Ako MCU/CPU riadi PLC?

[romiadam]

Cavte,
len tak som sa zamyslel, ze ako stiha PLC sledovat tolko veci naraz, mat tam stovky timerov, counterov AD, DA prevodnikov a vsetkeho mozneho a pritom Scan Cycle time je konkretne u nas v robote na Allen bradley PLC vraj iba 5 ms.
Tak ma zaujima ze ako toto vsetko moze uriadit jeden MCU/CPU.
Vsak kazdy MCU/CPU vykonava jednu uohu za sebu alebo sam mylim? Tak ako to vsetko stiha?

Vie mi to niekto vysvetlit? Dakujem.

[pocitujlasku]

ako stiha procesor v pocitaci vykonavat tolko veci naraz? komunikovat s kartami, pamatou, grafikou, zariadeniami a este aj spustat OS a spracovavat jeho poziadavky?
PLC je nieco podobne, ako pocitac, len v mensom. a procesor sa da navrhnut aj na mieru poziadavkam.
a procesor nerobi poziadavky za sebou, ale dost casto paralelne aj desiatky prikazov naraz.

[cirkus]

Tak + k tomu pripoj DMA a podobne srandy, a ked to urobis dobre tak este zistis ze ti ten procak 90% casu toci na prazdno.

[kamilko]

Pre niekoho je 5ms iba a pre niekoho strasne dlhy cas...
Obycajny atmel pri 20Mhz ma 0.05us na instrukciu.
Takze teoreticky vie za 5ms precitat 50000 vstupov a to postupne po jednom.

[romiadam]

Aha, takže tam nebude jednoduchý mikrojontroller ale zložitý CPU...
Len nechápem prečo PLC Z pred 15-20-25 rokov je tak malé a MB k PC je tak veľké a obrovský chladic na CPU...

Tých 5ms som myslel na načítanie vstupov, spracovanie programu A nastavenie vystupov. TÉn program nie je malicky. Preto som sa diví ako sa tam zmestí do 5ms. Však len AD prevodník kolko casu potrebuje aby previedol analógový vstup na digitalny...

[mato3000]

Nerob si pre seba závery, vyzerá to potom smiešne.

pre základné MCU trvá bežne spracovanie jednej inštrukcie 125ns a to je ten najpomalejší ..... teda nie 5ms ... otestovať jeden vstup trvá presne tolko a spracovať AD trvá síce viac, ale za 5ms toho stihneš neúrekom. V PLC ale bude rýchlejší MCU .... Ak nerobíš program ako dnešný lepiči arduino knižníc, tak by si si rýchlo spočítal že tvoj údiv neni na mieste, pretože bežný MCU toho zvládne 1k x viac ako si momentálne predstavuješ a to sa stále bavíme o bežných , malých 8 - 32 bitoch v jednom chipe. Teda nie o CPU.

napríklad už staršie PIC32 MX3 pri 80MHz majú pre AD - 1000 ksps conversion rate

tiež majú rôzne fičúrky pre matiku a teda v jednom/dvoch cykloch spravia násobenie 32x32 a pod. Takže tvoj údiv je na mieste, ale si predstavou rádovo mnohodimenzionálne posunutý v pomalších rýchlostiach.

P.S:: aké PLC potrebuje obrovský chladič ?

[pocitujlasku]

a navyse plc zvyknu mat vlastny mcu, ktory moze obsahovat specialne instrukcie site specialne pre danu radu plc. tak napr. vedia paralelene spracovat vsetky a/d vstupy jednym zavolanim. Nieco podobne, ako ked pri dallas teplotnych snimacoch vies vsetkym naraz poslat prikazy na meranie teploty a potom samotne citanie je podstatne rychlejsie, ako ist po jednom a posielat prikaz a cakat kym ho spracuje.

[romiadam]

Uz to zacinam chapat....aj ked este nie celkom
Mozem to chapat aj tak ze AD prevod robi vlastne modul AD prevodnik neustale a PLC-cku vlastne uz posiela digitalny signal co trva radovo par ns/us? To iste pre modul enkodera?

Pre upresnenie aby sme sa chapali.

pre základné MCU trvá bežne spracovanie jednej inštrukcie 125ns a to je ten najpomalejší ..... teda nie 5ms ...

