单片机和PLC之间有什么区别?

一口Linux 2022-10-05 20:00

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单片机(MCU)和PLC(可编程控制器)这两种控制器是我在平时工作中接触最多的,对这两种控制器件也比较熟悉,今天我来聊聊这两种控制器件之间的区别与联系。



我们先说说单片机吧,要使单片机能复活,首先要满足它以下几个条件,第一个是要给它加电,它就像人要吃饭一样,必须给它提供能量。这个电压大小要根据单片机具体种类来定,比如有的单片机需要5V电压、像51系列的单片机就是这样的;还有的单片机需要3.3V的,甚至还有更低电压的单片机;第二个要给它加一个晶振电路,它的作用是给单片机喊“口号”,在晶振电路的协调下,单片机内部所存储的程序才能行稳致远;第三个是要有复位电路,当单片机“死机”了,或者程序“跑飞”了,我们安装下这个按钮,可以使单片机回到正常轨道上来。



而PLC作为一种工业计算机,它是由各种电子元器件组成的,其中在内部的电路板中就“镶嵌”了一块16位或者32位单片机,所以只要PLC上电,写进程序就可以动起来,我最近正在教学员进行自动流水线安装调试,在整条流水线的控制中就是用一台三菱FX3U-48MR系列PLC作为控制器,它不需要所谓的复位电路和晶振电路,但是在PLC内部的电子电路中所嵌入的单片机就需要上电复位和晶振电路了。



单片机的输入和输出口 (I/O)比较单调,况且它的驱动能力也比较弱,一般每个口只有几十微安的输出电流,比如51单片机每个输入输出口只有40微安的电流,在驱动较大负载时只能用“灌电流”的形式去驱动。PLC的I/O口比较丰富,比如它有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出三种,就是晶体管的输出也会有0.5A的电流值,而继电器输出的方式可高达2A的输出电流,并且PLC的输出口各组可以接不同规格的电压,比如继电器输出的PLC第一组输出口可以接直流24V,第二组可以接交流220V交流电,因此它能直接驱动功率比较大的负载,比如交流接触器线圈灯等。



我们所用的单片机它是一种超大规模集成芯片,在这个集成芯片内部分成了几个功能区域,一部分区域只负责各种信号的计算、处理,它类似人类的大脑和军队的司令部;一部分区域负责存储各种信息。PLC也有类似的结构,PLC所具有的这个功能是由单片机来承担的,从这个意义上说,单片机应该是PLC的一部分。

PLC就像久经沙场的年轻战士,在复杂的工业环境中经得起摔打,能够扛得住外面的电磁干扰,比如在PLC的软件和硬件方面都采取了措施,在硬件方面PLC的输入和输出接口都使用了光电隔离措施,使得PLC外部电路与内部电路实现了物理隔离。除此之外,PLC还会采用屏蔽技术,用来防止辐射干扰。在PLC电路中使用了滤波技术,抑制了高频干扰。在软件方面,PLC具有自诊断功能,一旦检测到有异常,它会立马采取措施,防止问题扩大。还有PLC在软件方面也会使用类似单片机程序中的看门狗技术,防止程序跑飞。在一些大型PLC中,有的会采用双中央处理器,这些主要是为了提高PLC的稳定性。



在这方面显然单片机处于甘拜下风的地位,虽然在以单片机为控制核心的电路中,它在软件和硬件方面也会采用各种抗干扰技术,但是从使用实践来看,单片机在抗干扰能力和稳定性方面还是没有PLC强。

虽然PLC内部有单片机,但是从这两者的学习难度来说,PLC学习相对比单片机容易些。特别是具有电工基础的朋友来说,学习PLC会容易很多。比如我们学习PLC一个月可以入门,那么学习单片机就需要两个月,甚至三个月才能入门。比如学习51单片机需要一个多月;学习Mps430可能需要两个月;要学习STM32可能就需要三个月了,对于DSP芯片的掌握可能就会更长些。特别是它们所用的编程语言,PLC使用的是梯形图,它直观易懂,虽然有的朋友也会用结构化控制语言、指令表等,但是使用梯形图还是比较多的,单片机一般用C语言比较多一些。



最后一点就是PLC安装要比单片机方便很多,特别是采用模块化的PLC来说更是能满足工业控制的需求了。对于单片机需要焊接与调试,特别是现在的单片机引脚间距特别小,为焊接增加了困难。


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