单片机为什么不能取代PLC呢？

一、稳定性与可靠性

有人说这是个伪问题，单片机是元器件，PLC是由元器件以及庞大的软件构成的系统，两者在这一方面没有可比性。这话没有错，大部分PLC的控制芯片实际上就是单片机，也就是说可以将PLC看成是单片机的二次开发，单论工业防护等级，单片机的稳定性和可靠性能根本比不了PLC这种IP67类的产品（ IP为标记字母，前面标记数字表示接触保护和外来物保护等级，第二标记数字表示防水保护等级）。而且就PLC这种能应对工业恶劣环境的产品还开发出一套冗余系统。如果稳定性与可靠性对比没有意义，那么我们就从其他方面分析。

二、I/O功能

单片机的I/O点实在有限，而反观PLC呢？针对不同的现场信号，均有相应的I/O点可与工业现场的器件(如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或控制阀等)直接连接，并通过总线与CPU主板连接。工业里几乎任意一条生产线，都有上百甚至上千I/O点，就这点单片机完全无法比拟。

三、扩展功能

一条完整的工业生产线除了控制，还有通信、上位、组态、运动控制与显示等等，这些东西都需要依靠完整的工业体系与通信协议去做，例如西门子公司的PROFIBUS-DP通信、三菱重工的CC-LINK等等。而单片机和PC、单片机和单片机之间的通信大都用串口。

单片机的串口是全双工异步通信串口，那么像MODBUS、PROFIBUS、CAN open、以太网等通信协议单片机是否能一一实现？或许单片机可以做到，但是这就涉及到下一个分析点，开发周期。

四，开发周期

PLC的品牌多达200多种，几乎每个品牌都有不同编程软件，而且都在不断完善自己的编程软件，使之能够越来越简单的服务于电器工程师，而各种程序块也是越来越方便人性化的任意去调用，比如PID模块、运动控制模块等，大大减轻了工程师的开发压力也缩短了开发周期。

那单片机要如何实现？没有现成的模块使用，那就只能开发，金水区中央空调自控，那么做过非标自动化设备的工程师都会遇到一个问题——工期不足。PLC这种高度集成化模块化的产品在达到满足设备所需的开发周期，在工期面前也是抓襟见肘，更不用说如同白纸一张的单片机。

五、通信距离

现在大多数流水线是要跨区域整合与监视的，所用的通讯方式多为以太网加中继器，或者直接走民用宽带光纤，所用的东西到后很可能是用的就是微软的IE浏览器，很明显PLC是有RJ-45接口，即使本体没有RJ-45也可以配备以太网模块，可单片机搭载的PCB板能加上这个接口然后开发出以太网通信吗？开发需要多久？

六、编程语言

这点对单片机来讲是一个优势，同时也是一个劣势。上面提到PLC的品牌有两百多种，编程软件更多，尽管大多数PLC的编程语言都大同小异，但是每接触一款不同品牌的PLC，电器工程师就要从PLC的硬件参数、软元件、编程软件等等各个方面从头了解一次才能使用的得心应手。

而单片机的编程语言用的是C语言或者汇编语言，这对于任何单片机都是通用的。换句话说，中央空调自控系统，学会C语言或者汇编语言，便可以应用任何单片机开发想要的功能（前提是要有相关的电工电子学基础）。但话又说回来，电器工程师不是电子工程师，他们的工作不是单单考虑单片机如何驱动继电器来控制机床的，甚至有的电器工程师都不会C语言、汇编语言之类的MCU开发语言。

近些年，IEC-61131-3标准的推广，越来越多的PLC支持多种编程语言，如类似C语言的ST语言，类似电路图的CFC语言。这种便利的功能是传统单片机开发环境真的无法实现。

结论

经过上面阐述，我们可以看出，PLC实际上可以看成是单片机的二次应用开发，但是它又有自己鲜明的特点。到目前为止，中国的单片机应用和嵌入式系统开发走过了二十余年的历程，国民经济建设、军事及家用电器等各个领域，尤其是手机、汽车自动导航设备、PDA、智能玩具、智能家电、医聊设备等行业都是应用了单片机。行业高段目前有超过10余万名从事单片机开发应用的工程师。

但是在工业控制领域，PLC占据很大优势，就目前形势（单片机的功能、稳定性、易用性、编程及维护等）来看，单片机取代PLC那将是一项不可能完成，或者说期限趋向于无穷的艰巨任务。

机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述。

1、结构合理

对于工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合，选用整体式结构PLC，其他情况则选用模块式结构PLC。

2、功能、规模相当

对于开关量控制的工程项目，对其控制速度无需考虑，一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的工程项目，可选用低档机。对于控制比较复杂，控制功能要求更高的工程项目，例如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂的程度选用中档或更高。其搞挡主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。

3、机型统一

一个大型企业应尽量做到机型统一。因为同一机型的PLC，其模块可互换，便于备用品、备件的采购和管理;其功能及编程方法统一，有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;其外部设备通用，资源可共享，配以上位计算机后，可把控制各单独的系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统，相互通信，集中管理。

二、容量的选择

PLC的容量包括用户存储器的存储容量(字数)和I/O点数两方面的含义。PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量以作备用。

通常，一条逻辑指令占存储器一个字，计时、计数、移位以及算术运算、数据传送等指令占存储器两个字。各种指令占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。

