您现在的位置是：首页 > 技术资料 > PLC和单片机在工业控制中有效应用的区别和联系分析

推荐星级：

PLC和单片机在工业控制中有效应用的区别和联系分析

更新时间：2020-01-01 07:03:18 大小：1M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：plc 单片机工业控制 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在电子产业快速发展的影响下,单片机实现了广泛应用,随处可见.而PLC的使用范围则相对缩减,主要应用于电力电子与机械制造等能源类型领域,在一定程度上弥补了传统继电器的缺陷,能实现传统继电器的多元化功能,即顺序控制、电动机控制等等,还可以基于A/D转换实现模拟控制,即水温监测控制、温度与压力控制.其中,应用最广泛的就是基于PLC的控制系统,尤其是在数控车床与机器人的加工制造中.本文主要针对PLC与单片机在工业控制中有效应用的区别和联系进行了详细分析.

部分文件列表

文件名	大小
PLC和单片机在工业控制中有效应用的区别和联系分析.pdf	1M

立即下载

【关注B站账户领20积分】

部分页面预览

（完整内容请下载后查看）

ISSN 1009-3044

E-mail：

Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术

Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术

第15卷第12期 (2019年4月)

http：

Vol.15, No.12,April . 2019

Tel：+86-551-65690963 65690964

PLC和单片机在工业控制中有效应用的区别和联系分析

蔺思明

（北京市工贸技师学院机电分院，北京 100097）

摘要：在电子产业快速发展的影响下，单片机实现了广泛应用，随处可见。而PLC的使用范围则相对缩减，主要应用于电

力电子与机械制造等能源类型领域，在一定程度上弥补了传统继电器的缺陷，能实现传统继电器的多元化功能，即顺序控

制、电动机控制等等，还可以基于A/D转换实现模拟控制，即水温监测控制、温度与压力控制。其中，应用最广泛的就是基

于PLC的控制系统，尤其是在数控车床与机器人的加工制造中。本文主要针对PLC与单片机在工业控制中有效应用的区

别和联系进行了详细分析。

关键词：PLC；单片机；工业控制；区别联系

中图分类号：TP3

文献标识码：A

文章编号：1009-3044(2019)12-0258-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

