「PLC快速入門」

摘要：一般來說，PLC中最貴的部分是CPU模塊，因為CPU模塊是整個系統的控制中樞，相當於人的大腦和心臟。顧名思義，CPU模塊是由CPU芯片和存儲器、接口電路等一些外圍器件組成的，那麼，目前市場上，各個品牌的PLC CPU是採用哪些芯片呢？

1 PLC CPU模塊的功能

CPU模塊，是 PLC的核心，起著神經中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU，控制整個系統工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。

PLC中的CPU模塊實際上就是微處理器，由於電路的高度集成，對 CPU內部的詳細分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能，能正確地使用它就夠了。

CPU 模塊的外部表現就是它工作狀態的種種顯示、種種接口及設定或控制開關。一般講，CPU模塊上有各種狀態指示燈，如電源顯示、運行顯示、故障顯示等。

除了顯示，CPU模塊還有各種總線接口，用於連接 I/O模塊或底板，如內存接口用於安裝內存卡，通訊口用於進行通訊。

CPU模塊上，還有許多設定開關，用以對 PLC 作設定，如設定PLC工作方式、內存區等。

2 各個品牌PLC CPU採用的芯片一覽

我們知道，在本質上，PLC也是一種單片機，也要採用CPU芯片。市面上的PLC品牌和型號那麼多，大家肯定很好奇，他們內部究竟是採用什麼樣的CPU芯片呢？本文就揭秘這個話題。

目前，對於CPU芯片，為了控制成本和後續升級維護方便，除了少數型號採用定製芯片外，大多數PLC品牌主要採用芯片廠家推出的通用芯片。

下面介紹各個品牌 PLC CPU芯片的使用情況

西門子 S7-300、S7-400系列的CPU芯片一直採用美國TI（德州儀器）生產的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TI公司收購得來的產品，早期直接採用C51單片機，後來更新採用了TI公司的DSP，主頻才24MHz，至今在中國市場仍大行其道。

美國GE公司 PAC RX3i 的CPU採用Intel的移動版Celeron（賽揚），處理器的主頻為300Mhz；

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

施耐德 昆騰Quantum140 系列PLC採用Intel的移動版 Pentium MMX，主頻為266Mhz；

美國羅克韋爾AB和霍尼韋爾HoneyWell的PLC，CPU都採用IBM製造的Power PC RISC芯片，主頻才100MHz，雖然主頻不高但性能依然很強勁。

和利時 DCS的CPU，採用Intel的486DX芯片，主頻100Mhz；

GE-上海新華 DCS系統的CPU，採用Intel移動版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採用ARM芯片，主頻才24MHz，但運算性能也足夠用；

很多國產品牌PLC的CPU，都是採用意法半導體公司（ST）的STM32芯片，主頻範圍為36~72Mhz。

3 PLC CPU芯片性能不同，但實際使用差異並不明顯

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

但在實際使用中，感覺他們彼此的差異並沒有那麼大，基本可以歸類於同一個數量級。這是為什麼呢？

原因就是相比於不同的硬件架構，不同的軟件架構對性能有更大的影響。

在軟件架構中，處於解釋層的軟件編譯平臺對性能影響佔比最大。

而在分佈式IO、DCS等大系統中，採用不同的網絡架構對整體性能影響最大。

4 PLC芯片為什麼不直接採用PC、手機芯片？

現在，PC、手機CPU芯片發展特別迅速，基本是一年一換代。

如高通推出的Qualcomm® 驍龍™ 660 處理器，採用14m八核架構，CPU頻率2.2GHz，定位於中低端市場，目前已經被驍龍™ 710 處理器所替代。

如Intel公司的酷睿Core 四核處理器i5-8300H，採用4核8線程架構，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使用的芯片高到哪裡去了，而這還僅僅是一款快落伍的PC芯片。

既然PC和手機芯片性能這麼強大，如果PLC採用這些CPU豈不是能上天？

現實情況是PLC的CPU芯片，最先進的也不過是Pentium3（奔騰3）這樣的老古董。

存在即合理，這是因為除了成本以外，決定PLC或DCS使用PC、手機通用芯片最關鍵的問題是散熱。

因為不管是寒冬還是酷暑，PLC都需要365天×24小時不間斷穩定運行，而根據我們使用電腦、手機的經驗，如果玩遊戲或者打開大型軟件，電腦和手機會發熱、會變卡，甚至死機。

如果PLC直接使用電腦、手機CPU芯片，為了給CPU散熱肯定要加個風扇，這樣雖然散熱沒問題了，但風扇的壽命又是個問題。

另外風扇會增大PLC體積，導致安裝不方便，同時風扇還要消耗電能，導致PLC電源規格也要增大，風扇還會導致PLC內部氣流變化，把現場的很多腐蝕性的氣體帶進來，導致PLC內部器件提前老化.....等等問題。

總之，目前的PLC芯片雖然性能差一點，但完全能滿足控制需求，而且相當穩定。

工業設備嘛，就該有工業設備的樣子。

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