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作者:海正科技 | 2024-11-9

要搞清楚單片機(jī)與PLC的異同，首先得明確什么是單片機(jī)，什么是PLC。對(duì)此，我們簡(jiǎn)要回顧一下計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程也許有幫助，按計(jì)算機(jī)專(zhuān)家的原始定義，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由五大部分--即控制單元（CPU）、算術(shù)運(yùn)算單元（ALU）、存儲(chǔ)器（Memory）、輸入設(shè)備（Input）、輸出設(shè)備（Output）組成。早期計(jì)算機(jī)（晶體管的或集成電路的，不包括電子管的）的CU或ALU由一塊甚至多塊電路板組成，CU和ALU是分離的，隨著集成度的提高，CU和ALU合在一塊就組成了中央處理單元（CPU）,接著將CPU集成到單塊集成電路中就產(chǎn)生MPU或MCU,出現(xiàn)了如Intel4004、8008、8080，8085、8086、8088、Z80等MPU。此后，MPU的發(fā)展產(chǎn)生了兩條分支，一支往高性能、高速度、大容量方向發(fā)展，典型芯片如：Intel80186、286、386、486、586、P2、P3、P4等，速度從4.7MHz到現(xiàn)在的3.2GHz。另一支則往多功能方向發(fā)展，將存儲(chǔ)器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH ROM、SRAM等)、輸入/出接口（Timer/Counter、PWM、ADC/DAC、UART、IIC、SPI、RTC、PCA、FPGA等）全部集成在一塊集成電路中而成為SOC（System On a Chip）。依愚之見(jiàn)，這就是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的單片計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。這一分支可謂品種繁多，位寬從8位到32位，引腳數(shù)從6個(gè)到幾百個(gè)，工作頻率從幾十KHz到幾百M(fèi)Hz,體系結(jié)構(gòu)既有CISC也有RISC,數(shù)不勝數(shù)。常用的有MCS-51系列、MCS-96系列、PIC系列、AVR系列、ARM7/9系列、TMS320系列、MSP430系列、MOTOROLA眾多的單片機(jī)等等。
至此，我們可以將計(jì)算機(jī)核心處理器的發(fā)展劃分為三個(gè)階段：板級(jí)的CPU、芯片級(jí)的MPU和SOC。
PLC是什幺呢？PLC的全稱(chēng)是Programmable Logic Controller（可編過(guò)程控制器）,剛引入國(guó)內(nèi)時(shí)，曾簡(jiǎn)稱(chēng)為PC。后來(lái)，IBM-PC獲得廣泛應(yīng)用，PC成了個(gè)人電腦的代名詞，才改為PLC。PLC還有另外的一個(gè)意思是Power Line Carrier(電力線載波)。

PLC是一種產(chǎn)品，但這種產(chǎn)品有點(diǎn)特別，在沒(méi)有下載控制程序之前，它不具備任何控制功能，也就是說(shuō)，沒(méi)有應(yīng)用程序的PLC是毫無(wú)用處的。PLC實(shí)際上是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境使用的通用控制平臺(tái)，它必須進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)才能完成最終控制目的，因此，它還需程序編輯/調(diào)試軟件的配合。

PLC是智能產(chǎn)品，它的核心控制器采用什幺方案呢？板級(jí)的CPU肯定是不能考慮的，MPU也要好幾塊集成電路構(gòu)成，以Z80 MPU為例，需要Z80MPU、PIO、CTC、SIO、EPROM、SRAM等，把這些集成電路安裝在一塊電路板上，這就是早期的單板計(jì)算機(jī)。這種方案體積太大，不適合現(xiàn)代要求。由此可見(jiàn)，PLC的核心控制器采用單片機(jī)是最合適的。


由此可得出結(jié)論：

1．PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電路，兩者不具有可比性。

2．單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。

3．不同廠家的PLC有相同的工作原理，類(lèi)似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過(guò)海，各顯神通，功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。



最后，從工程的角度，談?wù)凱LC與單片機(jī)系統(tǒng)的選用；

1．對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可*性好，手尾少，但成本較高。

2．對(duì)于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。最好的方法是單片機(jī)系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)的研制時(shí)間，性能得到保障，效益也就有保證。


PLC與單片機(jī)的區(qū)別

      看到很多人在討論P(yáng)LC與單片機(jī)的區(qū)別,我也來(lái)瞎說(shuō)幾句: PLC其實(shí)就是一套已經(jīng)做好的單片幾(單片機(jī)范圍很廣的喔)系統(tǒng).

