mylić.

Program czy projekt?

Natychmiast oddzielmy kotlety od much. Kod, który bohatersko piszemy, jest oczywiście programem. A dokładniej program to kod określający cykl działania sterownika PLC. Kontroler może mieć nie jeden, nie dwa, ale wiele. Mogą się zmieniać ze względu na czas, zdarzenia zewnętrzne lub programowe. Oznacza to, że program jest sprawą raczej prywatną. Całość tego, co „wlewa się” do sterownika, nazywa się zwykle projektem. Oprócz zestawu programów, projekt zawiera powiązane biblioteki, typy danych, wizualizacje, konfiguracje, ustawienia dla konkretnego sterownika PLC i wiele więcej.

Jak opisano w pierwszym artykule, sterownik PLC cyklicznie odczytuje wejścia, wykonuje program użytkowy i zapisuje dane wyjściowe. Dlatego pisanie programu dla sterownika PLC różni się od tradycyjnego pisania programu dla mikrokontrolerów i komputerów PC. Programy dla sterowników PLC podlegają rygorystycznym wymaganiom dotyczącym niezawodności; czym innym jest zawieszanie się edytora tekstu, a czym innym program sterujący reaktorem jądrowym. Kolejnym równie ważnym wymogiem jest terminowa reakcja na zdarzenie. Co to znaczy nie zareagować na czas na wydarzenie w branży? Oznacza to utratę kontroli nad procesem technologicznym. Co w niektórych przypadkach, jak na przykład reaktora, doprowadzi do nieodwracalnych konsekwencji.

Przyjrzyjmy się różnicom pomiędzy pisaniem programu dla sterownika PLC i mikrokontrolera. Weźmy na przykład najprostsze zadanie dla MK - migającą diodę LED. Podejrzewam, że każdy zaczynał swoją znajomość z MK od tego zadania. Algorytm będzie następujący

Zapisz logi do portu. 1.
Tymczasowe opóźnienie
Zapisz log.0 do portu.
Tymczasowe opóźnienie
Skocz na początek programu za pomocą znaku.

Według tego algorytmu program na sterowniku PLC nie będzie działał; zawiera nieskończoną pętlę. Jednak w sterowniku PLC cała aplikacja jest wykonywana od początku do końca w każdym cyklu operacyjnym, a każdy program musi przekazywać kontrolę programowi systemowemu. Dlatego przy takiej organizacji algorytmu nasz PLC się zawiesi. Nawet jeśli usuniemy przejście po znaku na początek, program nie będzie działał tak, jak byśmy chcieli. Port będzie zawsze w stanie log.0, gdyż fizyczna instalacja wyjść następuje dopiero po wykonaniu całego programu użytkowego. Dlatego stany pośrednie są tylko zmiennymi programu w pamięci i nie są w żaden sposób wyświetlane na sprzęcie.

Poza tym dobrze byłoby też zorganizować opóźnienie czasowe za pomocą timera, okresowo sprawdzając jego wartość, a nie czekać na próżno, aż ten czas minie; na pewno sterownik ma inne, ważniejsze zajęcia.

Biorąc pod uwagę powyższe, prawidłowy algorytm wyglądałby następująco:
1. Sprawdź timer, czy czas pauzy upłynął
a) odwrócić wyjście
b) rozpocząć nowe odliczanie
2. Zakończenie programu

Poniżej zaimplementujemy ten algorytm w praktyce, a teraz rozważymy główne cechy języka LAD (diagram drabinkowy).

Obwód przekaźnika składa się z dwóch szyn pionowych, pomiędzy nimi znajdują się obwody poziome utworzone przez styki i uzwojenia przekaźnika. Przykład na zdjęciu:

Normalnie otwarty styk

Styk normalnie zamknięty (odwrotny).

Cewka przekaźnika

Liczba styków w obwodzie może być inna, ale uzwojenie jest takie samo.

Każdy kontakt jest powiązany ze zmienną logiczną określającą jego stan. Jeśli styk normalnie zamknięty jest zamknięty, to PRAWDA; jeśli jest otwarty, jest to FAŁSZ; w przypadku styku odwrotnego jest on zamknięty, gdy zmienna ma wartość FAŁSZ. Nazwa zmiennej jest zapisywana nad kontaktem i służy jako jego nazwa.

Styki połączone szeregowo odpowiadają operacji logicznej AND i połączonej równolegle operacji OR. Styk odwrotny jest odpowiednikiem operacji NOT. Równoległe połączenie uzwojeń jest dozwolone, ale połączenie szeregowe nie. Uzwojenie przekaźnika może być również odwrotne, wówczas kopiuje odwrotny stan obwodu do odpowiedniej zmiennej logicznej.

