原创:PLC千千阙哥「PLC快速入门」
1 PLC CPU模块的功能CPU模块,是 PLC的核心,起着神经中枢的作用,每台PLC至少有一个CPU,控制整个系统工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。 PLC中的CPU模块实际上就是微处理器,由于电路的高度集成,对 CPU内部的详细分析已无必要,我们只要弄清它在PLC中的功能,能正确地使用它就够了。 CPU 模块的外部表现就是它工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲,CPU模块上有各种状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。 除了显示,CPU模块还有各种总线接口,用于连接 I/O模块或底板,如内存接口用于安装内存卡,通讯口用于进行通讯。 CPU模块上,还有许多设定开关,用以对 PLC 作设定,如设定PLC工作方式、内存区等。 2 各个品牌PLC CPU采用的芯片一览我们知道,在本质上,PLC也是一种单片机,也要采用CPU芯片。市面上的PLC品牌和型号那么多,大家肯定很好奇,他们内部究竟是采用什么样的CPU芯片呢?本文就揭秘这个话题。 目前,对于CPU芯片,为了控制成本和后续升级维护方便,除了少数型号采用定制芯片外,大多数PLC品牌主要采用芯片厂家推出的通用芯片。 下面介绍各个品牌 PLC CPU芯片的使用情况 西门子 S7-300、S7-400系列的CPU芯片一直采用美国TI(德州仪器)生产的DSP;其中,414-3和414-4H主频为150MHz,417-4为200MHz。 西门子 S7-200系列小型PLC,是西门子从美国TI公司收购得来的产品,早期直接采用C51单片机,后来更新采用了TI公司的DSP,主频才24MHz,至今在中国市场仍大行其道。 美国GE公司 PAC RX3i 的CPU采用Intel的移动版Celeron(赛扬),处理器的主频为300Mhz; 美国GE公司 PAC RX7i 的CPU采用Intel的移动版Pentium3(奔腾3),处理器的主频为700Mhz; 施耐德 昆腾Quantum140 系列PLC采用Intel的移动版 Pentium MMX,主频为266Mhz; 美国罗克韦尔AB和霍尼韦尔HoneyWell的PLC,CPU都采用IBM制造的Power PC RISC芯片,主频才100MHz,虽然主频不高但性能依然很强劲。 和利时 DCS的CPU,采用Intel的486DX芯片,主频100Mhz; GE-上海新华 DCS系统的CPU,采用Intel移动版Pentium2(奔腾2),主频400Mhz; 欧陆的T940X系列DCS,使用的是AMD的RISC芯片,主频133MHz; 中控的DCS ECS-100的CPU采用ARM芯片,主频才24MHz,但运算性能也足够用; 很多国产品牌PLC的CPU,都是采用意法半导体公司(ST)的STM32芯片,主频范围为36~72Mhz。 3 PLC CPU芯片性能不同,但实际使用差异并不明显从以上一览表可以看出,各个品牌PLC采用的CPU芯片各种各样,主频更是从24Mhz~700Mhz,相差几十倍。 但在实际使用中,感觉他们彼此的差异并没有那么大,基本可以归类于同一个数量级。这是为什么呢? 原因就是相比于不同的硬件架构,不同的软件架构对性能有更大的影响。 在软件架构中,处于解释层的软件编译平台对性能影响占比最大。 而在分布式IO、DCS等大系统中,采用不同的网络架构对整体性能影响最大。 4 PLC芯片为什么不直接采用PC、手机芯片?现在,PC、手机CPU芯片发展特别迅速,基本是一年一换代。 如高通推出的Qualcomm® 骁龙™ 660 处理器,采用14m八核架构,CPU频率2.2GHz,定位于中低端市场,目前已经被骁龙™ 710 处理器所替代。 如Intel公司的酷睿Core 四核处理器i5-8300H,采用4核8线程架构,主频2.3GHz,单核最大睿频4GHz,四核最大睿频3.9GHz,性能不知道比PLC使用的芯片高到哪里去了,而这还仅仅是一款快落伍的PC芯片。 既然PC和手机芯片性能这么强大,如果PLC采用这些CPU岂不是能上天? 现实情况是PLC的CPU芯片,最先进的也不过是Pentium3(奔腾3)这样的老古董。 存在即合理,这是因为除了成本以外,决定PLC或DCS使用PC、手机通用芯片最关键的问题是散热。 因为不管是寒冬还是酷暑,PLC都需要365天×24小时不间断稳定运行,而根据我们使用电脑、手机的经验,如果玩游戏或者打开大型软件,电脑和手机会发热、会变卡,甚至死机。 如果PLC直接使用电脑、手机CPU芯片,为了给CPU散热肯定要加个风扇,这样虽然散热没问题了,但风扇的寿命又是个问题。 另外风扇会增大PLC体积,导致安装不方便,同时风扇还要消耗电能,导致PLC电源规格也要增大,风扇还会导致PLC内部气流变化,把现场的很多腐蚀性的气体带进来,导致PLC内部器件提前老化.....等等问题。 总之,目前的PLC芯片虽然性能差一点,但完全能满足控制需求,而且相当稳定。 工业设备嘛,就该有工业设备的样子。
|
|