西门子模块6ES7222-1EF22-0XA0质保

西门子模块6ES7222-1EF22-0XA0质保

要搞清楚单片机与PLC的异同，得明确什么是单片机，什么是PLC。对此，我们简要回顾一下计算机的发展历程也许有帮助，按计算机的原始定义，计算机系统由五大部分－－即控制单元（CU）、算术运算单元（ALU）、存储器（Memory）、输入设备（bbbbb）、输出设备（Output）组成。早期计算机（晶体管的或集成电路的，不包括电子管的）的CU或ALU由一块甚至多块电路板组成，CU和ALU是分离的，随着集成度的提高，CU和ALU合在一块就组成了处理单元（CPU）,接着将CPU集成到单块集成电路中就产生MPU或MCU,出现了如Inbbb4004、8008、8080，8085、8086、8088、Z80等MPU。此后，MPU的发展产生了两条分支，一支往、高速度、大容量方向发展，典型芯片如：Inbbb80186、286、386、486、586、P2、P3、P4等，速度从4.7MHz到现在的3.2GHz。另一支则往多功能方向发展，将存储器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH ROM、SRAM等)、输入/出接口（Timer/Counter、PWM、ADC/DAC、UART、IIC、SPI、RTC、PCA、FPGA等）全部集成在一块集成电路中而成为SOC（System On a Chip）。依愚之见，这就是当今广泛应用的单片计算机，简称单片机。这一分支可谓品种繁多，位宽从8位到32位，引脚数从6个到几百个，工作频率从几十KHz到几百MHz,体系结构既有CISC也有RISC,数不胜数。常用的有MCS-51系列、MCS-96系列、PIC系列、AVR系列、ARM7/9系列、TMS320系列、MSP430系列、MOTOROLA众多的单片机等等。
至此，我们可以将计算机处理器的发展划分为三个阶段：板级的CPU、芯片级的MPU和SOC。
PLC是什幺呢？PLC的全称是Programmable Logic Controller（可编过程控制器）,刚引入国内时，曾简称为PC。后来，IBM-PC获得广泛应用，PC成了个人电脑的代名词，才改为PLC。PLC还有另外的一个意思是Power Line Carrier(电力线载波)。
PLC是一种产品，但这种产品有点特别，在没有下载控制程序之前，它不具备任何控制功能，也就是说，没有应用程序的PLC是毫无用处的。PLC实际上是专为工业环境使用的通用控制平台，它进行二次开发才能完成终控制目的，因此，它还需程序编辑/调试软件的配合。
PLC是智能产品，它的控制器采用什幺方案呢？板级的CPU肯定是不能考虑的，MPU也要好几块集成电路构成，以Z80 MPU为例，需要Z80MPU、PIO、、SIO、EPROM、SRAM等，把这些集成电路安装在一块电路板上，这就是早期的单板计算机。这种方案体积太大，不适合现代要求。由此可见，PLC的控制器采用单片机是合适的。
由此可得出结论：
1．PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。
2．单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。
3．不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。
后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用；
1．对单项工程或重复数少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，性好，手尾少，但成本较高。
2．对于量大的配套项目，采用单片机系统具有、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、可*地运行。的方法是单片机系统嵌入PLC的功能，这样可大大简化单片机系统的研制时间，性能得到，效益也就。
PLC与单片机的区别
看到网友在讨论PLC与单片机的区别,我也来瞎说几句: PLC其实就是一套已经做好的单片几(单片机范围很广的喔)系统.
PLC的梯形图你可以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运行的只是几器码而已.梯形图只是让使用者加容易使用而已.
同样MCS-51单片机当然也可以用于PLC制作,只是8位CPU在一些应用如: 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.我公司在使用的一套工业系统就是使用MCS-51单片机做的,不过加上DSP而已,已经能满足我们要求(我们设备速度较慢,而且逻辑控制为主,但是点数不少喔,128点I/O呢!!),而且同样使用梯形图编程,我们在把我们的梯形图转化为C51再利用KEIL的C51进行编译.你没有注意到不用型号的PLC会选用不同的CPU吗!!
当然也可以用单片机直接开发控制系统,但是对要求相当高(不是一般水平可以胜任的),开发周期长,成本高(对于一些大型一点的系统你需要做实验,印刷电路板就需要一笔相当的费用,你可以说你用器,用实验板来开发,但是我要告诉你,那样做你只是验了硬件与软件的可行性,并不代表可以用在工业控制系统,因为工业控制系统对抗干扰的要求非常高,稳定,而不是性能,所以你的电路板设计不断实验,改进).当你解决了上述问题,你就发现你已经做了一台PLC了,当然如果需要别人能容易使用你还需要一套使用软件,这样你可以不需要把你的电路告诉别人(你也不可能告诉别人).

