單片機和PLC的區(qū)別.doc

PLC與單片機的區(qū)別學(xué)術(shù)文章 2010-07-09 09:27:07 閱讀52 評論0 字號：大中小訂閱 要搞清楚單片機與PLC的異同，首先得明確什幺是單片機，什幺是PLC。對此，我們簡要回顧一下計算機的發(fā)展歷程也許有幫助，按計算機專家的原始定義，計算機系統(tǒng)由五大部分-即控制單元（CU）、算術(shù)運算單元（ALU）、存儲器（Memory）、輸入設(shè)備（Input）、輸出設(shè)備（Output）組成。早期計算機（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，這就是當今廣泛應(yīng)用的單片計算機，簡稱單片機。這一分支可謂品種繁多，位寬從8位到32位，引腳數(shù)從6個到幾百個，工作頻率從幾十KHz到幾百MHz,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眾多的單片機等等。 至此，我們可以將計算機核心處理器的發(fā)展劃分為三個階段：板級的CPU、芯片級的MPU和SOC。 PLC是什幺呢？PLC的全稱是Programmable Logic Controller（可編過程控制器）,剛引入國內(nèi)時，曾簡稱為PC。后來，IBM-PC獲得廣泛應(yīng)用，PC成了個人電腦的代名詞，才改為PLC。PLC還有另外的一個意思是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，沒有應(yīng)用程序的PLC是毫無用處的。PLC實際上是專為工業(yè)環(huán)境使用的通用控制平臺，它必須進行二次開發(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算機。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是最合適的。 由此可得出結(jié)論： 1PLC是建立在單片機之上的產(chǎn)品，單片機是一種集成電路，兩者不具有可比性。 2單片機可以構(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是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。 3不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護都很困難。 最后，從工程的角度，談?wù)凱LC與單片機系統(tǒng)的選用； 1對單項工程或重復(fù)數(shù)極少的項目，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對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可*地運行。最好的方法是單片機系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡化單片機系統(tǒng)的研制時間，性能得到保障，效益也就有保證。 PLC與單片機的區(qū)別 看到網(wǎng)友在討論PLC與單片機的區(qū)別,我也來瞎說幾句: PLC其實就是一套已經(jīng)做好的單片幾(單片機范圍很廣的喔)系統(tǒng). PLC的梯形圖你可以理解成是與匯編等計算器語言一樣是一種編程語言,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)編譯成機器碼!PLC運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單片機當然也可以用于PLC制作,只是8位CPU在一些高級應(yīng)用如: 大量運算(包括浮點運算),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單片機做的,不過加上DSP而已,已經(jīng)能滿足我們要求(我們設(shè)備速度較慢,而且邏輯控制為主,但是點數(shù)不少喔,128點I/O呢!),而且同樣使用梯形圖編程,我們在把我們的梯形圖轉(zhuǎn)化為C51再利用KEIL的C51進行編譯.你沒有注意到不用型號的PLC會選用不同的CPU嗎! 當然也可以用單片機直接開發(fā)控制系統(tǒng),但是對開發(fā)者要求相當高(不是一般水平可以勝任的),開發(fā)周期長,成本高(對于一些大型一點的體統(tǒng)你需要做實驗,印刷電路板就需要一筆相當?shù)馁M用,你可以說你用仿真器,用實驗板來開發(fā),但是我要告訴你,那樣做你只是驗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),因為工業(yè)控制系統(tǒng)對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)計必須不斷實驗,改進).當你解決了上述問題,你就發(fā)現(xiàn)你已經(jīng)做了一臺PLC了,當然如果需要別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,有說錯的地方請指正,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PLC是很簡單的，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。通常PLC采用16位或32位的CPU，帶1或2個的串行通道與外界通訊，內(nèi)部有一個定時器即可，若要提高可靠性再加一個看家狗定時器足夠。 PLC的關(guān)鍵技術(shù)在于其內(nèi)部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語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。對于簡單的應(yīng)用，通常以獨立控制器的方式運作，不需與外界交換信息，只需內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。實際上，設(shè)計PLC的主要工作就是開發(fā)解釋梯形圖語言的程序。 單片機定義： 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(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。 單片機也被稱為微控制器（Microcontroler），是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對提及要求嚴格的控制設(shè)備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(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，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機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位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(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上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 單片機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。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。PLC機有以下特點：1. 可靠性高，抗干擾能力強平均故障間隔時間長故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）2 .通用性強，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)用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。3.功能強，適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(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、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。4.編程簡單，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。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言