      PLC的梯形圖你可以理解成是與匯編等計(jì)算器語(yǔ)言一樣是一種編程語(yǔ)言,只是使用范圍不同!而且通常做法是由PLC軟件把你的梯形圖轉(zhuǎn)換成C或匯編語(yǔ)言(由PLC所使用的CPU決定),然后利用匯編或C編譯系統(tǒng)編譯成機(jī)器碼!PLC運(yùn)行的只是幾器碼而已.梯形圖只是讓使用者更加容易使用而已.

      同樣MCS-51單片機(jī)當(dāng)然也可以用于PLC制作,只是8位CPU在一些高級(jí)應(yīng)用如: 大量運(yùn)算(包括浮點(diǎn)運(yùn)算),嵌入式系統(tǒng)(現(xiàn)在UCOS也能移植到MCS-51)等,有些力不從心而已.我公司在使用的一套工業(yè)系統(tǒng)就是使用MCS-51單片機(jī)做的,不過(guò)加上DSP而已,已經(jīng)能滿足我們要求(我們?cè)O(shè)備速度較慢,而且邏輯控制為主,但是點(diǎn)數(shù)不少喔,128點(diǎn)I/O呢!!),而且同樣使用梯形圖編程,我們?cè)诎盐覀兊奶菪螆D轉(zhuǎn)化為C51再利用KEIL的C51進(jìn)行編譯.你沒(méi)有注意到不用型號(hào)的PLC會(huì)選用不同的CPU嗎!!

      當(dāng)然也可以用單片機(jī)直接開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng),但是對(duì)開(kāi)發(fā)者要求相當(dāng)高(不是一般水平可以勝任的),開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),成本高(對(duì)于一些大型一點(diǎn)的體統(tǒng)你需要做實(shí)驗(yàn),印刷電路板就需要一筆相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用,你可以說(shuō)你用仿真器,用實(shí)驗(yàn)板來(lái)開(kāi)發(fā),但是我要告訴你,那樣做你只是驗(yàn)證了硬件與軟件的可行性,并不代表可以用在工業(yè)控制系統(tǒng),因?yàn)楣�業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)抗干擾的要求非常高,穩(wěn)定第一,而不是性能第一,所以你的電路板設(shè)計(jì)必須不斷實(shí)驗(yàn),改進(jìn)).當(dāng)你解決了上述問(wèn)題,你就發(fā)現(xiàn)你已經(jīng)做了一臺(tái)PLC了,當(dāng)然如果需要?jiǎng)e人能容易使用你還需要一套使用軟件,這樣你可以不需要把你的電路告訴別人(你也不可能告訴別人). 
 
許多人覺(jué)得PLC很神秘，其實(shí)PLC是很簡(jiǎn)單的，其內(nèi)部的CPU除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機(jī)。通常PLC采用16位或32位的CPU，帶1或2個(gè)的串行通道與外界通訊，內(nèi)部有一個(gè)定時(shí)器即可，若要提高可靠性再加一個(gè)夠看家狗定時(shí)器足。
      PLC的關(guān)鍵技術(shù)在于其內(nèi)部固化了一個(gè)能解釋梯形圖語(yǔ)言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語(yǔ)言的解釋程序的效率決定了PLC的性能，通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，通常以獨(dú)立控制器的方式運(yùn)作，不需與外界交換信息，只需內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語(yǔ)言的程序即可。實(shí)際上，設(shè)計(jì)PLC的主要工作就是開(kāi)發(fā)解釋梯形圖語(yǔ)言的程序。