Ideą obwodów przekaźnikowych jest to, że wszystkie obwody działają równolegle, tj. prąd jest dostarczany do wszystkich obwodów jednocześnie. Wiemy jednak, że procesor wykonuje program sekwencyjnie i nie możemy tego robić jednocześnie. Podobnie w LAD program jest wykonywany sekwencyjnie od lewej do prawej, od góry do dołu. Ale cykl procesora jest mały, dlatego występuje efekt równoległości.

Każda zmienna w tym samym obwodzie ma tę samą wartość. Nawet jeśli przekaźnik w obwodzie zmieni zmienną, nowa wartość pojawi się na stykach dopiero w następnym cyklu. Obwody znajdujące się powyżej natychmiast otrzymują nową wartość zmiennej, a obwody znajdujące się poniżej dopiero w kolejnym cyklu. Ścisła kolejność wykonania jest bardzo ważna, dzięki czemu diagram LAD pozostaje stabilny w obecności sprzężeń zwrotnych.

Chociaż jest to sprzeczne z analogią LAD z obwodami przekaźnikowymi, kolejność wykonywania programu LAD może zostać zakłócona za pomocą etykiet i przejść. Pogarsza to czytelność programu i może być trudno je zrozumieć, ale jak to mówią, jeśli naprawdę się chce, można. W tym celu wskazane jest podzielenie programu na moduły i wykonanie przejść pomiędzy modułami.

Możliwości programu LAD można rozszerzyć poprzez wstawienie bloków funkcyjnych. Można wstawiać wszystkie standardowe bloki funkcyjne zawarte w IEC. Opisy bloków funkcyjnych znajdują się w pomocy.

Stwórzmy nasz pierwszy program LAD w środowisku CoDeSys. , wystarczy skorzystać z wyszukiwarki

Po instalacji wybierz utworzenie nowego projektu, a CoDeSys poprosi Cię o wybranie platformy docelowej dla sterownika PLC. Określenie platformy docelowej jest konieczne, aby środowisko wiedziało, dla jakiego typu kontrolera pisany jest program. Wybierz 3S CodeSyS Sp PLCWinNT V2.4 i kliknij OK.

Pozostaw nazwę projektu domyślną, wybierz język LD

Interfejs programu jest w języku rosyjskim i jest intuicyjny. Po najechaniu kursorem na element pojawia się jego nazwa. Radzę wziąć pod uwagę wszystkie elementy, a także pozycje menu głównego.

Aby dodać element do programu należy kliknąć lewym przyciskiem myszy na polu roboczym programu, a następnie LPM kliknąć na element, który chcemy umieścić w programie. Na przykład normalnie otwarty kontakt, powinieneś otrzymać następujące informacje.

Zamiast znaków zapytania wpisz nazwę naszej zmiennej, np. SB i wciśnij Enter, pojawi się okno deklaracji zmiennej, wybierz Bool i wciśnij OK.

Zastanów się, jakie typy możesz wybierać, a także jakie klasy zmiennych.

Zaimplementujmy programy do mrugania diody LED i ogólnie mówiąc program dla pojedynczego generatora impulsów

Do realizacji programu wykorzystujemy blok funkcjonalny timera TP. Timer TP – jest to timer jednoimpulsowy o czasie trwania określonym przez wejście PT.

Kiedy IN ma wartość FALSE, wyjście Q = FALSE, wyjście ET = 0. Kiedy IN zmienia się na TRUE, wyjście Q jest ustawiane na TRUE, a timer rozpoczyna odliczanie czasu na wyjściu ET aż do osiągnięcia czasu określonego przez PT. Licznik nie zwiększa się dalej. Zatem wyjście Q generuje impuls o czasie trwania PT na zboczu wejścia IN.

Aby wstawić TP, na pasku narzędzi wybierz:

Pojawi się asystent wyboru bloku funkcyjnego.

Pobierz plik projektu i zobaczmy, jak to działa.

W początkowej chwili X = Fałsz, więc zestyk odwrotny X jest zamknięty i uruchamiany jest timer T2, wyjście Q = Prawda, więc obwód jest włączony. A ponieważ uzwojenie w obwodzie jest odwrotne, oznacza to, że kopiuje odwrotny stan obwodu do X, a X pozostaje fałszywe, po przekroczeniu licznika Q = False, a odwrotne uzwojenie zamienia X w True. Następnie rozpoczyna się T1, po przepełnieniu resetuje X do wartości False i wszystko się powtarza. Zmienna X jest wyjściem generatora. Timer T2 ustawia przerwę, a T1 czas trwania impulsu.

