单片机能代替PLC吗？过来人告诉你

随着科技的进步和市场的需要，近年来出现了非常多类似Arduino这样的开源电子原型平台，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，对于使用者的要求只需懂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，为许多电子爱好者打开了创作的大门。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，在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、计数等顺序控制功能，建立柔性的远程控制系统。具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

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，世界上大多数的工厂都有在使用PLC设备。主要是因为其稳定耐用，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。

结构组成

PLC架构

PLC 通常可以称为高级微控制器。它是由电源组件、微处理器CPU及存储器组件以及输入输出组件所构成。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 还包含至少一个以上的接口，通过该接口可以对其进行编程以及通信网络。电源通常是一个单独的模块，输入输出模块与处理器是分开的。输入输出模块可能还包含外部连接设备模块。

1.单片机架构

单片机的构成与上述的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输入输出端口和接口都集成到一个芯片上。

2. 接口

PLC 是为工业设计使用的，它的工作环境通常与没有外设的单片机不兼容。单片机在功能上基本可以做到PLC能做的事情，工业设计通常要处理几百个输入输出。单片机虽然可以通过增加外设来解决，但是相对的要增加成本，并且不稳定。

3.性能、稳定性、可靠性

这三点是 PLC 最与众不同的地方。PLC 设计用于工业需求，因此能够承受工业生产条件，例如温度变化、噪声、搬运和振动。

单片机却不同。根据设计，它们最初设计并非用作PLC等独立设备。单片机设计为的是嵌入到系统中，所以微控制器的外观讲究简易。微控制器在我们使用过程中不小心时就可能导致出现故障，芯片本身很脆弱并且很容易损坏。

4.使用要求（简易性）

PLC的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使用并不复杂，只需要接受过正规培训的工厂技术人员就能操作使用，故障排除和诊断相对容易。现在的PLC基本都带液晶显示，操作人员通过液晶就可以进行监控。

单片机需要熟练的掌握芯片知识。开发人员需要精通硬件部分和编程知识，才能设计电路。单片机还需要特殊工具（例如示波器）来进行故障诊断和故障排查。虽然目前有几个像Arduino这样的集成简化平台，但综合从简易性来看，单片机比PLC对人员的要求要高出许多。

5. 应用

PLC是工业中非常常用的，它用于控制生产、生产管理等。单片机在日常电子设备中得到广泛应用。它们是智能设备和消费电子产品的主要组成部分。

单片机能替代PLC吗？

微控制平台的出现增加了单片机的使用范围，它可以去开发以前单片机不适合的领域，从微型DIY计算机到几个复杂的控制系统。这引发了关于为什么不使用单片机代替PLC的问题，主要是PLC与单片机相比的成本过高，将单片机用于工业应用之前，需要对单片机进行大量的改进。

总结：
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，这使得单片机不适合工业应用。工业用的器件都是按照标准进行设计，单片机不一定能支持，如果硬要使用需要加外设，就会增加成本，增加损坏的风险，这与工业产品的本质不符合。

综上所述，工业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作为最佳设备时，应充分考虑它们的各项因素。值得注意的是，一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，在未来或许微控制器能大范围的应用于工业中，现在还不能达到替代的时候。

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。

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