Citujem z https://www.plcacademy.com/scan-time-of ... c-program/

The scan cycle is the cycle of which the PLC gathers the inputs, runs your PLC program and then updates the outputs. This will take some amount of time often measured in milliseconds or ms. The amount of time it takes for the PLC to make one scan cycle is called the scan time of the PLC.

Toto som myslel a nie nacitanie vstupov alebo spracovanie jednej instrukcie. To viem ze to trva 1/4 frekvencie oscilatora MCU (konkretne u PIC)

Som udiveny ze PLC dokaze riadit celu linky kde ma "milion" vstupov a vystupov, sleduje enkodery, a vselico mozne, program ma tak velky ze mi trva niekolko dni ho nastudovat, je tam "milion" timerov, a toto vsetko stihne za 5ms.
Tych 5 ms mi povedal automatizer, ked som sa ho pytal ako dlho trva Scan cycle toho nasho PLC, aby som vedel minimalne ako dlhy mat byt vstupny signal od snimaca ktory pocita pocet vyrobkov aby ho PLC detekoval ("zachytil").
Mali sme problem na linke, ze niekto riesil dosledok a nie pricinu a namontoval na linku vzduchove trysky a fukal vyrobky na dopravniku (ocelovy pasovy dopravnik), cim ich tak zrychlil, ze vyrobky "preleteli" cez snimac tak rychlo, ze PLC niekedy nezaregistroval vyrobok.

Tak som sa nad tym zamyslel, ze v PLC sa nepouziva CPU intel pentium 3Ghz ktory potrebuje aj chladic,

P.S:: aké PLC potrebuje obrovský chladič ?

a znesie vsetko a este sa ti "smeje" ze ide len na 10%.....

Neviem, ale myslel som si ze v PLC sa pouziva neaky vykonnejsi mikrokontroller... preto som tu otvoril tuto temu, ze ci mi to niekto vysvetli. Nakolko viem ze mikrokontroler vykonava instrukcie jednu za druhou postupne, tak si to neviem cele predstavit ako dokaze tak rychlo spracovat ten obrovsky program celej linky za 5 ms. Alebo to nieje az tak malo?

Poznamka: Napisane este pred prispevkom od pocitujlasku » 15 Jan 2019, 15:21

UPDATE:
uz toto mi dava jasno vo veci,

a navyse plc zvyknu mat vlastny mcu, ktory moze obsahovat specialne instrukcie site specialne pre danu radu plc. tak napr. vedia paralelene spracovat vsetky a/d vstupy jednym zavolanim.

Takze tam bude neaky specialny mikrokontroler...

[maskrtnik01]

Pridám sa s podobnou otázkou/poznámkou. Prusa tlačiareň má obyčajný 8bit(Atmega2560), a stíha toho fakt dosť vecí naraz. Máličko poznám periférie mcu, ale tak trochu nad tým žasnem.

[romiadam]

U zariadeni ako tlaciaren to este pochopim, lebo je to koncove zariadenie, tam je ten program vyladeny, tam sa program nemeni, max. update firmware.

Kdezto u PLC tam si uzivatel naprogramuje to co chce a stale to stiha. Ci je to malicke zaridenie alebo cela linka. To ma prekvapuje ....

Meni sa skenovaci cyklus od velkosti programu alebo je to fixne dane ze napr. kazdych 5ms sa vykona nacitanie vstupov, spracovanie programu, zapis vystupov?

[pocitujlasku]

len si pozri, co dokaze taky mobil. obsluhuje mobilnu siet, gps, display, dokaze to obsluzit pamat, sd karty, usb, rozne snimace, kameru a k tomu este beh samotneho OS a na nom programy, resp. hry ktore dokazu riadne vytazit procak. a to vsetko so spotrebou par W.
Ty stale vnimas procak, ako blby 8bit. Ale existuju aj ine, ktore toho dokazu podstatne viac. A to nevravim o grafickych procesoroch, kde sa paralelene spracuvaju tisice vypoctov. a este ak to ma viac jadier, kde na kazdom moze bezat nieco uplne ine....

tych 5 ms moze bezat v uplne inom priestore, nezavisle od programu a len aktualizuje registre odkial cita hlavny program a vtedy citanie vstupu je uplne nezavisle od programu a moze sa spustat kedy chce.

