單片機(jī)和PLC的區(qū)別.doc

PLC與單片機(jī)的區(qū)別學(xué)術(shù)文章 2010-07-09 09:27:07 閱讀52 評(píng)論0 字號(hào)：大中小訂閱 要搞清楚單片機(jī)與PLC的異同，首先得明確什幺是單片機(jī)，什幺是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)專家的原始定義，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由五大部分-即控制單元（CU）、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，這就是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的單片計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(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)，沒有應(yīng)用程序的PLC是毫無(wú)用處的。PLC實(shí)際上是專為工業(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，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： 1PLC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*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 看到網(wǎng)友在討論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)直接開發(fā)控制系統(tǒng),但是對(duì)開發(fā)者要求相當(dāng)高(不是一般水平可以勝任的),開發(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I(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). 以上一些拙見,有說(shuō)錯(cuò)的地方請(qǐng)指正,可不要打我喔!也不要罵我喔!我只是想和大家討論一下而已! 許多人覺得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)看家狗定時(shí)器足夠。 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的主要工作就是開發(fā)解釋梯形圖語(yǔ)言的程序。 單片機(jī)定義： 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。PLC機(jī)有以下特點(diǎn)：1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言