浅谈PLC与单片机技术的选用

吴璇

摘要：当前，我们已进入智能化时代，PLC、单片机等自动控制系统的关键控制元件备受设计界关注，要确保PLC与单片机技术的选用科学合理，便应先对PLC与单片机技术有所了解。基于此，本文先对PLC与单片机技术进行了细致描述，而后对PLC与单片机技术进行了比较分析，阐述了两者的联系，并基于实际出具了PLC与单片机技术的选用策略。

关键词：PLC；单片机技术；选用

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）07-0265-02

众所周知，PLC、单片机均是自动控制系统的核心构成成分，两者在功能方面不但各具特色，也具有交叉点。实质上，单片机是以单板机为基础发展所得，即一块位于硅片中融合微处理器、存储器等成分的芯片，该芯片与计算机存在相同属性，故而也将其视为单片微型计算机。PLC即可编程逻辑控制器，内部存储器具有编程功能，经由相应指令与数字/模拟式I/O口，在工业现场机械/生产中获取了宽泛运用。但以PLC技术为基础构建产生的自动控制系统性能高，成本投入较大，以单片机技术为基础构建产生的控制系统开发较有难度，但所需成本小，这就为从业人员在两者的选用方面带来了较大难题。基于此，本文对PLC与单片机技术的选用进行了探究，望以此为从业人员予以借鉴。

1 PLC与单片机技术概述

1.1 PLC技术

PLC即数字运算操作类电子系统，是以工业领域为主所研发设计的一款新型工业控制装置，其往往经由16/32位CPU，借助硬件电路、继电器等协同管理与控制。因为PLC在还未对控制程序下载时不存在任意控制功能，因而不应将PLC视为单一的芯片，应作为电路系统看待，其性能主要由其内部固化的梯形图语言阐释程序的效率所决定，通讯程序则对PLC和外界进行信息交流的难易度具有决定性作用，这便是开发PLC的核心技术。位于部分简洁、小型应用中，往往无须和外界进行信息交流，也并不需要具备通讯程序，仅需经由独立控制器的模式运行且在内部固化具备可对梯形图语言加以解释的程序便可。如此也就使得对梯形图语言解释程序的开发变为了PLC的核心要点。并且，尽管PLC是以工业环境为主所设计的通用控制系统，然而却需经由二次开发且配置与之对应的程序编辑/调试软件，方可契合实际控制需求，这也从另一层面表明匮乏应用程序的PLC没有任何意义。

较之单片机来看，PLC具有更强大的运算功能，体积不大，工业抗干扰设计水平更优，且位于模拟量计算、PID功能和性价比等层面，PLC优势特征更为明显。当前，PLC技术的发展已较为成熟，在工程控制方面的部分运用已完全取缔DCS系统，其发展特征更为契合现代工业发展所需。经由大型、超小型机的特殊性能，人机界面与通信这三大模块，能大幅提升应用和PLC技术有关的工业控制设备的便利性，当前PLC技术在国内各大行业都获取了宽泛运用，为各行各业及国民经济的发展具有极强的促进功能。

1.2 单片机技术

单片机即集成电路芯片之一，经由单片机可把一个计算机系统有效集成置于一个芯片中，其不具备I/O设备，计算机与芯片为1：1。就单片机来看，其存在体积小、质轻、价格实惠等优势特征，对控制系统的学习、开发运用大有裨益。單片机技术于1990年末获取了较好发展。特别是处在ARM系列运用愈加宽泛的背景下，16位单片机已经由32位单片机取缔。较之以往的8位单片机来看，其处理能力更为强大。当今社会，32位单片机主频已在300MHz以上；位于出厂价格这一层面，普通、最高端型号的单片机差价为9美元。针对现有的单片机系统而言，其在一定层面变革了原先处于裸机环境中设计和运用的情况，且大部分专用嵌入式操作系统位于全部系列的单片机中都获取了较好应用。除此以外，经由高端单片机，还能在掌上电脑和手机端对Windows等操作系统直接应用，较之专用处理器而言，单片机在嵌入式系统中的运用更具优势。

不断CMOS化，低功耗、电压与噪声，功能更强大等即单片机技术的发展趋势。当前，位于家用电器、金融、教育等多个领域均开始对单片机技术进行运用。并且，经由位于电子系统中对单片机计算机系统内核的嵌入，能为电子系统的智能化予以支撑，借助单片机技术构建所得的现代电子系统势必变为主流电子系统。

2 PLC与单片机技术的比较

2.1 性能的比较

PLC即以工业现场控制环境为主所开发出的一套系统，存在极强的可靠性与通用性。一般而言，在对PLC理解时可将其视为单片机与抗干扰系统融合的设施。

就单片机来看，其某些参数具有极强的离散性，譬如电阻等，加之芯片质量各有不同等因素的存在，往往需对系统实施甄别配对等技术处理。就小批量产品而言，并不会单独设计特殊的处理技术，且任意元件参数与设计标准相背离均会弱化系统的稳定性，无法确保系统的可靠性与统一性。

就可扩展性与可维护性方面，单片机较之PLC技术略逊一筹。单片机系统通常是以具体需求为基础对线路与程序进行特殊设计，若想以以往的功能为基础加设其余功能，那么便应对线路与程序重新设计。如此一来，每加设一项功能便将导致单片机研发成本与时间加大。但就PLC来看，要加设功能，仅需加设与之有关的模块，并将相关程序予以修正便可，编程较为简洁，如此便能缩减开发时间。并且，PLC本就存在极为强大的自诊断功能，若控制系统出现异常，便会自行跳转至异常提示页面，显示异常原因与排除方式，能为维修人员快速处理异常予以帮助。