Kompilacja projektu Projekt -> Kompiluj

W sekcji online wybieramy Tryb emulacji, i wtedy Połączenie I Początek. I widzimy, że nasz obwód zaczyna się przełączać, obwód, w którym „płynie prąd”, jest podświetlony na niebiesko. Również w obszarze deklaracji zmiennych widzimy aktualną wartość zmiennych.

Wyjście generatora można obejrzeć za pomocą znacznika cyfrowego; w tym celu należy przejść do zakładki Zasoby w lewym dolnym rogu

Wybierać Cyfrowy znacznik -> Dodatek -> Ustawienia śledzenia, pojawi się następujące okno

Ustalimy cykliczność nagrywania Ręcznie, kliknij menedżera i wybierz zmienne X(Bool)

Kliknij OK . Wybór pióra dla naszej zmiennej

Wybierz online Połączenie, naciskać Początek, Dalej Zaawansowane -> Rozpocznij śledzenie, także wybierz Automatyczne śledzenie

Rozważmy inny przykład sterowania silnikiem z elektroniczną komutacją uzwojeń stojana
Nie będę przedstawiał samego programu, pobierz projekt. I opowiem ci o algorytmie pracy.

Wszystkie timery są uruchamiane sygnałem startu. Każdy licznik czasu mierzy moment zakończenia fazy. Zmienne Y1-Y3 są wyjściami odpowiedniej fazy sterującej. Każde wyjście jest włączane, jeśli licznik czasu nie został jeszcze przekroczony, a poprzednie wyjście jest wyłączone. Ostatni obwód to obwód automatycznego restartu.

Kontroler jest urządzeniem sterującym. Stanie się naprawdę funkcjonalny dopiero wtedy, gdy utworzysz i uruchomisz program, aby z niego korzystać.

Oznacza to główne zadanie programowalnego sterownika logicznego - wykonanie programu zarządzającego procesem technologicznym.

Jaki pakiet oprogramowania jest dostępny dla sterownika PLC? W zasadzie dowolny zestaw jest możliwy. Najważniejsze jest to, że wielkość wolnych zasobów tego narzędzia nie jest dla Ciebie przeszkodą. Deweloper otrzymuje szerokie możliwości pisania programów.

Co jest potrzebne do zaprogramowania sterownika? Po pierwsze potrzebny jest programista, który dogłębnie zrozumie to zagadnienie. Po drugie potrzebny jest sam komputer i oczywiście pakiet deweloperski.

Funkcjonalność narzędzi programistycznych

Zazwyczaj pakiet programistyczny jest dostępny za dodatkową opłatą. Chociaż w zasadzie często okazuje się, że ten pakiet jest już początkowo zawarty w oprogramowaniu instalacyjnym.

Jaką funkcjonalność oferuje środowisko programistyczne?

Duży zestaw bibliotek, bloków programów, konkretnych procedur i gotowych szablonów.
Narzędzia do sprawdzania, testowania i uruchamiania programu na komputerze z pominięciem kontrolera.
Zaproponowano także narzędzie umożliwiające automatyzację dokumentacji utworzonego programu, w ramach przyjętych standardów.

I na koniec należy zwrócić uwagę na główną zaletę - obsługuje około sześciu języków programowania. Jedyną wadą jest to, że kompatybilność programu jest wdrażana na niskim poziomie. Producenci sterowników PLC nie doszli do unifikacji i każdy produkuje to urządzenie z własnym środowiskiem oprogramowania.

Rodzaje języków programowania dla PLC

Język LD

LD (Ladder) to środowisko programistyczne oparte na grafice. W pewnym sensie jest to obwód przekaźnikowy. Twórcy tego standardu uważają, że zastosowanie tego typu środowiska oprogramowania znacznie ułatwia przekwalifikowanie inżynierów automatyków przekaźnikowych na sterowniki PLC.

Do głównych wad tego języka programowania należy nieefektywność przetwarzania procesów z dużą liczbą zmiennych analogowych, ponieważ jest on zbudowany tak, aby reprezentował procesy dyskretne.

Język FBD

FBD (schemat bloków funkcyjnych) – stosowane jest tu również programowanie graficzne. Mówiąc obrazowo, FBD definiuje pewną mnogość bloków funkcjonalnych, które mają między sobą połączenia (wejście i wyjście).

Dane komunikacyjne są zmienne i przesyłane pomiędzy blokami. Każdy blok indywidualnie może reprezentować konkretną operację (wyzwalacz, logiczne „lub” itp.). Zmienne są definiowane za pomocą określonych bloków, a obwody wyjściowe mogą mieć połączenia z określonymi wyjściami sterownika lub połączenia ze zmiennymi globalnymi.

Język SFC

SFC (Sequential Function Chart) – może być używany z językami ST i IL, jest również oparty na grafach. Zasada jego budowy jest bliska obrazowi maszyny o skończonych stanach; warunek ten klasyfikuje go jako jeden z najpotężniejszych języków programowania.

