什么是PLC?单片机和PLC有什么区别?
自二十世纪六十年代美国推出PLC取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时PLC的功能也不断完善,随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
PLC
PLC (Programmable Logic Controller) 是可编程逻辑控制器,专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。
单片机
单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在各个领域广泛应用。
诸如手机、汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等,都可见到单片机的身影。单片机的特点是编程、维护相对复杂,编程方式常用C语言或者汇编语言,成本较低,I/O接口相对有限。
PLC与单片机的区别
PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统,是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品,有较强的通用性。单片机可以构成各种各样的应用系统,使用范围更广,但单就“单片机”而言,它只是一种集成电路,还必须与其它元器件及软件构成系统才能应用。从工程的使用来看,对单项工程或重复数极少的项目,采用PLC快捷方便,成功率高,可靠性好,但成本较高。对于量大的配套项目,采用单片机系统具有成本低、效益高的优点,但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。从本质上说,PLC其实就是一套已经做好的单片机(单片机范围很广泛)系统。
PLC的特点
PLC广泛使用梯形图代替计算机语言,对编程有一定的优势。你可以把梯形图理解成是与汇编等计算器语言一样,是一种编程语言,只是使用范围不同。而且通常做法是由PLC软件把你的梯形图转换成C或汇编语言(由PLC所使用的CPU决定),然后利用汇编或C编译系统编译成机器码。PLC运行的只是机器码而已,梯形图只是让使用者更加容易使用而已。
如所说,MCS-51单片机也可以用于PLC制作,只是8位CPU在一些高级应用如:大量运算(包括浮点运算)、嵌入式系统(现在UCOS也能移植到MCS-51)等,有些力不从心而已。不过加上DSP就已经能满足一般要求了,而且同样使用梯形图编程,我们可把梯形图转化为C51再利用KEIL的C51进行编译。不难发现不同型号的PLC会选用不同的CPU,其实也说明PLC就是一套已经做好的单片机系统。
这样一看PLC其实并不神秘,不少PLC是很简单的,其内部的CPU除了速度快之外,其他功能还不如普通的单片机。通常PLC采用16位或32位的CPU,带1或2个的串行通道与外界通讯,内部有一个定时器即可,若要提高可靠性再加一个看家狗定时器问题就解决了。
另外,PLC的关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言的程序及辅助通讯程序,梯形图语言的解释程序的效率决定了PLC的性能,通讯程序决定了PLC与外界交换信息的难易。对于简单的应用,通常以独立控制器的方式运作,不需与外界交换信息,只需内部固化有能解释梯形图语言的程序即可。
实际上,设计PLC的主要工作就是开发解释梯形图语言的程序。现在的单片机完全可以取代PLC。以前的单片机由于稳定性和抗电磁干扰能力比较的弱和PLC是没有办法相比的,现在的单片机已经做到了高稳定性和很强的抗干扰能力在某些领域已经实现了替换。
单片机可以取代PLC吗?
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 —— 大多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,第一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。
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。
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气工程师,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,那么做过非标自动化设备的工程师都会遇到工期不足问题。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。
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,所用的东西到最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?
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,电气工程师就要从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,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,电气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,甚至有的电气工程师都不会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。
在工业控制领域,PLC占据绝对优势,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。
三菱PLC原装和高仿怎么区分?仿真和编程软件一样吗?
今天我们要聊的是三菱PLC设备。
三菱PLC原装机和高仿机如何区分?
答:目前我国市场上小型PLC产品的市场非常大,其中用得最多的应该还是三菱系列的PLC产品了。但近几年来,好多客户反映其在市场上有遇到过类似三菱的仿货或翻新货。就目前市场上出现的一些类似的三菱PLC和三菱PLC扩展模块等产品的做一个比较细致的分析,以便提高大家对原装机和仿机及翻新机的辨别能力。
现在我国市场上三菱PLC及三菱PLC扩展模块用得较多的就是三菱FX1S系列和三菱FX2N系列PLC及对应的模块,下面我们就以这两种产品来对其各种产品进行分析。随着仿制水平的提升,单单从外观就已经很难判断了。因此区分真假及新旧三菱PLC及扩展模块主要还是看其内部的电路板。
三菱PLC及扩展模块按着仿制的方法来分类,可以分为:抄板型和自主设计型。首先分析一下抄板型,这种产品的特点是:除了外观相同以外,里面的PCB布局走线都完全一样,绝大部分的芯片都是拆机件,特别是主CPU百分百是拆机件。初看还真看不出什么破绽,但是只要你打开机箱,稍微仔细看一下主芯片的丝印就可以看出马脚。上面的丝印一般都是经过打磨的。一般这种产品是通过回收过来坏或旧的三菱PLC的主CPU拆下来,因为回收的量无法达到成规模的数量,所以这些PLC内部的丝印及产品批次都是不一样的。
为此,为了做成一个统一的型号,造假者就只有把原来的丝印打磨掉,印上新的同批次的型号产品,这样也就一眼就能看出其电路板有过打磨的痕迹。当然也有一些打磨技术较高的,非专业人士一般看不出来,那只能利用后台软件查看三菱PLC及扩展模块的版本号就能让它立现原形。只要是什么26210,26212等等,凡是不是26214或者26215的肯定是拆机件,要么就是翻新货。三菱的当前版本已经到了26215了,目前市场上的新机器一般都是26214和26215的,所以不是这两个版本的一般就是有问题的产品。
自主设计型:其中这里面又可以分为部分自主设计型和完全自主设计型两种。部分自主设计型意思是一部分自主设计,一部分抄板。因为目前大陆暂时还没有能力设计出三菱的CPU ,所以CPU板都是抄板,IO板和电源板自主设计。判断这种高仿机的方法也和抄板型的判断方法一样。
完全自主设计型:这种高仿机在大陆很少见,一般是来自台湾,技术含量也是最高的,从上到下都是新开发,而且也是采用三菱FX2N系列PLC的方案。而且方案有可能还是直接就用了三菱最新推出的3G的方案。这类产品从整个产品的外观和内部工艺来看应该还是有一定水平和技术的。让人更加震惊的是这类仿机竟然也是采用松下的继电器,和原装三菱PLC用的是一样的型号。
看完了设备,咱们再说说三菱的软件:
三菱PLC仿真软件和编程软件是一样的吗?
答:编程软件叫GX Developer,仿真软件叫GX Simulator,这是两个软件。要想仿真,得先安编程软件,再安仿真软件,这个仿真软件就相当于编程软件的一个插件,给编程软件增加了一个仿真功能。GX Simulator软件是给GX Developer软件包加入仿真功能的插件,是三菱公司用于其Q 系列、A 系列、和FX系列可编程控制器产品的梯形图程序仿真软件。
它使得GX Developer软件上编写的顺序控制程序无须写入PLC本体中,在个人计算机上就可以进行仿真运行。而且,如果将智能化模块用软件包GX Configurator也加入其中,则还可以进行智能化功能模块(A/D转换模块、D/A转换模块、通信转换模块)的初始参数设定、自动刷新参数设定等状态的仿真。
利用GX Simulator,可编程控制器相关专业的工程技术人员可以摆脱PLC硬件条件的束缚,灵活自主地进行设计和调试工作,可以在很大程度上提高工作效率。GX Simulator 需要和GX Developer梯形图程序设计软件联合使用,GX Simulator运行在Windows操作系统下,软件安装时需要首先设置系统环境,其次安装GX Developer,然后安装GX Simulator。使用时,运行GX Developer软件,在菜单栏“工具”子菜单下运行“梯形图逻辑测试起动”命令,即可进行梯形图程序的仿真调试。
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