可编程逻辑管制器 (PLC) 是摩登工业自愿化的基石，为管制机械和流程供应一个重大而精巧的平台。浅易来说，PLC是一种工业数字策动机，实用于管制安装线、机械人修立等创制流程，或任何须要高牢靠性、容易编程且能举办阻滞诊断的举动。PLC发现于20世纪60年代末，旨正在庖代当时庞大的继电器和依时器编制。Richard Morley平淡被以为是1968年发现第一台PLC（Modicon）的元勋。从那时起，跟着技能的不绝成长，PLC已成为浩繁行使范围的要紧组件，蕴涵机械管制、楼宇自愿化、预测性维持、数据记实、长途监控和安防等。

　　●措置器 (CPU)：它管制PLC的全豹举动，措置来自输入模块的数据，并向输出模块发送信号。

　　●输入/输出模块 (I/O)：PLC可能借助这些模块与外界互动。输入模块回收来自传感器和人机界面 (HMI) 的数据，而输出模块则向奉行器和其他修立发送信号。

　　●通讯端口：用于告竣PLC与其他修立（如策动机、其他PLC和搜集编制）之间的通讯。

　　近来，Arduino携Opta平台（图1）进入了PLC市集，这是一款安定、易用的微型PLC，具有工业物联网 (IIoT) 效用。该平台是Arduino与领先的工业和楼宇自愿化修立创制商Finder团结计划的。Opta让专业职员也许诈骗Arduino生态编制扩展自愿化项目。它援救Arduino sketch和圭臬PLC讲话，蕴涵梯形逻辑图 (LD) 和效用块图 (FBD)。

　　图1 Arduino一经携Opta系列PLC进入了可编程逻辑管制器市集（图源：Arduino）

　　●安定性：Opta具有安定辅导措施，援救利用TLS 1.2举办安定通讯。

　　●专业级IIoT效用：Opta具有众种衔接选项，可能衔接到互联网用于长途监控。

　　正在本项目中，咱们将计划一个观念验证传送编制，根据尺寸对包装箱举办分类。咱们将通过本项目探究相合Arduino Opta的众个观念，蕴涵利用Arduino 2.0 IDE和Arduino PLC IDE举办开采。咱们还将落成硬件与PLC的衔接流程。结果，咱们将解析奈何通过Arduino云将Opta衔接到互联网。

　　本项目将利用两个红外 (IR) 断光束传感器来检测包装箱及其尺寸。这类传感器平淡用于物体检测、计数和安防编制等行使中。它们成对利用，发射器有两根线，回收器有三根线。

　　咱们将把这对传感器上下堆叠正在一同。假使一个小箱子通过，它只可激活一个传感器。而较大的箱子会中缀两束光，同时激活两个传感器。结果，因为这两个是5V传感器，咱们必要利用稳压器将电压从12V降到5V。图2显示了这两个传感器与Opta的衔接方法。

　　图2 显示硬件衔接的接线图。请贯注，上拉电阻是可选的，假使必要，可将红外回收器OUT引脚衔接至降压转换器的5V电压（图源：Green Shoe Garage）

　　3.将发射器（红外LED）的VCC（电源）引脚衔接至稳压器的正 (+) 输出端子。

　　7.对待上方的断光束传感器，将OUT（信号）引脚衔接至I3数字/模仿输入端子。

　　8.对待下方的断光束传感器，将OUT（信号）引脚衔接至I4数字/模仿输入端子。

　　9.依照您的完全模块，可以必要增长一个上拉或下拉电阻。假使利用下拉电阻，则正在信号引脚和接地引脚之间衔接一个10kΩ电阻。

　　接下来，将Opta PLC衔接到专为对接直流电机而计划的电道板上。两块电道板将通过RS485总线Modbus RTU敕令举办通讯（半双工，无终端电阻）。管制板蕴涵管制直流电机的继电器，而直流电机将驱动传送带转移包装箱。

　　Opta管制板蕴涵一个专用的RS485硬件端口，以嵌入式螺丝端子的方法安设正在外壳顶部。引脚分辩记号为A(-)、GND和B(+)。除了用于供电的VIN引脚外，电机管制板再有其他相应的引脚。通过以下措施将PLC与管制器衔接起来：

　　结果，咱们必需将12V直流电机衔接到管制继电器。咱们欲望两个电机的挽救倾向相反。电机将由Opta 12V端供词电。

　　2.将继电器管制板的COM1端口衔接到直流电机的个中一条引线.将直流电机的另一条引线衔接到Opta的GND引脚。

　　5.将继电器管制板的COM2端口衔接到第二个直流电机的个中一条引线。确保引线与第一台电机的引线相反，以确保它们的挽救倾向相反。

　　因为咱们的请求之一是PLC能与云通讯以举办长途监控，因而咱们将从Arduino IoT Cloud仪外板早先装备咱们的新修立（图3）。起首，下载并安设Arduino Create代办，答允修立与Arduino Cloud后台通讯。下载代办措施并查看安设文档。安设落成后，用USB Type-C电缆将Opta衔接到运转Create代办的开采职员管事站策动机上。

　　（图源：Green Shoe Garage）起首，咱们只需导航到Devices选项卡，单击Add按钮并落成安设引导，即可将Opta装备到Arduino IoT Cloud境况中。这一步将开发安定密钥，答允Opta通过IoT Cloud奥密通讯。咱们还必要为Opta创修一个“数字双胞胎”（正在Arduino境况中称为“thing”）（图4）。为此，请单击Things选项卡，然后单击Create按钮。