Procesy technologiczne w tym języku budowane są zgodnie z rodzajem określonych kroków. Konstrukcja stopni składa się z pionowej linii biegnącej od góry do dołu. Każdy krok to konkretna operacja. Możesz opisać operację nie tylko za pomocą SFC, ale także za pomocą ST i IL.

Po zakończeniu danego kroku następuje akcja przekazania kontroli do następnego kroku. Przejścia pomiędzy etapami mogą być dwojakiego rodzaju. Jeśli w danym kroku zostanie spełniony jakiś warunek i dalszą akcją będzie przejście do kolejnego kroku, to mamy do czynienia z przejściem warunkowym. Jeżeli wszystkie warunki na danym etapie zostaną w pełni spełnione i dopiero wtedy następuje przejście do kolejnego etapu, to jest to przejście bezwarunkowe.

Język ST

ST (Structured Text) jest językiem wysokiego poziomu i ma wiele podobieństw do Pascala i Basica.

ST pozwala na interpretację ponad szesnastu typów danych i ma możliwość pracy z operacjami logicznymi, obliczeniami cyklicznymi itp.

Drobnym mankamentem jest brak środowiska graficznego. Programy prezentowane są w formie tekstowej, co komplikuje rozwój technologii.

Język IL

IL (Instruction List) - język podobny do Assembly, zwykle używany do indywidualnego kodowania bloków. Zaletą jest to, że bloki te charakteryzują się dużą szybkością działania i niskim zapotrzebowaniem na zasoby.

Język CFC

CFC (Continious Flow Chart) – odnosi się do języków wysokiego poziomu. W zasadzie jest to wyraźna kontynuacja języka FBD.

Proces projektowania polega na wykorzystaniu gotowych klocków i umieszczeniu ich na ekranie. Następnie są one konfigurowane i tworzone są połączenia pomiędzy nimi.

Każdy blok stanowi kontrolę konkretnego procesu technologicznego. Tutaj główny nacisk położony jest na proces technologiczny, matematyka schodzi na dalszy plan.

Jednym z kluczowych celów automatyzacji jest monitorowanie zmian stanu obiektu i możliwość kontrolowania tego procesu. Ograniczenie procesów zmian prowadzi do zwiększenia produktywności i efektywności. Wizja maszynowa i sterowanie ruchem pomagają zmniejszyć zmienność i zwiększyć elastyczność nowoczesnych systemów automatyki. Z kolei zwiększona elastyczność i funkcjonalność systemów sterowania może popchnąć niektóre starsze systemy na skraj możliwości przetwarzania.

Obecnie programowalne sterowniki logiczne PLC są normą w systemach automatyki. Często do kosztów nowych technologii dolicza się możliwość modernizacji sprzętu i/lub dodatkowe możliwości wdrożenia nowych systemów operacyjnych. Jednakże dodanie urządzeń sterujących ruchem lub niestandardowych modułów wejściowych do programowalnego sterownika logicznego PLC może również mieć znaczący wpływ na koszt całego sprzętu.

Względne koszty, możliwość rozbudowy, funkcjonalność, a także realizacja opcji użytkownika to wymagania stawiane nowoczesnym sterownikom przemysłowym. Czy w obliczu znacznego wzrostu wymagań w zakresie szybkości przetwarzania, pamięci i mocy w ostatnich latach sterowniki PLC mogą nadal pozostać głównym narzędziem automatyzacji systemów produkcyjnych?

Proces zarządzania

W najprostszej formie proces sterowania składa się z trzech głównych elementów – czujnika, sterownika i elementu wykonawczego. Czujnik zbiera informacje o kontrolowanym obiekcie i przekazuje je do sterownika, który przetwarza otrzymane dane i wysyła sygnał sterujący do siłownika. Ten projekt nazywa się systemem z zamkniętą pętlą lub systemem z zamkniętą pętlą.

Na przykład monitorowanie gazu i temperatura w piecu azotowym mogą być ważne dla obróbki cieplnej, ale dane dotyczące wilgotności w pomieszczeniu lub wibracji mogą nie mieć żadnego wpływu na proces obróbki cieplnej. Dodanie najnowszych danych do automatycznego systemu sterowania nie przyniesie absolutnie żadnych korzyści, a jedynie skomplikuje sprawę i zwiększy koszty. Możemy stwierdzić, że złożoność staje się krytyczna, ponieważ zmniejsza koszty projektowania, programowania, rozwiązywania problemów i pozwala uniknąć instalowania komponentów, które nie mają praktycznego zastosowania.