许多人觉得PLC很神秘，其实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，若要提高性再加一个看家狗定时器足够。
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。

于PLC的特点，PLC已得到广泛的应用。目前主要是：
1．用于顺序控制
顺序控制是根据有关输入开关量的当前与历史的状况，产生所要求的开关量输出，以使系统能按一定顺序工作。这是系统工作基本的控制。也是离散生产过程常用的控制。
常用的顺序控制有：
随机控制，根据随机出现的条件实施控制；
动作控制，根据动作完成的情况实施控制；
时间控制，根据时间推进的进程实施控制；
计数控制，根据累计计数的情况实施控制；
混合控制，包含有以上几种控制的组合；
还有不同以上的其它控制，等等。
使用PLC实现顺序控制是PLC的初衷，也是它的强项。在顺序控制领域，至今还没有别的控制器能够取代它。

2．用于过程控制
过程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。过程控制的目的就是，根据有关模拟量的当前与历史的输入状况，产生所要求的开关量、或模拟量输出，以使系统工作参数能按一定要求工作。是连续生产过程常用的控制。
过程控制的类型很多。
PLC用于过程控制，已是一个趋势。因为用PLC实现这个控制，其价格比用别的要低，而且，用它时，在进行模拟量控制的同时，还可很方便的进行其它控制。再加上各种过程控制模块的开发与应用，以及相关软件的推出及使用，用PLC进行种种过程控制已变得很容易，其编程也很简便。所以，目前有的厂家PLC用于模拟量控制的份额，已过用于顺序控制。

3．用于运动控制
运动控制主要指，对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标，即控制对象作直线运动；也可是多坐标的，控制对象的平面、立体，以至于角度变换等运动。有时，还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能还要有协调。
上个世纪50年代诞生于美国的数控技术，简称数控（NC），就是基于电子计算机及这个脉冲量的应用而不断发展与完善的运动控制技术。而今，已发展到非常完善的境地，已是成为当今自动化技术的一个重要支柱。
PLC也已具备处理脉冲量的能力。PLC有脉冲信号输入点或模块，可接收脉冲量输入（PI）。PLC有脉冲信号输出点或模块，可输出脉冲量（PO）。有了处理PI / PO这两种功能，加上PLC已有数据处理及运算能力，可以依NC的原理进行运动控制。
用PLC实现这个控制，其价格比用NC要低得多。而且，它在进行运动控制的同时，还可进行其它控制。再加上PLC各种运动控制模块的开发与应用，以及相关软件的推出及使用，用PLC进行种种运动控制已变得很容易，其编程也可使用NC语言，很简便。
近年，还出现了专门用于运动控制的PLC，即P（PROGRAMMABLE）M（MOTION）C（CONTROLLER），可编程运动控制器，简称PMC。又为PLC用于精度高、运动行程大、控制的坐标多、操作方便的运动控制提供了很好的平台。所以，用PLC进行运动控制，在相当程度上，可以代替价格比其昂贵的数控系统。

