单片机与PLC的异同分析

集美轻工业学校 阮惠卿

单片机与PLC的异同分析

集美轻工业学校 阮惠卿

一、单片机与PLC概念

要想弄懂PLC与单片机的区别，就必须先了解PLC与单片机的构成以及工作原理。

1.单片机。单片机（单片微型计算机）将存储器(ROM、PROM，EPROM，EEPROM，FLASH ROM，SRAM等)、输入/出接口（Timer/Counter，PWM，ADC/DAC，UART，IIC，SPI，RTC，PCA，FPGA等）集成在一块集成电路中而成为SOC（System On a Chip），即把一个计算机系统集成到一个芯片上。

2.PLC。PLC（可编程控制器）是一种通过数字运算操作的电子系统，也是专门为在工业环境中应用而设计的新型工业控制装置。PLC通常采用16位或32位的CPU，由硬件电路、继电器、微型计算机系统等共同控制。由于PLC在没有下载控制程序之前不具备任何控制功能，可以这么说，PLC不是一个单纯的芯片，而是一个电路系统。PLC的性能取决于PLC内部固化的梯形图语言的解释程序的效率，而通讯程序决定了PLC与外界交换信息的难易程度，可见，这是开发PLC的关键技术。在一些简单、小型的应用中，通常不需与外界交换信息，无需通讯程序，只要以独立控制器的方式运作并在内部固化有能解释梯形图语言的程序即可。这样，开发解释梯形图语言的程序就成为设计PLC的核心工作。实际上，虽然PLC是专为工业环境应用而研发的一种通用控制系统，但它必须进行二次开发并需要配备相应的程序编辑/调试软件才能最终满足所需的控制目的要求。可以说，没有应用程序的PLC是毫无用处的。

二、单片机和PLC的性能比较

单片机外围元件（如电阻、电容等）的参数存在着较大的离散性，再加上芯片品质参差不齐等因素，一般都需要对系统进行筛选配对等技术处理。对于小批量产品，不可能另外设计独特的处理技术，而任何一个元件参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定，很难实现较好的可靠性和一致性。

PLC是专门为适应工业现场控制环境而设计出来的一套系统，具有很强的可靠性和通用性。对于PLC，可以简单理解是为将单片机和抗干扰系统集合的设施。

此外，在可扩展性和可维护性上，单片机也略逊与PLC。单片机系统一般是根据具体需求特别设计线路及程序，如果要在原有的功能基础上添加其他功能，则需要重新设计线路和程序。这样，每增加一项功能就会使单片机的开发成本和周期相应地增加。而对于PLC，若想扩展其功能，只需增加相应的模块和修正对应的程序即可，编程相对简单，这就可以缩短开发周期。

PLC本身具有很强的自诊断功能，一旦控制系统发生故障，会自动切换到故障提示界面，提示引起故障的原因和排除方法，方便维修人员根据提示迅速排除故障。

三、单片机与PLC的关系

1.PLC与单片机之间不具可比性。单片机是一种集成电路，而PLC则是建立在单片机之上的产品。PLC功能的实现有很多是通过单片机完成的，也有用嵌入系统实现的。如果说所配备的单片机很差的话，PLC也会较差。PLC内部的单片机或者嵌入系统要求较高，可以满足较为苛刻的环境要求，特别是抗干扰能力上和元器件选择上，都比一般的单片机设计要求高。

2.单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可；PLC是单片机应用系统的一个特例。 PLC系统适合小批量、控制逻辑或者工艺需要经常改动的系统，如常说的工程项目，在这样的系统下能够达到最佳的性能价格比。但对于大批量的固定控制要求的场合，还是找到优秀的单片机开发工程师单独设计更具经济效益，虽然初期投入成本高、开发周期长，但是分摊到单个的产品上还是便宜很多，如温控器等。

3.PLC一般用梯形图来编，虽然也有其他语言，但用梯形图更简单一些。虽然不同厂家的PLC编程中使用的图形有所区别，但是万变不离其宗，彼此之间具有共通性，语法和编程理念的差异不大，因此，有PLC基础的人要制作其他厂家的PLC并不是很难。而且目前编程软件正朝着标准化方向迈进，这也是PLC获得广泛应用的一个原因。制作单片机应用系统则较为考验技术人员的水平。在单片机制作工程中，技术人员各显其能，单片机在功能上迥然相异，质量也良莠不齐，学习、使用和维护都很困难。

4. 单片机主要在电子方面应用较为广泛，而且用的是弱电；PLC主要在设备中使用，用的是强电。如果需要带动电机，则一定要使用到PLC，因为PLC用于大型设备，单片机用于微型、小型设备 。

四、PLC与单片机在工程应用中的区别

采用PLC系统控制单项工程或重复数少的项目是一种比较快捷的方案。其优势在于成功率高、可靠性好，缺点是成本较高。PLC系统适合小批量、控制逻辑或者工艺需要经常改动的系统，相反，对于量大的配套项目而言，如果有相当的研发力量和经验能保证系统稳定、可靠地运行，采用成本低且效益高单片机会比较明智的选择。如果不具备足够的研究力量和经验，可以采用单片机系统嵌入PLC的功能，这样也可以缩短单片机系统的研发时间，同时在性能、效益方面也能得到相似的保障。