单片机能代替PLC吗？从5个对比告诉你

近年来出现了很多类似Arduino的微控制器板，它们大部分实现了对单片机的二次封装，所有外设、模块接口都是现成的，使用者只需懂C语言，熟悉各种库的调用，不需要关心硬件原理，就可以轻松上手，降低了学习、使用成本，增加了人们对嵌入式系统的兴趣，为许多微控制器打开了应用新大门。这不仅增加了微控制器用户的数量，而且增加了微控制器的应用范围。

今天我们把微控制器（单片机）与可编程逻辑控制器 (PLC)进行比较。

• 可编程逻辑控制器(PLC) 是一种专用计算设备，设计用于工业控制系统和其他可靠性较高的系统。

它们最初是为了取代自动化行业工作过程中使用的硬接线继电器和计时器而开发的，但如今它们已经扩大规模，并在各行业的制造过程使用，包括基于机器人的生产线。如今，世界上可能没有一家工厂没有使用PLC设备。其被广泛采用和使用的主要原因在于其稳定耐用，能够承受粗暴搬运和高强度的震动环境。

• 微控制器（单片机）

微控制器是单个芯片上的小型计算设备，包含一个或多个处理核心，内存设备和通用输入和输出 (I/O) 端口。它们用于各种日常设备，特别是在只需要执行特定重复任务的应用中。与 PLC 不同的是，它们没有像显示这样的接口，也没有内置的开关，它们只能用 GPIO 等接口连接这些外置组件。

我们将从以下几点对它们进行比较：

1.结构组成

2.接口

3.性能、稳定性、可靠性

4.使用要求（易用性）

5.应用

1、结构组成

PLC结构组成

PLC 通常可以称为高级微控制器。它们基本上由处理器模块、电源和 I/O 模块组成。处理器模块由中央处理单元（CPU）和内存组成。除了微处理器之外，CPU 还至少包含一个接口，通过该接口可以对其进行编程（USB、以太网或 RS232）以及通信网络。电源通常是一个单独的模块，I/O 模块与处理器是分开的。I/O模块可能还包含外部连接设备模块。

微控制器结构组成

微控制器的构成与上述 的PLC有些相似，但微控制器把 CPU，内存，存储单元以及与外界通信所需的 I/O 端口和接口都集成到一个芯片上。

就像微控制器具有从 AVR 架构到 8051 架构的多种架构一样，PLC 的设计也有不同，以支持特定制造商的配置和需求，但它们通常都遵守 PLC 的行业标准，该标准能够使不同模块和部件之间保持兼容，以及标准化操作。

2、接口

PLC 是为与工业级传感器、执行器和通信模块接口而设计的标准，因此其工作环境（电压、电流等）通常与没有额外硬件的微控制器不兼容。

PLC 通常使用以太网和 RS-serial 系列的几种变体，如 RS-232、RS-485 进行通信。如今，工业物联网的出现，使得通过无线通信接口连接 PLC 的设备数量激增。

它们有不同的尺寸，从具有少量 IO 引脚/模块的小型设备到具有数百个 IO 的大型、巨型机架式 PLC。

微控制器具有传感器、执行器和其它模块，旨在满足其可能难以与 PLC 接口的特定需求。然而，它们通常设计为仅处理几百个 IO。虽然可以探索开发多种技术来增加微控制器的 IO，但是这可以通过 PLC 实现，并且还会增加整个项目的预算。

3、性能、稳定性、可靠性

这是到目前为止，PLC 最与众不同的地方。

如前所述，PLC 设计用于工业需求，因此能够承受与该环境相关的多种不利条件，例如极端温度变化、电气噪声、粗暴搬运和大量振动。

然而，微控制器却不同。从设计上看，它们并不是被设计成像PLC这样的独立设备，而是被设计成嵌入式系统。这就解释了与PLC相比，它们的外观不够坚固。由于这些原因，微控制器在某些情况下部署时可能会出现故障，因为微控制器芯片很脆弱并且很容易损坏。

4、使用要求（易用性）

PLC的关键属性之一是编程所需的技术知识低，以及采用积木式结构，组态灵活安装方便。PLC 旨在供高度熟练的自动化人员和几乎没有接受过正规培训的工厂技术人员使用。故障排除和诊断相对容易。现代 PLC 设备通常带有状态显示屏，无需复杂工具即可更轻松地进行监控。

微控制器要求设计人员具备良好的电气工程原理和编程知识，才能为微控制器设计相关电路。微控制器还需要特殊工具（例如示波器）来进行故障诊断和固件故障排除。虽然目前有几个像 Arduino 这样的集成简化平台，但从连接组合角度、编程角度和易用性来看，它仍然比即插即用的PLC 复杂得多。

5、应用

PLC是工业控制系统中使用的主要控制单元。它们可用于控制工业机器、传送带、机器人和其他生产线机械。它们还用于基于 SCADA（数据采集与监视控制系统） 的系统以及需要高度可靠性和承受极端条件能力的系统中。

另一方面，微控制器在日常电子设备中有广泛应用。它们是消费电子产品和智能设备的主要组成部分。

那么微控制器能替代PLC吗？

易于使用的微控制器板的出现增加了微控制器的适用范围，它们正在适应微控制器被认为不适合的某些应用，从微型DIY计算机到复杂的控制系统。也就引发了关于能不能用微控制器代替PLC的问题，主要是PLC与微控制器相比的成本，重要的是，在将常规微控制器用于工业应用之前，需要对其进行大量的改进。从上述对比中可以找到答案，总体可以总结为以下两点：

1. 微控制器的设计不具备像PLC一样，能在极端条件下稳定工作的能力，这使得它们不适合工业应用。

2. 工业传感器和执行器通常根据IEC标准进行设计，该标准通常在一定的电流/电压范围内，接口可能与微控制器不直接兼容，并且需要某种硬件支持，这会增加成本。

综上所述，这些控制设备中的每一个都是为特定系统设计的，在决定选择特定应用的最佳设备之前，应充分考虑它们。需要注意的是，某些制造商正在构建基于微控制器的 PLC，现在已经有了基于Arduino构建的PLC。

而还在考虑入门级，及今后发展路线的同学，不必过于纠结，首先PLC是单片机加上外部设备组成的，是建立在单片机基础之上的产品，从某个角度来看，PLC就是对单片机的二次封装，只是PLC厂家写好了固件，并封装到PLC设备中，学了单片机对PLC有比较底层理解。加上上述的对比分析，选择合适自己、感兴趣的方向耕耘才是最重要的。