單片機(jī)與PLC的異同分析

集美輕工業(yè)學(xué)校 阮惠卿

單片機(jī)與PLC的異同分析

集美輕工業(yè)學(xué)校 阮惠卿

一、單片機(jī)與PLC概念

要想弄懂PLC與單片機(jī)的區(qū)別，就必須先了解PLC與單片機(jī)的構(gòu)成以及工作原理。

1.單片機(jī)。單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)）將存儲(chǔ)器(ROM、PROM，EPROM，EEPROM，F(xiàn)LASH ROM，SRAM等)、輸入/出接口（Timer/Counter，PWM，ADC/DAC，UART，IIC，SPI，RTC，PCA，F(xiàn)PGA等）集成在一塊集成電路中而成為SOC（System On a Chip），即把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。

2.PLC。PLC（可編程控制器）是一種通過(guò)數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，也是專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新型工業(yè)控制裝置。PLC通常采用16位或32位的CPU，由硬件電路、繼電器、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等共同控制。由于PLC在沒(méi)有下載控制程序之前不具備任何控制功能，可以這么說(shuō)，PLC不是一個(gè)單純的芯片，而是一個(gè)電路系統(tǒng)。PLC的性能取決于PLC內(nèi)部固化的梯形圖語(yǔ)言的解釋程序的效率，而通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易程度，可見(jiàn)，這是開(kāi)發(fā)PLC的關(guān)鍵技術(shù)。在一些簡(jiǎn)單、小型的應(yīng)用中，通常不需與外界交換信息，無(wú)需通訊程序，只要以獨(dú)立控制器的方式運(yùn)作并在內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語(yǔ)言的程序即可。這樣，開(kāi)發(fā)解釋梯形圖語(yǔ)言的程序就成為設(shè)計(jì)PLC的核心工作。實(shí)際上，雖然PLC是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而研發(fā)的一種通用控制系統(tǒng)，但它必須進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)并需要配備相應(yīng)的程序編輯/調(diào)試軟件才能最終滿足所需的控制目的要求。可以說(shuō)，沒(méi)有應(yīng)用程序的PLC是毫無(wú)用處的。

二、單片機(jī)和PLC的性能比較

單片機(jī)外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)存在著較大的離散性，再加上芯片品質(zhì)參差不齊等因素，一般都需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行篩選配對(duì)等技術(shù)處理。對(duì)于小批量產(chǎn)品，不可能另外設(shè)計(jì)獨(dú)特的處理技術(shù)，而任何一個(gè)元件參數(shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，很難實(shí)現(xiàn)較好的可靠性和一致性。

PLC是專(zhuān)門(mén)為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制環(huán)境而設(shè)計(jì)出來(lái)的一套系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的可靠性和通用性。對(duì)于PLC，可以簡(jiǎn)單理解是為將單片機(jī)和抗干擾系統(tǒng)集合的設(shè)施。

此外，在可擴(kuò)展性和可維護(hù)性上，單片機(jī)也略遜與PLC。單片機(jī)系統(tǒng)一般是根據(jù)具體需求特別設(shè)計(jì)線路及程序，如果要在原有的功能基礎(chǔ)上添加其他功能，則需要重新設(shè)計(jì)線路和程序。這樣，每增加一項(xiàng)功能就會(huì)使單片機(jī)的開(kāi)發(fā)成本和周期相應(yīng)地增加。而對(duì)于PLC，若想擴(kuò)展其功能，只需增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序即可，編程相對(duì)簡(jiǎn)單，這就可以縮短開(kāi)發(fā)周期。

PLC本身具有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，會(huì)自動(dòng)切換到故障提示界面，提示引起故障的原因和排除方法，方便維修人員根據(jù)提示迅速排除故障。

三、單片機(jī)與PLC的關(guān)系

1.PLC與單片機(jī)之間不具可比性。單片機(jī)是一種集成電路，而PLC則是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品。PLC功能的實(shí)現(xiàn)有很多是通過(guò)單片機(jī)完成的，也有用嵌入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。如果說(shuō)所配備的單片機(jī)很差的話，PLC也會(huì)較差。PLC內(nèi)部的單片機(jī)或者嵌入系統(tǒng)要求較高，可以滿足較為苛刻的環(huán)境要求，特別是抗干擾能力上和元器件選擇上，都比一般的單片機(jī)設(shè)計(jì)要求高。

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。 PLC系統(tǒng)適合小批量、控制邏輯或者工藝需要經(jīng)常改動(dòng)的系統(tǒng)，如常說(shuō)的工程項(xiàng)目，在這樣的系統(tǒng)下能夠達(dá)到最佳的性能價(jià)格比。但對(duì)于大批量的固定控制要求的場(chǎng)合，還是找到優(yōu)秀的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師單獨(dú)設(shè)計(jì)更具經(jīng)濟(jì)效益，雖然初期投入成本高、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，但是分?jǐn)偟絾蝹€(gè)的產(chǎn)品上還是便宜很多，如溫控器等。

3.PLC一般用梯形圖來(lái)編，雖然也有其他語(yǔ)言，但用梯形圖更簡(jiǎn)單一些。雖然不同廠家的PLC編程中使用的圖形有所區(qū)別，但是萬(wàn)變不離其宗，彼此之間具有共通性，語(yǔ)法和編程理念的差異不大，因此，有PLC基礎(chǔ)的人要制作其他廠家的PLC并不是很難。而且目前編程軟件正朝著標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)，這也是PLC獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)原因。制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則較為考驗(yàn)技術(shù)人員的水平。在單片機(jī)制作工程中，技術(shù)人員各顯其能，單片機(jī)在功能上迥然相異，質(zhì)量也良莠不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。

4. 單片機(jī)主要在電子方面應(yīng)用較為廣泛，而且用的是弱電；PLC主要在設(shè)備中使用，用的是強(qiáng)電。如果需要帶動(dòng)電機(jī)，則一定要使用到PLC，因?yàn)镻LC用于大型設(shè)備，單片機(jī)用于微型、小型設(shè)備 。

四、PLC與單片機(jī)在工程應(yīng)用中的區(qū)別

采用PLC系統(tǒng)控制單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)少的項(xiàng)目是一種比較快捷的方案。其優(yōu)勢(shì)在于成功率高、可靠性好，缺點(diǎn)是成本較高。PLC系統(tǒng)適合小批量、控制邏輯或者工藝需要經(jīng)常改動(dòng)的系統(tǒng)，相反，對(duì)于量大的配套項(xiàng)目而言，如果有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和經(jīng)驗(yàn)?zāi)鼙ＷC系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，采用成本低且效益高單片機(jī)會(huì)比較明智的選擇。如果不具備足夠的研究力量和經(jīng)驗(yàn)，可以采用單片機(jī)系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣也可以縮短單片機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)時(shí)間，同時(shí)在性能、效益方面也能得到相似的保障。