Po zebraniu przez czujniki informacja trafia do kontrolera, który pełni rolę „mózgu”. Otrzymane informacje będzie przetwarzał w oparciu o algorytmy i programy przypisane mu przez programistę. Jeżeli wartość nie mieści się w ustalonych granicach, sterownik wyśle sygnał do siłownika w celu skorygowania błędu i będzie się to działo do momentu, gdy błąd osiągnie akceptowalne granice. Siłownik jest mięśniem automatycznego systemu sterowania (ACS). To on będzie miał fizyczny wpływ na kontrolowany system. Mechanizmami uruchamiającymi działa samobieżne mogą być różne napędy elektryczne, napędy hydrauliczne, napędy pneumatyczne i inne mechanizmy.

„Administrator jest świadomy tego, co się dzieje i może podejmować decyzje. Sterowniki PLC są niekwestionowanym liderem w automatyce przemysłowej” – mówi Matteo Dariol, inżynier w firmie Bosch Rexroth. „Skrót zawiera „programowalną logikę”, ponieważ na początku rewolucji elektronicznej w latach 1960-1970 zaczęto budować urządzenia sterujące z wykorzystaniem dyskretnych elementów elektronicznych. Wcześniej zmiana specyfikacji projektowej skutkowała przeprojektowaniem i przeprojektowaniem całej logiki sterującej wraz ze zmianami w fizycznych elementach urządzeń sterujących. Wraz z pojawieniem się programowalnego sterownika logicznego PLC wysiłki mające na celu zmianę algorytmu sterowania polegają prawie wyłącznie na zmianie oprogramowania.

Nowoczesne sterowniki PLC są urządzeniami dość niezawodnymi, a ich języki programowania są ustandaryzowane. Środowiska programistyczne dla programowalnych sterowników logicznych nie mają jeszcze wspólnych, ujednoliconych standardów, ponieważ wszyscy główni gracze na rynku komponentów elektronicznych oferują własne, unikalne rozwiązania. Programowanie i rozwiązywanie problemów w sterowniku PLC może być jeszcze łatwiejsze niż w komputerze osobistym, który każdy z nas zna doskonale. Programowalny sterownik logiczny PLC ma budowę modułową i możliwość podłączenia różnych modułów w zależności od wymagań projektu: dodatkowych portów I/O, modułów bezpieczeństwa, a także określonych modułów komunikacyjnych, żeby wymienić tylko kilka przykładów.

Modułowa konstrukcja zapewnia programowalnym sterownikom logicznym główną zaletę skalowalności. Istnieją inne zalety, takie jak koszt, prostota konstrukcji i wytrzymałość konstrukcyjna. Elementy ACS takie jak przekaźniki wymagają okresowego przeglądu i wymiany i tu pojawia się kolejna zaleta sterownika PLC - minimum ruchomych części mechanicznych. Istnieją możliwości integracji z bardziej złożonymi systemami, takimi jak kontroler PC.

Ograniczenia PLC

W porównaniu z komputerem osobistym (PC) sterownik PLC ma ograniczoną pamięć, oprogramowanie i możliwości urządzeń peryferyjnych. Sterowanie ruchem (na przykład robotyka lub złożony system zautomatyzowany) wymaga ogromnej liczby wejść/wyjść, co wymaga dodatkowych modułów sterujących PLC lub zewnętrznej elektroniki. Warto jednak zaznaczyć, że komputer jest w stanie przetworzyć znacznie więcej informacji i szybciej, co może znacznie zmniejszyć rozmiary fizyczne i zapewnić moc obliczeniową niezbędną do realizacji komputerowych systemów wizyjnych, sterowania ruchem oraz umożliwić szybkie przetwarzanie dużych strumieni danych. . Stały wzrost przetwarzanej informacji wiąże się ze stopniowym wprowadzaniem przez niektóre firmy przemysłowego Internetu Rzeczy IIoT na linie produkcyjne i obiekty przemysłowe wymagające dużej mocy obliczeniowej.

Producenci oryginalnego sprzętu (OEM) są w stanie zwiększyć produktywność sprzętu, umożliwiając maszynom wykonywanie wielu operacji jednocześnie. Maksymalnie intensywne obliczenia AND/OR krytycznych procesów działających jednocześnie mogą przeciążyć programowalny sterownik logiczny. Maszyny mogą korzystać z wielu platform obliczeniowych, aby skrócić czas przetwarzania procesów krytycznych. Zwykle obejmują jeden lub więcej kontrolerów ruchu i jeden lub więcej procesorów nadzorujących, które obsługują interfejs operatora do programowania, informacji o działaniu maszyny, gromadzenia danych i funkcji wsparcia technicznego. Jednak użycie wielu procesorów jest droższe. Nowe oprogramowanie przeznaczone dla platform PC może pomóc w rozwiązaniu tego problemu, choć…

Komputer nie jest tak niezawodny i trudno mu przetrwać w środowiskach przemysłowych, takich jak kurz i wilgoć. Korzystanie z komputera z bardziej złożonym oprogramowaniem lub dużą liczbą opcji oprogramowania wymaga znacznie więcej czasu na przeszkolenie personelu konserwacyjnego. Zaawansowane oprogramowanie może wymagać programisty do wykonywania konserwacji, napraw i aktualizacji. Oprogramowanie PLC może być proste, ale ma własne, sprawdzone w czasie standardowe języki, które mogą zapewnić trwałość urządzenia pomimo jego szybkości i liniowego charakteru.