在选择存储器容量时，一般可按实际需要的25%考虑裕量。通常I/O点数可按实际需要的10%～15%考虑裕量。

三、指令系统的选择

由于可编程控制器应用的广泛性，各种机型所具备的指令系统也就不完全相同。从工程应用角度看，有些场合仅需要逻辑运算，有些场合需要复杂的算术运算，而且一些特殊场合还需要专用指令功能。从可编程控制器本身来看，各个厂家的指令差异较大，但从整体上来说，指令系统都是面向工程技术人员的语言，其差异主要表现在指令的表达方式和指令的完整性上。有些厂家在控制指令方面开发得较全，有些厂家在数字运算指令方面开发得较全，而大多数厂家在逻辑指令方面都开发得较完善。在选择机型时，应从指令系统方面注意下述内容：

(1)指令系统的总语句数。它反映了整个指令所包括的全部功能。

(2)指令系统的种类。主要应包括逻辑指令、运算指令和控制指令，具体的需求则与实际要完成的控制功能有关。

(3)指令系统的表达方式。指令系统表达方式有多种，中央空调自控作用，有的包括梯形图、控制系统流程图、语句表、顺控图、高记语言等多种表达方式;有的只包括其中一种或两种表达方式。

(4)应用软件的程序结构。程序结构有模块化的程序结构和子程序式的程序结构，前一种有利于应用软件编写和调试，但处理速度慢，后一种响应速度快，但不利于编写和现场调试。

(5)软件开发手段。在考虑指令系统这一性能时，还要考虑到软件的开发手段。有的厂家在此基础上还开发了专用软件，可利用通用的微型机(例如IBM-PC)作为开发手段，这样就更加方便了用户的需要。

四、I/O模块的选择

I/O部分的价格占PLC价格的一半以上，不同的I/O模块，由于其电路和性能不同，直接影响着PLC的应用范围和价格，应该根据实际情况合理选择。

1、输入模块的选择

输入模块的作用是接收现场的输入信号，并将输入的高电平信号转换为PLC内部的低电平信号。输入模块的种类，按电压分类有直流5V、12V、24V、48V、60V，交流115V、220V。按电路形式不同分为汇点输入式和分隔输入式两种。

选择输入模块时应注意：

(1)电压的选择。应根据现场设备与模块之间的距离来考虑，一般5V、12V、24V属低电压，其传输距离不宜太远。如5V模块远不得超过10m，距离较远的设备应选用较高电压的模块。

(2)同时接通的点数。高密度的输入模块(32点、64点)同时接通的点数取决于输入电压和环境温度，一般来讲，同时接通的点数不要超过输入点数的60%。

(3)门槛电平。为了提高控制系统的可靠性，必须考虑门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。

2、输出模块的选择

输出模块的作用是将PLC的输出信号传递给外部负载，并将PLC内部的低电平信号转换为外部所需电平的输出信号。输出模块按输出方式不同分为继电器输出、晶体管输出和双向可控硅输出三种。此外，输出电压和输出电流也各有不同。

选择输出模块时应注意：

(1)输出方式的选择。继电器输出的价格便宜，适用电压范围较宽，导通压降小。但它是原有触点元件，其动作速度较慢、寿命较短，因此适用于不频繁通断的负载。当驱动感负载时其max通断频率不得超过1Hz。对于频繁通断的低功率因数的电感负载，应采用无触点开关元件，中央空调自控系统 价格，即选用晶体管输出(直流输出)或双向可控硅输出(交流输出)。

(2)输出电流。输出模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。模块输出电流的规格很多，应根据实际负载电流的大小选择。

(3)同时接通的点数。输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端允许通过的电流值。通常同时接通的点数不宜超过输出点数的60%。

五、电源模块的选择

电源模块的选择很简单，只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于CPU模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和，并留有一定的裕量。在选择电源模块时一般应考虑以下几点：

(1)电源模块的输入电压。电源模块可以包括各种各样的输入电压，有220V交流、110V交流和24V直流等。在实际应用中要根据具体情况选择，确定了输入电压后，也就确定了系统供电电源的输出电压。

(2)电源模块的输出功率。在选择电源模块时，其额定输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块等总的消耗功率之和，并且要留有30%左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从主机单元到远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25V。

(3)扩展单元中的电源模块。在有的系统中，由于扩展单元中安装有智能模块及一些特殊模块，就要求在扩展单元中安装相应的电源模块。这时相应的电源模块输出功率可按各自的供电范围计算。

(4)电源模块接线。选定了电源模块后，还要确定电源模块的接线端子和连接方式，以便正确地进行系统供电的设计。一般的电源模块的输入电压是通过接线端子与供电电源相连的，而输出信号通过总线插座与可编程控制器CPU的总线相连。

(5)系统的接地。电源模块接地线选择不小于10mm2的铜导线。与交流稳压器、UPS不间断电源、隔离变压器等及系统的接地之连线尽可能短;系统的地线也要和机壳相连。

(6)使用环境条件。在选择PLC时，要考虑使用现场的环境条件是否符合它的规定。一般要考虑的有：环境温度、相对湿度、电源允许波动范围和抗干扰等指标。

常见的干扰现象：

A、系统发指令时，电机无规则地转动；

B、信号等于零时，数字显示表数值乱跳;

C、传感器工作时，DCS/PLC 采集过来的信号与实际参数所对应的信号值不吻 合，且误差值是随机的、无规律的;

D、与交流伺服系统共用同一电源（如显示器等）工作不正常．

判断步骤如下：

A、用万用表AC 档检测接收端口，如受干扰会产生交流信号．如果这个信号不大，则对信号采集影响很小，几乎没有．如果这个交流信号大，则会影响数值，需想办法解决。

B、看口端是否接地？如接地是否存在悬空或接地不良情况．用万用表测口端和地（可以是系统地，也可以是信号地）之间的电压差。若存在交流电压，则表示存在干扰，若没有交流电压，有直流电压差．这个电压差大，影响系统；差值小，则影响小，可忽略不计．

C、再看屏蔽层是否接地，是单点接地还是双点接地？一般为单点接地．