原創(chuàng)：PLC千千闕哥

「PLC快速入門」

摘要：一般來說，PLC中最貴的部分是CPU模塊，因?yàn)镃PU模塊是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，相當(dāng)于人的大腦和心臟。顧名思義，CPU模塊是由CPU芯片和存儲(chǔ)器、接口電路等一些外圍器件組成的，那么，目前市場(chǎng)上，各個(gè)品牌的PLC CPU是采用哪些芯片呢？

1 PLC CPU模塊的功能

CPU模塊，是 PLC的核心，起著神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU，控制整個(gè)系統(tǒng)工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。

PLC中的CPU模塊實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì) CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能，能正確地使用它就夠了。

CPU 模塊的外部表現(xiàn)就是它工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊上有各種狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。

除了顯示，CPU模塊還有各種總線接口，用于連接 I/O模塊或底板，如內(nèi)存接口用于安裝內(nèi)存卡，通訊口用于進(jìn)行通訊。

CPU模塊上，還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對(duì) PLC 作設(shè)定，如設(shè)定PLC工作方式、內(nèi)存區(qū)等。

2 各個(gè)品牌PLC CPU采用的芯片一覽

我們知道，在本質(zhì)上，PLC也是一種單片機(jī)，也要采用CPU芯片。市面上的PLC品牌和型號(hào)那么多，大家肯定很好奇，他們內(nèi)部究竟是采用什么樣的CPU芯片呢？本文就揭秘這個(gè)話題。

目前，對(duì)于CPU芯片，為了控制成本和后續(xù)升級(jí)維護(hù)方便，除了少數(shù)型號(hào)采用定制芯片外，大多數(shù)PLC品牌主要采用芯片廠家推出的通用芯片。

下面介紹各個(gè)品牌 PLC CPU芯片的使用情況

西門子 S7-300、S7-400系列的CPU芯片一直采用美國(guó)TI（德州儀器）生產(chǎn)的DSP；其中，414-3和414-4H主頻為150MHz，417-4為200MHz。

西門子 S7-200系列小型PLC，是西門子從美國(guó)TI公司收購(gòu)得來的產(chǎn)品，早期直接采用C51單片機(jī)，后來更新采用了TI公司的DSP，主頻才24MHz，至今在中國(guó)市場(chǎng)仍大行其道。

美國(guó)GE公司 PAC RX3i 的CPU采用Intel的移動(dòng)版Celeron（賽揚(yáng)），處理器的主頻為300Mhz；

美國(guó)GE公司 PAC RX7i 的CPU采用Intel的移動(dòng)版Pentium3（奔騰3），處理器的主頻為700Mhz；

施耐德昆騰Quantum140 系列PLC采用Intel的移動(dòng)版 Pentium MMX，主頻為266Mhz；

美國(guó)羅克韋爾AB和霍尼韋爾HoneyWell的PLC，CPU都采用IBM制造的Power PC RISC芯片，主頻才100MHz，雖然主頻不高但性能依然很強(qiáng)勁。

和利時(shí) DCS的CPU，采用Intel的486DX芯片，主頻100Mhz；

GE-上海新華 DCS系統(tǒng)的CPU，采用Intel移動(dòng)版Pentium2（奔騰2），主頻400Mhz；

歐陸的T940X系列DCS，使用的是AMD的RISC芯片，主頻133MHz；

中控的DCS ECS-100的CPU采用ARM芯片，主頻才24MHz，但運(yùn)算性能也足夠用；

很多國(guó)產(chǎn)品牌PLC的CPU，都是采用意法半導(dǎo)體公司（ST）的STM32芯片，主頻范圍為36~72Mhz。

3 PLC CPU芯片性能不同，但實(shí)際使用差異并不明顯

從以上一覽表可以看出，各個(gè)品牌PLC采用的CPU芯片各種各樣，主頻更是從24Mhz~700Mhz，相差幾十倍。

但在實(shí)際使用中，感覺他們彼此的差異并沒有那么大，基本可以歸類于同一個(gè)數(shù)量級(jí)。這是為什么呢？

原因就是相比于不同的硬件架構(gòu)，不同的軟件架構(gòu)對(duì)性能有更大的影響。

在軟件架構(gòu)中，處于解釋層的軟件編譯平臺(tái)對(duì)性能影響占比最大。

而在分布式IO、DCS等大系統(tǒng)中，采用不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)整體性能影響最大。

4 PLC芯片為什么不直接采用PC、手機(jī)芯片？

現(xiàn)在，PC、手機(jī)CPU芯片發(fā)展特別迅速，基本是一年一換代。

如高通推出的Qualcomm? 驍龍? 660 處理器，采用14m八核架構(gòu)，CPU頻率2.2GHz，定位于中低端市場(chǎng)，目前已經(jīng)被驍龍? 710 處理器所替代。

如Intel公司的酷睿Core 四核處理器i5-8300H，采用4核8線程架構(gòu)，主頻2.3GHz，單核最大睿頻4GHz，四核最大睿頻3.9GHz，性能不知道比PLC使用的芯片高到哪里去了，而這還僅僅是一款快落伍的PC芯片。

既然PC和手機(jī)芯片性能這么強(qiáng)大，如果PLC采用這些CPU豈不是能上天？

現(xiàn)實(shí)情況是PLC的CPU芯片，最先進(jìn)的也不過是Pentium3（奔騰3）這樣的老古董。

存在即合理，這是因?yàn)槌顺杀疽酝猓瑳Q定PLC或DCS使用PC、手機(jī)通用芯片最關(guān)鍵的問題是散熱。

因?yàn)椴还苁呛€是酷暑，PLC都需要365天×24小時(shí)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行，而根據(jù)我們使用電腦、手機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，如果玩游戲或者打開大型軟件，電腦和手機(jī)會(huì)發(fā)熱、會(huì)變卡，甚至死機(jī)。

如果PLC直接使用電腦、手機(jī)CPU芯片，為了給CPU散熱肯定要加個(gè)風(fēng)扇，這樣雖然散熱沒問題了，但風(fēng)扇的壽命又是個(gè)問題。

另外風(fēng)扇會(huì)增大PLC體積，導(dǎo)致安裝不方便，同時(shí)風(fēng)扇還要消耗電能，導(dǎo)致PLC電源規(guī)格也要增大，風(fēng)扇還會(huì)導(dǎo)致PLC內(nèi)部氣流變化，把現(xiàn)場(chǎng)的很多腐蝕性的氣體帶進(jìn)來，導(dǎo)致PLC內(nèi)部器件提前老化.....等等問題。

總之，目前的PLC芯片雖然性能差一點(diǎn)，但完全能滿足控制需求，而且相當(dāng)穩(wěn)定。

工業(yè)設(shè)備嘛，就該有工業(yè)設(shè)備的樣子。