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单片机能代替PLC吗?

日期: 2020-11-18
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  单片机能代替PLC吗?


  单片机能代替PLC吗?由于面粉可以代替面条,所以这个问题的答案是否定的,第一次听到这个答案,很多人可能会有疑问。为什么单片机这么强大,功能这么丰富,却不能代替PLC


  所以今天我们来看看什么是单片机和PLC,它们有什么区别。


  一、单片机


  单片机,又称微控制器单元,是一种集成电路芯片,利用VLSI技术集成中央处理器(中央处理器;CPU),随机存取存储器(随机存取存储器;随机存储器)、只读存储器;(只读存储器;ROM)、各种I/O端口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路复用器、A/D转换器等电路)集成到一个硅片上,形成一个小而完善的微型计算机系统,广泛应用于各个领域。单片机可见于手机、PC外设、遥控器、汽车电子、工业步进电机、机器人手臂控制等。


  单片机的历史并不长,但发展很快。它的出现和发展大致与微处理器同步。自1971年美国英特尔公司首次推出4位微处理器以来,其发展至今大致可分为五个阶段。


  单片机发展初期(1971-1976):1971年11月,英特尔公司首先设计了集成2000个晶体管/芯片的4位微处理器Intel  4004,配备了RAM、ROM和移位寄存器,构成了第一个MCS-4微处理器,然后推出了8位微处理器Intel  8008和其他公司相继推出的其他8位微处理器。


  低性能单片机级(1976-1980):以英特尔公司1976年推出的MCS-48系列为代表,采用在半导体芯片上集成8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时器/计数器、RAM和ROM的单片结构。虽然它的寻址范围有限(不超过4 KB),但没有串行I/O,RAM和ROM的容量都很小。高性能单片机阶段(1980-1990):这一阶段推出的高性能8位单片机一般有串口、多级中断处理系统和多个16位定时器/计数器。增加了片上RAM和ROM的容量,寻址范围可达64 KB。一些片上系统也有模数转换接口。


  16位单片机阶段(1983-1989):1983年,英特尔公司推出高性能16位单片机MCS-96系列,采用最新制造技术,芯片集成度高达12万个晶体管/芯片。


  全方位高水平发展阶段(1990年至今):到目前为止,MCU有从传统8位处理器平台向32位高级RISC处理器平台转变的趋势,但8位机仍然难以被替代。8位单片机成本低,价格便宜,易于开发,性能能满足大部分需求。只有在航天、汽车、机器人等高科技领域,当需要高速处理大量数据时,才需要选择16/32位单片机。在一般工业领域,8位通用单片机仍然是目前应用最广泛的单片机。单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等各个方面都发展到了更高的水平。


  单片机的特点是编程和维护相对复杂。编程方式为C语言或汇编语言,成本较低,I/O接口相对受限。


  第二,临立会


  可编程逻辑控制器,全称可编程逻辑控制器,是专为工业环境应用而设计的数字操作电子系统。它采用一种可编程存储器,在其中存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的指令,并通过数字或模拟输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。


  三、为什么单片机代替不了PLC


  1.稳定性和可靠性


  有人说这是个伪问题。单片机是组件,PLC是组件和庞大软件组成的系统。两者在这方面没有可比性。这个说法没有错。大部分PLC控制芯片其实都是单片机,也就是说PLC可以算是单片机的二次开发。在工业防护等级上,单片机的稳定性和可靠性是无法和PLC这样的ip67产品相比的(IP是标志字母,第一个标志号表示接触防护和异物防护等级,第二个标志号表示防水防护等级)。此外,为可编程控制器开发了冗余系统,可以应对恶劣的工业环境。如果稳定性和可靠性的比较没有意义,那么我们就从其他方面来分析。


  2.输入输出功能单片机的I/O点有限,但PLC呢?对于不同的现场信号,有相应的I/O点可以直接与工业现场设备(如按钮、开关、传感电流传感器、电机启动器或控制阀等)相连。),并通过总线与CPU主板相连。行业内几乎任何一条生产线都有上百甚至上千个I/O点,完全是单片机无法比拟的。


  3.扩展功能


  除了控制,完整的工业生产线还包括通讯、上位、配置、运动控制和显示等。都需要依靠完整的工业系统和通信协议,比如西门子的PROFIBUS-DP通信,三菱重工的CC-LINK等。单片机与PC的通信,单片机与单片机多采用串口。单片机的串口是全双工异步通信串口,那么单片机能否逐个实现MODBUS、PROFIBUS、can开放、以太网等通信协议?也许单片机可以做到,但是涉及到下一个分析点,开发周期。


  4.开发周期


  PLC有200多个品牌,几乎每个品牌都有不同的编程软件,并且在不断完善自己的编程软件,让它越来越简单地为电气工程师服务,各种程序块越来越方便,越来越人性化,可以随意调用,比如PID模块,运动控制模块,大大减轻了工程师的开发压力,缩短了开发周期。单片机怎么实现?如果没有现成的模块可以使用,只能开发,所以做过非标自动化设备的工程师会遇到一个问题:——,工期不够。PLC这种高度集成化、模块化的产品,在努力满足设备要求的开发周期,更不用说单片机了。


  5.通信距离


  目前大部分流水线需要跨区域集成监控,使用的通信方式多为以太网加中继器,或者直接使用民用宽带光纤。最后用的大概是微软IE浏览器。显然PLC有RJ-45接口,即使本体没有RJ-45,也可以配备以太网模块。单片机携带的PCB可以加这个接口然后开发以太网通信吗?发展需要多久?


  6.程序设计语言


  这对单片机来说,既是优点,也是缺点。上面说的PLC品牌有200多个,编程软件更多。虽然大部分PLC的编程语言都差不多,但电气工程师每次接触到不同品牌的PLC,都要了解所有的硬件参数、软件组件、编程软件等。在他能容易地使用它之前。单片机的编程语言是C语言或汇编语言,这是任何单片机都通用的。换句话说,如果你学的是C语言或者汇编语言,你可以用任何一个单片机来开发想要的功能(前提是你有相关的电工电子基础)。不过话说回来,电气工程师不是电子工程师。他们的工作不仅仅是考虑单片机如何驱动继电器来控制机床。甚至有些电气工程师也不会用C语言、汇编语言等单片机开发语言。近年来,随着IEC-61131-3标准的普及,越来越多的PLC支持多种编程语言,比如类似C语言的ST语言,类似电路图的CFC语言。这种便捷的功能在传统的单片机开发环境下是无法实现的。


四.结论

  通过上面的解释,我们可以看到,PLC其实可以看作是单片机的二次应用开发,但是它有自己鲜明的特点。到目前为止,我国单片机的应用和嵌入式系统的发展已经经历了20多年。单片机已经应用于国民经济建设、军事、家电等各个领域,特别是手机、汽车导航设备、PDA、智能玩具、智能家电、医疗设备等行业。目前,高端行业从事单片机开发和应用的工程师超过10万人。


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