Sterowniki PLC zazwyczaj wykorzystują standardowy zestaw języków programowania (IEC 61131-3), w tym diagramy LAD. Schematy LAD budowane są analogicznie do obwodów elektrycznych, co znacznie upraszcza szkolenie personelu, konserwację i naprawy. W większości przypadków można obejść się bez programisty. Kolejnym językiem z normy IEC 61131-3 jest tekst strukturalny, który jest podobny do języka „wysokiego poziomu”. Jednak używanie innych niestandardowych języków wysokiego poziomu, takich jak C++ lub Visual Basic, może być trudne w przypadku sterownika PLC. Dopiero niedawno nowe narzędzia programowe umożliwiły użytkownikom komunikację ze sterownikiem PLC tak, jakby był to zwykły komputer PC.

Program sekwencyjny PLC skanuje wszystkie instrukcje w każdym cyklu. Cykl skanowania trwa około 10 ms lub trochę więcej. Po wykonaniu wszystkich instrukcji program przechodzi do kolejnego skanowania. Jeżeli instrukcja nie zostanie wykonana w określonym czasie, generuje komunikat o błędzie i wykonywanie programu zostaje zakończone. To trudne oprogramowanie może ograniczyć czas trwania programu i sygnały wejściowe mniejsze niż 100 Hz.

Przykładowo, jeśli konieczne jest przetworzenie sygnału z czujnika prędkości o prędkości nominalnej 1200 obr/min (częstotliwość sygnału 1200/60 = 200 Hz), mikrokontroler oparty na sterowniku PLC nie jest w stanie poprawnie zmierzyć prędkości przy użyciu takiego wejścia. Konieczne jest zintegrowanie specjalnego modułu z dekoderem lub licznikiem na układach scalonych, który przetwarza sygnał z czujnika na sygnał normalnie przetwarzany przez mikrokontroler. Takie moduły konwerterów są często stosowane w wielu systemach. Warto także zwrócić uwagę na potrzebę stosowania modułów wyjściowych na przykładzie sterowania elektromagnesem z częstotliwością roboczą PWM 10 kHz. Do sterowania takim urządzeniem za pomocą sterownika PLC wymagany jest moduł wyjściowy z generatorem PWM. Dodanie takich modułów zwiększa koszt systemu 2-3 razy.

Następna generacja sterowników PLC

Nowy system nazywa się programowalnym sterownikiem automatyki (PAC), który może rozwiązać niektóre problemy ze sterownikami PLC. Niektórzy eksperci twierdzą, że programowalny sterownik automatyki (PAC) to nazwa bardziej komercyjna, jednak nie jest to do końca prawdą. Niestety, istnieją pewne różnice pomiędzy ich definicjami, a z technologicznego punktu widzenia zasadnicze różnice między nimi są dość trudne do znalezienia.

PCA zazwyczaj zawierają funkcjonalność PLC. Obydwa są urządzeniami cyfrowymi, ale urządzenia PDA zapewniają zaawansowane możliwości programowania i często mają większą funkcjonalność, pamięć i możliwości urządzeń peryferyjnych. PKA oferuje bardziej złożone systemy architektoniczne, gdy wymagana jest większa łączność we/wy. Co więcej, zwykle ma wbudowane możliwości przesyłania danych z pamięci na dysk USB, a często ma możliwość bezpośredniej interakcji z bazami danych.

Dodatkowe możliwości oprogramowania z pewnością brzmią dobrze, ale warto zauważyć, że nie wszystkie urządzenia PDA obsługują standardowe języki IEC 61131-3, co może prowadzić do dodatkowych problemów z programowaniem i konserwacją.

Istnieją różne modele tych urządzeń. PKA może oferować modele skupione na systemach wizyjnych maszyn lub inne przeznaczone do jednoczesnego monitorowania kilku procesów. Wybór modelu czy technologii musi uwzględniać zarówno wymagania przyszłości (modernizacja i rozwój produkcji), jak i standardy (np. bezpieczeństwo). Planowanie może wydłużyć żywotność sterownika, spełniając przyszłe potrzeby, ale także położyć podwaliny pod wykorzystanie IIoT i zdecentralizowaną kontrolę.