4．用于信息控制
信息控制也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。
随着技术的发展，PLC不仅可用作系统的工作控制，还可用作系统的信息控制。
PLC用于信息控制有两种：、兼用。
：PLC只用作采集、处理、存贮及传送数据。
兼用：在PLC实施控制的同时，也可实施信息控制。
PLC用作信息控制，或兼做信息控制，既是PLC应用的一个重要方面，又是信息化的基础。

5．用于远程控制
远程控制是指，对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。PLC有多种通讯接口，有很强的联网、通讯能力，并不断有新的联网的模块与结构推出。所以，PLC远程控制是很方便的。
PLC与PLC可组成控制网。可通讯，交换数据，相互操作。参与通讯的PLC可多达几十、几百个。网与网还可互联。这样，参与通讯的PLC则多，以至于不受限制。
PLC与智能传感器、智能执行装置（如变频器），也可联成设备网。也可通讯，交换数据，相互操作。可联接成远程控制系统，系统范围面可大到几十、几百公里或大。这种远程控制，既提高了控制能力，又简化了硬件接线及维护。
PLC与可编程终端也可联网、通讯。PLC的数据可在它上面显示，也可通过它向PLC写数据，使它成为人们操作PLC的界面。
PLC可与计算机通讯，加进信息网。利用计算机具有强大的信息处理及信息显示功能，可实现计算机对控制系统的监控与数据采集SA（Supervisory Control and Data Acquisition）。同时，还可用计算机进行PLC编程、监控及管理。
PLC还有以太网模块，可用其使PLC加入互联网。也可设置自己的网址与网页。有这样PLC控制的工厂，有的称之为（Transparent Factory）。在地球上任何可上网的计算机，只要权限允许，就可直接对其进行访问。
远程控制威力是无比的。可提升PLC的控制能力、扩大控制地域及提高控制效益。总之，远程控制也已是PLC应用的重要方面。
以上介绍的五大控制，头三个是为了使不同的系统都能实现自动化。信息控制是为了实现信息化，其目的是使自动化能建立在信息化的基础上，实现管理与控制结合，进而做到供、产、销无缝连接，确保自动化效益。
远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。既可实现各个角落信息汇总，保信息完整，为信息的使用提供方便；又为自动化的扩展，能从局部的设备级，发展到全局的生产线级，车间级，以至于工厂级、地域级，建立自动化工厂、数字化城市，提供可能。显然，这种大规模、大范围的自动化、信息化，将具有大威力及得到大的效益。
然而，随着这样自动化、信息化及远程化的推进，系统将越来越复杂。为此，还实现这些控制进行控制。否则，一旦情况变化，或出现故障，而又不能及时应对，所有这些控制带来的效益将化为乌有。
恰恰是PLC，还真有对这些控制进行控制的能力。PLC是靠处理信息实施控制，PLC又有很多自诊断功能。充分利用PLC这两个优势，使PLC在实施上述控制时，具有一定的自适应、自诊断的能力，在实现自动化、信息化及远程化之后，再实现智能化，是可能的。这也是这些控制发展必然趋势。
当然，可完成这么制手段不仅是PLC，但是，PLC成为其中的主角已是公认的趋势。

 1．编程方法简单易学 

    梯形图是使用得多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

    梯形图语言实际上是一种面向用户的语言，PLC在执行梯形图程序时，将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

  2．功能强，性能价格比高     

  一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非    常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 

  3．硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 

  PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。 

  硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便快速地适应工艺条件的变化。 

  4．性高，抗干扰能力强 

    传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。   

    PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC大用户公认为的工业控制设备之一。 

  5．系统的设计、安装、调试工作量少 

    PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 

    PLC的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了正确的设计方法，设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 

    可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，可通过PLC发光二管观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 

  6．维修工作量小，维修方便 

    PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二管或编程器提供的信息方便地查明故障的原因，用换模块的方法可以地排除故障。 

  7．体积小，能耗低 

    对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PIC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的l/2~1/10。 

    PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。

1 引言

PLC由于具有功能强、程序设计简介，维护方便等优点，特别是高性、较强的适应恶劣工业环境的能力，已被广泛应用于自来水行业。但由于现场环境条件恶劣、湿度高、以及各种工业电磁、辐射干扰等，会影响系统的正常工作,因此重视工程的抗干扰设计。 
水厂应用中的PLC所受的干扰源主要有电源系统引入的干扰、接地系统引入的干扰和输入输出电路引入的干扰三类。如果PLC的干扰问题解决得不好，系统将无法运行，将会影响到正常供水。因此，有必要对PLC应用系统中的干扰问题进行探讨。主要本文分别讨论PLC的三种抗干扰技术。

2 抗干扰的技术对策分析

为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中，硬件抗干扰是基本和重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。

2.1 电源系统引入的干扰 
电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的性与稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。

(1) 加装滤波、隔离、屏蔽、开关稳压电源系统。 
设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从电源线传导到系统中，使用隔离变压器，注意:屏蔽层要良好接地;次级连接线要使用双绕线(减少电线间的干扰)，隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的零线;次级的屏蔽层和初级间屏蔽层接直流端。 
为了抑制电网大容量设备起停(如送水泵等)引起电网电压的波动，保持供电电压的稳压，可采用开头稳压电源。

(2) 分离供电系统 
       PLC的控制器与I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电源分开，这样当输入输出供电断电时，不会影响到控制器的供电。

2.2 抑制接地系统引入的干扰 
     PLC系统分为逻辑电路接地和功率电路接地，有共地、浮地及机壳共地和电路浮地等三种方式。一般采用控制器与其它设备分别接地方式，接地时注意:接地线尽量粗，一般大于2mm2的线接地;接地点应尽量靠近控制器，接地点与控制器之间的距离不大于50m;接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线，不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线的长度。
实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。

2.3 抑制输入输出电路引入的干扰 
      为了实现输入输出电路上的隔离，近年来在控制系统中光电耦合得到广泛应用，已成为防止干扰的有效措施之一。光电耦合器具有以下特点:，由于是密封在一个管壳内，不会受到外界光的干扰;其次，由于靠光传送信号，切断了各部件电路之间地线的联系;三，发光二管动态电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送到光电耦合器输入输出的干扰信号就变得很小;四，光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比，一般很小，远不如晶体管对干扰信号那么灵敏，而光电耦合器的发光二管只有在通过一定的电流时才能发光。因此，即使是在干扰电压幅值较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二管发光，从而可以有效地抑制掉干扰信号。由于光电耦合器的线性区一般只能在某一特定的范围内，因此，应保证被传信号的变化范围始终在线区内。为了保证线性耦合，既要严格挑选光电耦合器，又要采取相应的非线性较正措施，否则将产生较大的误差。

(1) 光电耦合输入电路如图2所示。其中图2(a)、图2(b)用的较多，高电平时接成形式，低电平输入时接成形式。图2(c)为差动型接法，它具有两个约束条件，对于防止干扰有明显的优越性，适用于外部干扰严重的环境，当外部设备电流较大时，其传输距离可达100~200m，图2(d)考虑到COMS电路的输出驱动电流较小，不能直接带动发光二管，所以加接一级晶体管作为功率放大，需要注意的是图中发光二管和光敏三管应分别由两个电源供电，电阻值视电压高低选取。

(2) 光电耦合输出电路如图3所示。为了得到和输入同相的信号，可以采用图3(a)形式。若要求输出和输入反相，可以接成图3(b)形式。当输出电路所驱动的元件较多时，可以加接一级晶体管作为驱动功率放大，其接法如图3(c)所示。有时为了获得好的输出波形，输出信号可经施密特电路整形。

以上两点是对开关量输入输出信号的处理方法，而对模拟输入输出信号，为了工业现场瞬时干扰对它的影响，除加A/D、D/A转换电路和光电耦合外，可根据需要采取软件的数字滤波技术如中值法、一阶递推数字滤波法等算法。

3 结束语

PLC控制系统的抗干扰性设计是一个复杂的系统工程，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境，在设计抗干扰系统时要求要综合考虑各方面的因素。