[romiadam]

Takze to mozem zhrnut tak ze PLC pred 15 - 20 rokmi (o dnesnych uz ani nehovorim) mali uz vtedy take vykonne MCU (alebo CPU?) ze to zvladli bezproblemov a neboli to jednoduche MCU? Skor specialne vyrobene na mieru pre vyrobcov PLC?
Tak to mam chapat?

[peterple]

Nič zázračného v tých malých kockách nečakajte. Normálny jednojadrový 32 bitový MCU s mrakom periférií od výmyslu sveta ktoré fungujú nezávisle na CPU. Všetko integrované samozrejme na jednom čipe so smiešnou spotrebou (proti CPU v PC alebo v GPU).

Celé je to len o tom že ten výkon aj takýchto chrobáčikov je nepredstavitelný bežným ľuďom čo nemajú predstavu o hw a low level programovaní. Pre ilustráciu MCU používané S7-300 a ich rýchlosti pri adresovaní rôznych pamäťových oblastí.
Koho by to zaujímalo dokument rastie tu:
https://cache.industry.siemens.com/dl/f ... _en-US.pdf

Podstatou hry je to že ide o deterministické algoritmy, ktoré za každých okolností trvajú rovnaký čas. Aj komunikácia má presné časové rámce. Nie ako ethernet, že stochasticky niečo cez medium prejde. Stačí keď si porovnáte teoretickú a reálnu prenosovú rýchlosť pri wifi. Pri PLC by sa takto asi ťažko dalo garantovať že niečo niekam dorazí v garantovanom čase. Je to skrátka iný svet kde sa nehrá na náhodu.

Ak by sa vykonanie uživateľského programu nestihalo v definovanom cykle tak prekladač na to upozorní, pretože presne vždy vie koľko to trvá.

[Drakoush]

len si pozri, co dokaze taky mobil. obsluhuje mobilnu siet, gps, display, dokaze to obsluzit pamat, sd karty, usb, rozne snimace, kameru a k tomu este beh samotneho OS a na nom programy, resp. hry ktore dokazu riadne vytazit procak. a to vsetko so spotrebou par W.

Lenže taký mobil má 64bitovú architektúru, k tomu pomerne veľkú pamäť RAM a takto ide na GHz...
Napr. taký A11 Bionic má priradené 3GB RAM, taktovaný je na 2.67GHz a má rovno šesť jadier, dve vysokovýkonné a štyri s nízkou spotrebou. Také obyčajné PLC má "smiešny" 8-bit, prípadne niekedy viac. Ale čo sa čudujete, veď tam má 64MB RAM a 128MB flash na program, to sú len také smietky. A zvládne to celú linku. Lenže má kopec podporných obvodov a niektoré modely dokonca aj koprocesory a iné fičury.

A pri zložitejších veciach sa používajú aj zložitejšie a výkonnejšie PLC, prípadne viac jednoduchších. Napr. taká obaľovačka asfaltových zmesí - pomerne jednoduchá linka a riadi ju 5 - 7 PLCčiek prepojených v sieti LAN. To PLCčko beží naprázdno.

[peterple]

Len taká perlička. PLC zo začiatku boli iba robustne a univerzállne riešené MCU postavené buď na nejakých jednočipoch alebo CPU stavebniciach. Teda galvanické oddelenie, priemyselné vyhotovenie a spoľahlivosť. Také "PLC" si vyvíjala aj ŠTB aby riadila odpočúvanie telefónnych ústrední.
http://dyxoft.cz/dXTalez/Ocima_Estebaka ... f#page=332
Konkrétne to bežalo na Z80. Bola totiž lepšia ako 8080 z tesly Pieštany. Vonku bola za facku, a nebolo na to embargo.
Trúfam si povedať že polovicu aplikácií PLC na dnešných linkách by zvládol aj 8051 z roku 1980.

[mato3000]

Takze to mozem zhrnut tak ze PLC pred 15 - 20 rokmi (o dnesnych uz ani nehovorim) mali uz vtedy take vykonne MCU (alebo CPU?) ze to zvladli bezproblemov a neboli to jednoduche MCU? Skor specialne vyrobene na mieru pre vyrobcov PLC?
Tak to mam chapat?

nie, nepotrebujú žiadne výkonné MCU a už vôbec nie CPU ... ak to tak niekto má, tak len preto že to programoval debil ..... dúfam že si si pozorne prečítal to čo som ti hore písal a prestaneš sa tešiť na blbosťou ...