Sterowniki PLC są nadal aktualne, jednak rozwój systemów wizyjnych, dynamicznych procesów robotycznych i sterowania ruchem oraz chęć większej automatyzacji przemysłowej z wykorzystaniem IIoT, wymagają, aby programowalny sterownik logiczny miał znacznie większą moc obliczeniową lub pamięć, której nie jest w stanie zapewnić. Zdecentralizowana technologia może pomóc w rozszerzeniu dotychczasowej linii, oferując produkty takie jak SoC i FPGA, które przetwarzają informacje bezpośrednio w samym czujniku. Oznacza to, że dodanie złożonego procesu do istniejącej linii niekoniecznie będzie wymagało instalacji drogiego PCA, ale będzie wymagało grupy inteligentnych czujników, które będą mogły niezależnie przechowywać i przetwarzać swoje dane pomiarowe.

Czy można skorzystać z obu opcji?

Tym, co czyni debatę PLC vs. PCA jeszcze bardziej zagmatwaną, jest fakt, że możliwe jest zbudowanie systemu sterowania bez żadnego z nich. Można połączyć sieć inteligentnych czujników i oprogramowania, aby wyeliminować lub zwiększyć decentralizację programowalnych sterowników w całym zakładzie. SoC to jedna z technologii mogących zdecentralizować proces. Należy jednak pamiętać, że zbyt wiele protokołów w jednym SoC może skutkować wzrostem liczby cykli testowych wymaganych do przetestowania procesu lub części procesu, powodując zachowanie podobne do przeciążenia programowalnego sterownika logicznego.

Co więcej, istnieje szereg technologii, które umożliwiają współpracę programowalnych sterowników logicznych, technologii decentralizacji i programowalnych sterowników automatyki w celu zapewnienia najbardziej wydajnego działania przedsiębiorstwa. Aby określić, jakie technologie mogą być potrzebne, należy podjąć kilka podstawowych kroków.

„Najpierw należy zrozumieć, jakie czynniki są ważne dla powodzenia operacji oraz jaki poziom starzenia się może tolerować urządzenie lub linia” – mówi Julie Robinson, menedżer ds. marketingu w firmie Rockwell Automation. „Po zidentyfikowaniu ryzyka użytkownicy muszą opracować strategię mającą na celu jego złagodzenie, a ostatecznie wyeliminowanie, a także zaplanować pierwszą modernizację działania ogniwa. Niektóre czynniki wpływające na te zmiany obejmują:

Zaspokojenie przyszłych potrzeb produkcyjnych lub poprawa bieżącej produktywności;
Zgodność z najnowszymi wymogami i przepisami bezpieczeństwa;
Zwiększanie elastyczności systemów produkcyjnych w celu efektywnej rozbudowy produkcji lub modernizacji urządzeń;
Zwiększenie efektywności wykorzystania majątku poprzez redukcję przestojów;
Zwiększanie środków bezpieczeństwa produkcji i bezpieczeństwa sprzętu;

Użytkownicy muszą także zrozumieć, jakie zmiany zaszły w sprzęcie na przestrzeni kilku lat funkcjonowania zakładu lub fabryki, co powinno zostać odzwierciedlone na schematach i rysunkach.

Dokładna dokumentacja starszego sprzętu znacznie pomoże w integracji nowego sprzętu. A jeśli zdecentralizowana platforma jest już zintegrowana, dokumentacja staje się jeszcze ważniejsza. Zdecentralizowane sterowniki wykazywały krótszy czas instalacji nowego sprzętu. W tradycyjnym, scentralizowanym systemie inżynierowie lub personel konserwacyjny muszą połączyć się z programowalnym sterownikiem logicznym, aby wykryć problemy i w razie potrzeby pobrać oprogramowanie sterujące. Dobrze zaprojektowany system powinien być łatwy w obsłudze, łatwy w utrzymaniu i skalowalny.

Aby połączyć się z systemem zdecentralizowanym, specjaliści nie muszą fizycznie chodzić po urządzeniu. Aby wyeliminować ten problem, firmy serwisujące sprzęt starają się łączyć kilka systemów, które są kompatybilne technologicznie. Często oznacza to integrację starszych systemów z nową technologią i oprogramowaniem.

Obecnie bardzo niewielki odsetek chce inwestować w modernizację istniejącego sprzętu, chyba że jest on beznadziejnie przestarzały. Co więcej, decyzje dotyczące przyszłej modernizacji są podejmowane podczas projektowania sprzętu, a często w projektowaniu różnych urządzeń uczestniczy więcej niż jedna firma, a w przyszłości mogą pojawić się konflikty podczas modernizacji.

