丽江西门子总代理商PLC

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PLC与IPC控制系统和单片机控制系统的区别是什么

20世纪90年代初中期流行的IPC(Industrial PC)控制系统和采集监控管理系统(SCA-DA,Supervision Control and Data Acquisition)现在使用的不是很多了,但它在那个特定的时期内起到了非常重要的作用。过去PLC处理过程控制任务的性价比较低,而FCS(Fieldbus Control System)又处于使用的初级阶段,在小型的过程控制系统中,使用DCS确实是大马拉小车,这使基于IPC十ISA/PCI总线 Windows/NT技术的控制系统得到了广泛的应用。今天嵌入式的IPC已和原来的IPC有了天壤之别,它们已走人到了PAC时代。基于现场总线技术、PLC技术和开放式结构的IPC在今天也有相当大的应用市场。

  和传统的IPC控制系统相比，由于PLC的硬件系统和软件系统都采取了许多抗干扰措施,所以其抗干扰能力比IPC控制系统强;梯形图编程语言也远比IPC的语言和汇编语言简单;操作更简单和方便。

  与单片机控制系统的区别

  PLC控制系统和单片机控制系统在不少方面有较大的区别,是两个完全不同的概念。因为一般院校的电类都开设PLC和单片机的课程,所以这也是经常问及的一个问题,在这里可从以下几个方面进行一下分析。

  1.本质区别

  单片机控制系统是基于芯片级的系统，而PLC控制系统是基于板级或模块级的系统。其实PLC本身就是一个单片机系统,它是已经开发好的单片机产品。开发单片机控制系统属于底层开发,而设计PLC控制系统是在成品的单片机控制系统上进行的二次开发。

  2.使用场合

  单片机控制系统适合于在家电产品(如冰箱、空调、洗衣机、吸尘器等)、智能化的仪器仪表、玩具和批量生产的控制器产品等场合使用。

  PLC控制系统适合在单机电气控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过程控制中使用。

  3.使用过程

  设计开发一个单片机控制系统，需要先设计硬件系统,画硬件电路图,制作印刷电路板,购置各种所需的电子元器件,焊接电路板,进行硬件调试,进行抗干扰设计和测试等大量的工作;需要使用的开发装置和低级编程语言编制控制程序,进行系统联调。

  设计开发一个PLC控制系统,需要设计硬件系统,购置PLC和相关模块,进电气电路设计和连接，不必操心PLC内部的计算机系统(单片机系统)是否可靠和它们的抗干扰能力,这些工作厂家已为用户做好,所以硬件工作量不大。软件设计使用工业编程语言,相对来说比较简单。进行系统调试时,因为有很好的工程工具(软件和计算机)帮助,所以也非常容易。

  4.使用成本

  因为使用的场合和对象完全不同,所以这两者之间的成本没有可比性。但如果硬要对同样的工业控制项目(于小型系统或装置)使用这两种系统进行一个比较时，可以得出如下结论:

  从使用的元器件总成本看,PLC控制系统要比完成同样任务的单片机控制系统成本要高很多;

  如果这样的项目就有一个或不多的儿个,则使用PLC控制系统其成本不一定比使用单片机系统高,因为设计单片机控制系统要进行反复的硬件设计、制板、调试,其硬件成本也不低，因而其工作量成本非常高。做好的系统其可靠性(和大公司的PLC产品相比)也不一定能,所以日后的维护成本也会相应提高。

  如果这样的控制系统是一个有批量的任务,即做一大批,这时使用单片机进行控制系统开发是比较合适的。

  但是,在工业控制项目中,绝大部分场合还是使用PLC控制系统为好。

  5.学习的难易程度

  学习单片机要学习的知识很多。是具备较好的电子技术基础和计算机控制基础及接口技术知识,要学习印刷电路板设计及制作,要学习汇编语言编程和调试,还需要对底层的硬件和软件的配合有足够的了解。

  学习PLC要具备传统的电气控制技术知识,需要学习PLC的工作原理,对其硬件系统组成及使用有一定了解,要学习以梯形图为主的工业编程语言。

  如果从同一个起跑线出发,不论从硬件还是从软件方面的学习看,单片机远比PLC需要的知识多,学习的内容也多,难度也大。

  6.就业方向

  在一些智能仪器仪表厂、开发智能控制器和智能装置的公司、进行控制产品底层开发的公司等单位,对单片机(或嵌人式系统、DSP等)方面的技术人才有较大的需求;在一般的厂矿企业、制造业生产流水线、流程工业、自动化系统集成公司等单位,对PLC(或DCS、FCS等)方面的人才有较大需求。

设计PLC控制系统时的故障防范

　 在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。

1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上

“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件，后果难以预料。

2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰

硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。

3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限

由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失 去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外，在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，好有使用它的I/O点做成的硬件联 锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并未收到已停止的信息 而照常运行，其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器，这样可取得设备安全保护的时间。

4、可编程序控制器的程序要简明且可读

用户软件的编写是“平铺直叙”，用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ，但一定要明确。在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语 句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器 的用户软件的可读性，即编写的软件能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语 句时，“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅，这是软件在使用和维护时的重要条件。

5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置，有运行检测的关键监视条件

可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕监视尚不方便。关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来监视程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。

6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源

对于设计的新系统，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在软件编制时，同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地 。因为在调试和运行后，软件总会被修改、补充，甚至重新编制。已编制的软件让人无法修改和完善，在工程上是不实际的。

7、合理地配置可编程序控制器系统的冗余

可编程序控制系统可能做出多种方式的冗余，中央处理器的双机热备、冷备冗余是常见的方式。另外，双系统冗余，即中央处理器和全部的输入、输出、组网通信完全冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产环境这种冗余很有必要。在设计系统中，要使配置冗余方式较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。

以上阐述的几个方面，是在可编程序控制系统总体方案设计时，要格外重视的问题，只有在设计系统时，考虑周到，系统投入运行之后，设计人员才能少些遗憾。