　　●认真创立修立和运转主轮回的大局部担事。大大都与项目合连的源代码都可能正在这里找到。

　　● thingProperties.h蕴涵极少函数移用，用于将物理PLC衔接到其正在云中的虚拟双胞胎。

　　这些库重要用于Opta与直流电机管制器板的通讯。该管制器板通过Modbus RTU串行通讯契约举办通讯，完全创立如下：

　　● int motor1 = 1是电机寄存器，用于正在检测到高包装箱时管制传送带。

　　● int motor2 = 2是电机寄存器，用于正在检测到矮包装箱时管制传送带。

　　o int dev_address：电机管制板的地点可以因创制商而异，请查阅管制板文档。

　　o uint8_t reg_address：写入电机管制板所奉行敕令的寄存器地点。寄存器编号与物理继电器板编号相对应。该值介于0x00和0x0F之间。

　　o uint8_t holding_write：被写入寄存器以管制继电器的敕令。这些敕令蕴涵：

　　●tError() 返回一个字符串，个中蕴涵Modbus形成的结果一条失误音讯。

　　接下来，咱们查验断光束传感器的代码。咱们可能利用几种差异的形式举办装备，蕴涵将其举动中缀的输入，以便实时措置新包装箱。回念一下，咱们有两对发射器/回收器。发射器不断处于开启状况，因而它们没有代码。咱们将正在代码中措置回收器信号。请贯注，这些传感器都是ACTIVE LOW（低电平有用）类型，因而当光束因包装箱的存正在而中缀时，PLC将看到0V电压。外2列出了极少环节函数和变量：

　　结果一大段代码用于将遥测数据通过Wi-Fi®通讯传回Arduino IoT Cloud。用于告竣云通讯的函数如下：

　　o setDebugMessageLevel(2) 创立调试讯息的粒度。依照文档声明，数字越大，得到的讯息越周密；默认值为0（仅失误），最大值为4。

　　o 主轮回的每次迭代都必要移用ArduinoCloud.update()，以便将遥测数据发回云端。

　　o bool lowerSensorTripped是一个变量，用于存储下方断光束传感器的状况。假使创立为TRUE，透露检测到包装箱。假使只要下方断光束传感器跳闸，声明包装箱比拟小。

　　o bool upperSensorTripped是一个变量，用于存储上方断光束传感器的状况。假使创立为TRUE，透露检测到包装箱。假使上方和下方传感器都跳闸，声明检测到了大包装箱。

　　对Opta举办编码的另一种形式是利用Arduino PLC IDE，这是一种软件开采境况，答允利用IEC 61131-3圭臬讲话对兼容PLC的Arduino修立举办编程。这是一款免费的开源软件，仅实用于Windows编制。截至本文宣告之日，PLC IDE的效用仍不如市集上其他极少PLC编程软件充裕。可是Arduino PLC IDE蕴涵众种效用，也是一款效用重大的PLC编程器械：

　　● 援救五种IEC 61131-3编程讲话：梯形图、效用块图、构造化文本、次第效用图和指令外。

　　Arduino PLC IDE是一款珍贵的器械，实用于念要对兼容PLC的Arduino修立举办编程的任何人。它易于利用和装备，而且效用充裕，是一款重大的PLC编程器械。

　　咱们一经正在GitHub存储库中供应了演示奈何利用PLC IDE（图5）对Opta举办编程的代码。

　　硬件已拼装完毕，固件也一经烧写到Opta PLC，咱们接下来将为项目测试做结果的盘算。正在咱们的创立中，断光束传感器将安顿正在传送带的两侧（图6）。咱们将把发射器放正在右侧，回收器放正在左侧。要十分贯注将发射器和回收器程度和笔直对齐，以便一个大包装箱能同时触发两个传感器。请贯注确保电线安定、一律地穿过任何机器部件，如电机和传送带。

　　● 完全的衔接题目可以随差异的红外断光束传感器型号而异，因而请务必查阅传感器附带的数据手册或轻易文档。

　　● 确保红外LED（发射器）和光电二极管或光电晶体管（回收器）准确瞄准，以检测光束中缀景况。

　　● 避免将传感器闪现正在直射阳光或其他红外光源下，由于它们可以会扰乱传感器的运转。

　　● 假使您的修立未列正在Arduino PLC IDE中，可以必要安设相应的Arduino内核。

　　● 假使您的修立没有辅导加载措施，则必需利用Arduino IDE举办烧写。

　　五十众年来，正在日初月异的技能范围，PLC永远是工业自愿化不成或缺的一局部。Arduino进入这类嵌入式编制范围，为工业编制计划职员供应了令人兴奋的新挑选，加倍是对待资源较为有限的小型企业而言。依据其出众的适宜性、精巧性和重大的效用，

　　系列必将成为摩登工业范围的风向标。用Arduino Opta Wi-Fi®庖代守旧PLC，是将修立连入IIoT编制的一种便捷方法。利用守旧PLC编程技能的才具，可能助助习俗于守旧PLC软件开采的编制集成商更疾适宜。

　　通过本项目，您该当对PLC的道理，以及使咱们的工业化社会得以运转的环节编制有了根基的解析。无论您是工程师、技能职员，仍然仅仅对技能感有趣，

　　都能为您供应重大的进修平台，并为很众现实的自愿化和长途管制行使供应物美价廉的治理计划。

　　专业工程师Michael Parks是Green Shoe Garage的说合创始人。Green Shoe Garage是一家供应定制电子计划的管事室和嵌入式安定商量公司，位于马里兰州西部。Michael Parks创设了《Gears of Resistance》播客来提拔群众对科技的认知。他还具有马里兰州专业工程师天禀，并得到了约翰·霍普金斯大学编制工程硕士学位。