2.2 软件开发的比较

细致而言，单片机的软件设计惯于以汇编语言/高级语言C为主进行单片机的开发。汇编语言开发和硬件系统具有密切关联，开发人员应具有较强的操作水平且可以对单片机指令系统里面的百余条指令有效利用、明确寄存器的分配、知晓存储器的结构等。较之汇编而言，C语言程序自身无须依靠机器硬件系统，通常无须修正或者只需要简单修正便能够位于各大系统里面移植运用，并不需要单片机指令系统。而且，C语言属于高级语言，它的语句操作逻辑较为契合人类思维习惯，无论选取哪一语言对繁杂程序进行编程，基于结构化程序设计原则，均是通过顺序、分支、循环、子程序等结构组成。就PLC的初衷来看，即取代继电器工作，编程工作者对继电器系统极为精通，故而PCL的开发语言以梯形图为主，与电控图具有较强相似性。另外，将梯形图排除在外，编程语言还囊括指令表、结构化文本语言等等，PLC的程序执行过程就如同一个循环往复的动态扫描过程，能将其划分为输入采样、用户程序执行与输出刷线这三大环节。

尽管PLC、单片机程序设计的编程语言存在差异，然而编程思路却均能通过流程图予以表述。单片机软件设计和研发需设计人员由底层硬件的开发入手，语言掌握具备一定的难度，因而这就导致其开发较为困难，所需时间较长。但实质上，无论是PLC技术抑或者单片机技术，最为重要的均未算法设计，仅有选取适宜的算法方可开发有效程序。

3 PLC与单片机技术的关系

PLC和单片机技术两者的关联如下：

一是两者没有可比性。因单片机属于集成电路系统之一，但PLC却是以单片机为基础发展所得的产品。PLC功能的达成需借助若干单片机实现，或需通过嵌入系统达成。若配置的单片机品质差强人意，则PLC也不具备较好品质。PLC内单片机/嵌入系统要求颇高，能契合比较严苛的环境需求，尤其是在狂干扰能力与元器件的选取方面，均要高于单片机的设计要求。

二是单片机能够构建产生多样性应用系统，不管是微型、小型抑或者大型均可，而PLC可谓是单片机应用系统中的特殊存在。PLC系统契合小批量、控制逻辑或工艺需不断变化的系统，譬如工程项目，位于此类系统中可具有最优性能价格比。然而，就大批量固定控制需求系统而言，依旧以探寻优质单片机开发人员独立设计具备更大经济效益，尽管初期所需成本较大、时间长，然而分配至单体产品却较为实惠。

三是PLC通常经由梯形图编程，尽管具备另外的语言，然而梯形图的应用更为便捷。尽管各厂商的PLC编程所运用的图形存在差异，然而其宗旨相同，存在较强的共同性，语法于编程理念并无较大差别，故而具备PLC基础的人对其他厂商的PLC进行制造较为简单。现阶段，编程软件开始面向标准化方向发展，这是PLC技术获取宽泛运用的主因。就单片机应用系统的设计而言，需技术人员具备较强专业技能，单片机制作时技术人员尽显神通，但在功能方面依旧具有差异，品质各不相同，不管是学习、运用抑或者维护均具有一定的难度。

四是单片机往往在电子方面运用，且以弱电为主，但PLC则在设备中运用，以强电为主。若需带动电机，便需借助PLC，因其属于大型设备，而单片机仅为微型/小型设备。

4 PLC与单片机技术的选用策略

实质上，PLC即工业控制计算机系统，具体以单片机为基础构建所得。借助单片机可构建产生各类应用系统，然而PLC并非如此。就算单片机品牌各不相同，然而其PLC的工作原理、功能、参数大多相似，存在一定的互换性与稳定的质量。就PLC编程平台来看，其存在功能块、结构文本、梯形图等模式，工作人员最常运用的方式即经由PLC软件，把上述模式编制而成的梯形图转换成C语言或者汇编语言，而后经由上述语言之一，对机器码予以编译。位于PLC当中，其往往选取的为机器码，梯形图主要是方便用户编程和運用，因而由掌握技术难易程度来看，PLC更为便捷，但因品牌存在较大区别，相同品牌各版本也具有明显差异，性能升级也会导致编程差异显著。故而，单项工程抑或者重复数不多的项目，譬如单台自动化设备/生产线，应选取PLC技术，如此可加大成功率，因PLC稳定性、抗干扰性强，集成化、标准化水平高，自有功能多，能对主流通信协议予以支持，设计人员可将大部分精力置于设备功能的达成方面。并且，PLC具有极强的可扩性，摒除CPU模块后，还具有较多扩展模块，仅需直接连接便能扩展。加之PLC装配极为便捷，通常均为模块化，接线主要经由接线端子，无须焊接。但即便PLC技术自动化控制具有诸多优势，然而其所需成本昂贵，在空间与能源有所限制的小微电子产品中不宜使用。

5 结束语

概括而言，本文先从PLC与单片机技术的概念特征入手，而后对PLC与单片机两者的性能、软件开发进行了比较分析，并提出了PLC与单片机技术的选用策略，得出PLC较之单片机技术更具应用优势，但不应在空间与能源有所限制的小微电子产品中运用，望以此为从业人员开展工作予以借鉴。

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【通联编辑：光文玲】