Przed wybraniem najlepszej technologii dla swojego sprzętu ważne jest, aby zrozumieć, że technologia musi być zgodna z Twoimi celami nie tylko teraz, ale także w przyszłości i oferować potrzebną funkcjonalność bez niepotrzebnej komplikacji. Dla wielu firm utrzymanie ekspertów z każdej dziedziny jest trudne, a w niektórych przypadkach bezcelowe, dlatego też Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) w ostatnim czasie zaczął nabierać tempa.

Warunki i definicje

Różnica pomiędzy PLC i PCA może przenikać także do innych technologii. Na przykład systemy na chipie (SoC), od angielskiego System-on-a-Chip (SoC), komputery wbudowane (embedded PC) i macierz bramek programowalnych przez użytkownika (FPGA) oferują pewne technologie, które mogą zastąpić lub rozszerzyć możliwości programowalnych kontrolery logiczne. Jednak w przypadku niektórych technologii nie ma jeszcze ustalonych definicji, a naukowcy debatują nad ich dokładniejszym opisem. Postaramy się jednak podać kilka podstawowych definicji.

Programowalny sterownik logiczny PLC

Jest to komputer cyfrowy przeznaczony do automatyzacji systemów przemysłowych. Został specjalnie zaprojektowany, aby wytrzymać trudne warunki pracy, takie jak zakresy temperatur, ciśnienie, zakłócenia elektryczne, wibracje i inne trudne warunki przemysłowe. Posiada najważniejszą cechę, która w istocie zapewniła mu taką popularność – jest to sztywny system czasu rzeczywistego.

Tryb czasu rzeczywistego

Wiele osób rozumie czas rzeczywisty jako wykonanie zadania „tak szybko, jak to możliwe”. Ale to nieprawda. System czasu rzeczywistego gwarantuje, że wszystkie wejścia, wyjścia i procesy obliczeniowe zostaną zrealizowane w ustalonym czasie, często nazywanym w literaturze technicznej terminem ostatecznym. W trudnych systemach czasu rzeczywistego niedotrzymanie terminów jest równoznaczne z awarią systemu. Z kolei miękki system czasu rzeczywistego pozwala na niewielkie przekroczenia terminów, ale tylko wtedy, gdy prowadzi to do akceptowalnego obniżenia jakości systemu. Na przykład wideokonferencja. Niewielkie opóźnienie w dźwięku lub obrazie nie doprowadzi do katastrofalnych konsekwencji.

Kiedy program PLC jest kompilowany, oblicza, czy dostępne są niezbędne zasoby do wykonania instrukcji użytkownika, a następnie przystępuje do wykonania przypisanego zadania w wymaganych ramach czasowych.

Programowalny sterownik automatyki PKA

Jest to komputer cyfrowy wyposażony w funkcjonalność sterownika PLC. Programowalny sterownik automatyki to stosunkowo nowa koncepcja, która pojawiła się na początku XXI wieku. W większości przypadków PCA jest ewolucją programowalnego sterownika logicznego. Sterownik PLC jest pomostem pomiędzy opartą na przekaźnikach automatyką elektryczną a elektromechaniczną programowalną automatyką, w której nacisk położony jest na operacje oparte na oprogramowaniu (definicja podana 40 lat temu).

Miękki system czasu rzeczywistego (softPLC)

Jak wspomniano powyżej, miękki system czasu rzeczywistego nie gwarantuje terminowego wykonania zadania. Dlatego nie są stosowane w systemach sterowania ruchem. Zamiast tego preferowane są softPLC do łączenia komunikacji między fabryką a warsztatem, interfejsów człowiek-maszyna oraz systemów nadzoru i gromadzenia danych (SCADA). Jest całkiem możliwe, że niektóre PKA to SoftPLC.

Wbudowane komputery PC

Wbudowany komputer przemysłowy nie jest komputerem ogólnego przeznaczenia. Został zaprojektowany i zoptymalizowany pod kątem aplikacji dla jednego użytkownika. Wszystkie jego elementy z reguły są umieszczone na jednej płycie, w tym mikrokontrolery lub mikroprocesory, szyny wejścia/wyjścia, pamięć i inne układy użytkownika. Urządzenie zawiera nawet oprogramowanie lub oprogramowanie sprzętowe (oprogramowanie sprzętowe zwykle znajduje się w pamięci ROM lub pamięci tylko do odczytu). Komputery wbudowane są tak naprawdę skrzyżowaniem sprzętu i oprogramowania, ponieważ istnieje ścisły związek między tymi dwiema częściami - jedna nie może działać bez drugiej. Projekty komputerów wbudowanych mogą odpowiadać na twarde lub miękkie potrzeby w czasie rzeczywistym.