化需求，其系统功能相对健全，适应性良好，能够优化整个工业

控制的各个阶段。在此过程中，PLC模式通过数据运算能力的

充分发挥，改进优化各个领域数字控制，实现了对各类型功能

单元的有效应用。通过深化完善 PLC 模式，促使温度控制、位

置控制、工业控制模式实现全面合理利用，从而满足实际工作

的多元化需求。PLC 还具有十分突出的通信能力与先进的人

机界面技术，这就使得PLC构成控制系统更加方便。而简单易

学易用，且备受青睐的 PLC 是基于工矿企业的工控设备，其接

口比较便利，编程语言也容易接受，梯形图语言的图形符号、表

达方式类似于继电器，以此为不熟知电子电路、计算机原理、汇

编语言的工作人员从事工业控制提供了巨大便利。

1 单片机系统特点

单片机系统的单片机内部是嵌入式控制系统，主要包括硬

件与软件系统两部分，单片机控制功能更强大，覆盖面也非常

广。因为单片机是依赖于芯片进行操作控制的，这与现代化信

息技术发展要求明确相符，其对于复杂操作也能够基于单片机

进行，而单片机在硬件设计与指令方面的操作已经有了更多进

步，其能够促使单片机广泛应用到智能设备中去。其中最大的

优势是体积小、操作简单、生产成本较低，因为是嵌入式机芯，

内部主要包含集成电路板与芯片。

当前，单片机主要应用到便携式设备中去，在以后单片机

也将会实现在大型设备自动化控制中的有效应用，从而也就为

工业自动化控制发展带来了全新的发展机遇。单片机内部一

般会选用汇编语言和C语言等编程方式，其具备执行速度快与

效率高等优势，在工业操作中的应用更具优势。单片机主要包

括芯片、元件、PLB 板，这些器件的生产成本比较低，通用性也

很差，在选择设备的时候，具备一定针对性，而且设计难度比较

大，开发试验周期较长，这都是单片机所具备的特性。另外，还

有一些缺陷，其中最大的缺点是故障查找难度较大，如果出现

故障，维护不及时，硬件故障与软件故障查找难度都很大。

3 PLC与单片机在工业控制中应用的区别

PLC是基于单片机构建的产品，其自身就是复杂的嵌入式

系统，单片机属于集成化电路，只是一个芯片。首先，单片机能

够构成多元化应用系统，而PLC是单片机应用系统的特例。其

次，生产厂家不同，PLC工作原理却相同，类似功能与指标之间

是可以互换的，而且质量也有保证，编程软件朝着标准化的方

向不断发展，这也是 PLC 全方位应用的重要基础条件。然而，

单片机应用系统功能多元化，彼此之间存在较大差异，质量也

是参差不齐，使用与维护工作难度都比较大。再次，PLC 与单

片的最大区别是 PLC 比较可靠，抗干扰能力非常强，比较适合

应用到工业现场。在电力系统中，因为干扰过强，所以一般来

说会选择 PLC，单片机的价格比较便宜，功能多元化，简单便

捷，家用情况很多，家用电器中都会用到单片机。但是，PLC只

是一台机器，是由大量单片机和外围接口所构成的，属于电用

单片机。最后，就单项工程或者重复数较少的项目而言，利用

PLC方案更加明智和边界，成功的几率也非常高，可靠性良好，

但是成本也很高。而量比较大的配套项目，可以有效发挥单片

机系统成本较低与效益较高的突出性优势，但是这需要具备一

定的研发力量与行业经验，才能够保证系统运行的稳定性与可

靠性。最关键的方式就是单片机系统嵌入PLC的功能，这样便

能够实现单片机系统研发时间的缩减，保证性能较好，保证良

好综合效益。

2 PLC特点

PLC模式的实用性非常高，其具备较高的可靠性与抗干扰

性，能够对电气设备进行实现有效控制，并合理利用现代化规

模集成电路，保证日常生管理环节实现进一步优化完善。内部

电路设备中采用了多元化抗干扰技术，可靠性较好，通过对

PLC所构成的控制系统改进，可以更好地满足工作需求。不同

于相同规模的继电接触器系统，通过对比分析，电气接线与开

关接点可以缩减到成百上千分之一，所以故障也会随之显著减

少。PLC 还具有一定的硬件故障自行检测功能，在出现故障

时，可以快速发出警告。但是，在应用软件中，用户还可以编入

外围器件故障自行诊断保护，以此使得系统可靠性与安全性得

以提升。

而 PLC 模式的有效应用直接满足了市场经济发展的多元

收稿日期：2019-02-15

作者简介：蔺思明（1980—），女，北京市人，学士，讲师，主要研究方向：自控控制、信号与系统分析。

本栏目责任编辑：梁

书

计算机工程应用技术

258

万方数据

第15卷第12期 (2019年4月)

Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术

单片机为载体的混合控制与全数字控制方式。利用单片机给

用户发出操作指令，以此实现复杂数字逻辑电路的简捷化。传

统的交流电动机根本无法实现速率转换，对此也通过变频技术

与脉宽调制技术得以解决，并演变成了电动机控制技术的主要

发展趋势。在电动机控制中有效利用单片机，还能够保证电压

电流的稳定性与抗干扰性良好，还能够在一定程度上有效降低

能耗，节约电能资源，保证电动机一直处于正常运转状态，确保

设备良好性能与寿命。与此同时，单片机既可以切实应用到电

动机控制工作中，又可以对供电进行动态化全方位监控，保证

供电系统的可靠性与稳定性。

4 PLC与单片机在工业控制中应用的联系

就本质而言，PLC 实际上就是已经做好的单片机系统，单

片机可以用于PLC制作，但是八位CPU在高级应用中的应用却

明显力不从心，但是添加 DSP 便可以满足一般性要求，并且同

样利用梯形图进行编程，将梯形图转换成嵌入式系统进行编

译。对此，也可以利用单片机直接进行控制系统开发，但是对

研发者要求比较高，开发周期也很长，成本非常高。只要解决

这些问题，便可以编制成 PLC。这样来说，PLC并非复杂，其内

部CPU除了速度快，其他功能与普通单片机相同。一般PLC利

用 16 位或者 32 位 CPU，带 1-2 个串行通道实现和外界之间的

通讯，内部安装定时器即可，如果想要提高可靠性，再添加看门

狗便可以有效解决。PLC 的关键技术是内部固化了可以解释

梯形图语言的程序和辅助通讯程序，梯形图语言的解释程序效

率在很大程度上决定了PLC性能，而通讯程序决定了PLC和外

界进行信息交换的难易程度。实际而言，PLC设计的主要工作

是开发解释梯形图语言的程序，当前单片机能够完全替代

PLC。传统单片机因为稳定性与抗干扰能力较差，与PLC难以

比拟，但是现代化单片机已经具备了较高的稳定性、可靠性、抗

干扰能力，从而实现了在很多领域的广泛应用，甚至在一定程

度上替代了PLC。

6.2 温度控制

在工业生产过程中，加热炉与孵化器等各种相关设施设备

都应进行温度控制，一般会选择单片机温度控制系统，以提高

设备控制的精确性。单片机和高精度温度传感器有机结合构

成的单片机温度控制系统，其具有独特性优势，即控制精密度

比较高和灵敏度也比较高。将温度值与控制目标温度值进行

对比分析，根据积分分离的 PID 控制后输出控制信号，在触发

器电平转换后，触发大功率可控硅，然后通过其输出大电流明

确加热电炉的时间、功率，从而促使调节温度环境的目标得以

实现，促使单片机温度控制系统的精确度显著提升，并大大缩

小误差。这一系统可以配置各式各样的温度传感器，从而进一

步实现实时智能化控制。

5 PLC在工业控制中的应用

5.1 模拟量控制

6.3 串口通信系统

以控制对象特性为依据，PLC能够基于不同组合模块工程

进行科学有效控制，主机模块、计数模块、位置控制模块、通信

模块等等。PLC 的模拟量控制能够有效提高工业控制系统的

可靠性与准确性，从而对自动化设备升温、降温、运行等整个过

程进行科学控制，并且便于热处理过程的全方位维护。

电脑在工业自动化控制中的应用越来越广泛，不论单片应

用到哪一领域，都能够基于设计单片机与电脑通讯程序，约定

通讯协议，实现单片机与电脑端之间的通讯，以此台式机控制，

但是其中也存在许多不足。但是，电脑内部串行通信接口电路

创新优化接口技术，直接弥补了这些缺陷，其主要是由串行通

信协议芯片构成的，电脑端提供了编程接口、单片机内部硬件

支持串行通信模式。因此，可以通过电脑对许多单片机状况进

行实时监测。在现代化设备管理过程中，则可以利用现场总线

技术针对设备进行优先级别设定，从而实现设备控制，促使单

片机运转的稳定性。

5.2 开关量控制

就某种程度而言，PLC 应用是传统机电控制器的替代品，

所以，在开关控制量上的准确性更高，基于中间继电器控制动

作，能够依据控制器公式进行程序设计，并依据控制程序进行

梯形图绘制，此方式可以获得更加规范的、标准的设计效果，促

使PLC在开关量控制上的效果也非常显著。

7 结语

5.3 位置控制

总而言之，PLC 系统的主要任务是就实际需求为依据，进

行梯形图设计和解释，单片机系统应根据具体需要进行电路设

计，合理选择模块、编程语言、编制程序等加以调试。另外，单

片机在工业控制中的应用在某种程度上完全可以代替PLC，但

是单片机对工作环境和运行状态的要求更高。

位置控制是工业控制的重要组成部分，在工业生产过程

中，机床刀具串刀补偿控制、主轴精确分度控制、搬运定位控制

都需基于位置控制加以实现，而 PLC 的充分合理利用，能够有

效控制步进电机，并依据控制结果明确电机位移的合理性，从

而实现对位置的控制。

参考文献：

5.4 系统集中控制

[1] 何海龙.PLC与单片机之间的串行通信及运用[J].科学技术创

新,2018(11):29-30.

在工业控制中合理利用 PLC，能够实现自动化控制，以及

对工业生产系统的集中化控制，特别是系统故障检测与显示等

等，PLC系统的集中化控制功能是依据故障检测与逻辑检测结

果，全过程实时监控系统。在工业生产过程中，机床设备运转

与停止都需要固定时间，在此循环过程中，需要耗费一定时间

才能够顺利完成，基于 PLC 可以实时控制启动定时器，并将其

信号输出作为设备启停信号，从而集中化控制系统。

[2] 杜娟,王海龙 . 单片机控制改为 PLC 控制的实例应用分析[J].

时代农机,2015,42(11):10-11.

[3] 桂攀.PLC的特点与通信功能及其在工业控制中的应用[J].科

学与财富,2014(3):131-132.

[4] 黄永东.PLC与单片机之间的串行通信及技术应用分析[J].电

子制作,2018(z2).

【通联编辑：张薇】

6 单片机在工业控制中的应用

6.1 电动机控制

在电子技术发展的推动下，电动机控制方式也转变成了以

本栏目责任编辑：梁

书

计算机工程应用技术

259

万方数据

全部评论(0)

暂无评论

评论赚积分>>

上传资源上传优质资源有赏金

PLC和单片机在工业控制中有效应用的区别和联系分析

资料介绍

部分文件列表

部分页面预览

相关下载

全部评论(0)

热门标签

最新上传

热门下载

推荐下载

专栏首页