Každý bežný MCU to zvláda ... a ak k tomu spravili "svoj " jazyk, tak hej potrebujú večší výkon, ale nič extrémne, maximálne sa použije nejaký MCU čo má

.... moze obsahovat specialne instrukcie site specialne pre danu radu plc.

, ale to neni podmienka.

Presne tak ako bola spomínaná prusa a arduino, 90% PLC by bežalo aj s tým arduinom a ešte by ta MEGA mala čas preblafnúť nejakú Flash a vygr*ať sa do eepromky ... ale to už zabieham

Proste už nebásni nad PLCčkom, je to relatívne jednoduchá vec a nič preborne výkonná. Ak ťa zaujímajú MCU, tak začni hladať niečo o nich a netoč sa stále dookola.

-- Spojený príspevok 15 Jan 2019, 20:33 --

Trúfam si povedať že polovicu aplikácií PLC na dnešných linkách by zvládol aj 8051 z roku 1980.

- samozrejme a nielen polovica, len nesmie mať USB ....

[pocitujlasku]

Také obyčajné PLC má "smiešny" 8-bit, prípadne niekedy viac. Ale čo sa čudujete, veď tam má 64MB RAM a 128MB flash na program, to sú len také smietky. A zvládne to celú linku. Lenže má kopec podporných obvodov a niektoré modely dokonca aj koprocesory a iné fičury.

Preco sa stale drzis toho, ze je tam 8bit? minimalne tam bude nejaky arm32, alebo nieco vykonnejsie + pomocne obvody. Dnes uz 64 bit arm procesory stoja par dolarov, tak preco by tam pchali nejake 8bity? Dnes sa uz nehra na optimalizaciu a programovanie v asm, dnes sa ide na rychly vyvoj aj za cenu toho, ze kod nie je uplne optimalny a dohana sa to rychlejsim cpu.

[mato3000]

jj, určite tam je 16bit a viac , už len preto, že nepotrebujú optimalizáciu, proste ich programovací jazyk "zasiera" MCU , ale nikoho to netrápi, lebo ide sa na to brutálnou silou. Cena ja min rovnaká ak nie menšia. Ale týmto romiadama netreba miasť, už má v tom aj tak chaos. V reáli PLC neni nič výkonné ani výnimočné .... práve naopak, keďže často nemá vlastné LCD a nespracováva grafiku, tak tok jeho dát je minimálny. Samozrejme alfanumerické LCD do tohoto nepočítam.

[Drakoush]

Nedržím sa toho... Ale najmenšie LOGO tam má atmegu 32... Zelio, easy, všetky tieto krpaté PLC sú na 8-bitoch.
Asi potom myslíš PAC, napr. Schneider Modicon, Siemens Simatic a pod. Tie majú 32 bitovú štruktúru, niektoré veľké modely aj 64, ale to už nie je na jednoduchú linku.
A čo sa týka grafiky, tak väčšina HMI je sólo rozhranie s vlastným vykresľovaním, medzi ním a PLC/PAC prebieha už len synchronizačná komunikácia, napr. po LAN.

[romiadam]

Velmi pekne vam dakujem za tuto debatu. Uz v tom mam jasno. Ja viem co je MCU, programujem len tak ked mam cas ako hobby 8-bitovy PIC v ASM, takze viem co to je. Mam rad ed kod robi presne to o ja chcem. aj ked mi to trva x krat viac casu. Ja som si len nevedel predstavit co je vnutri v PLC, ci je tam neaky 8, 16, 32 bitovy MCU len so zakladnymi periferiami a vsetko okolo treba doprogramovat, alebo ze ci to riadi neake vykonne CPU, ktory nepotrebuje chladic, lebo PLC nema chladic (mozno vnutri je malick hladic, neviem, este som neotvaral PLC, tak preto som sa tu pyta).
No teraz ste mi to vysvetlili, ze tam bude asi 32 bittovy MCU so specialnymi periferiami a preto to vsetko zvlada. A to mi dava logiku. Aj u nas Allen Bradlley RSLogic 5000 bezi na 32 bit architekture. Vsetko tam ma 32 bitov. A urcite bezi na 32Mhz ak nie na viac.