PLC逐渐淘汰,为什么工业设备没用单片机控制?

电子攻城狮一枚，毕业后用过PLC（西门子200系列和三菱、欧姆龙的小型PLC，据说现在都在逐渐淘汰中，不过已经不接触工控很久了），接触过一些工控项目，后来主要开发单片机类产品，从51-AVR-PIC-DSP-STM32这样的路程，用单片机做过工控电力项目，再后来专攻仪器仪表、传感器类，先亮观点（对于真正了解电子的人来说，这是一个非常初级的问题）：
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1. 不是单片机/Arduino能不能用于工控领域的问题，而是单片机/Arduino的使用者有没有能力把它用到工控领域。2. 工控上用的很多就是单片机，应该说是用单片机开发的一些设备，例如：PLC的核心实际就是单片机；3. Arduino是不能直接用在工控上的，需要外接很多保护电路后才能使用；先说下哪一款的内部没有用到单片机呢？这些产品都是用单片机做出来的成品。首先来看，这些工业设备核心都是单片机：


这个是PLC内部的电路板（图片来源网络，侵删），中间的黑块明显就是单片机嘛，只不过多了很多外围保护电路，光耦、继电器什么的。再看这个：


这种用51单片机做的仿PLC工控板子，某宝上大把大把的，很多都是工程师自己做的，因为早些年有位工程师曾经开源过一套代码，写入51单片机后，就可以用老版本的三菱梯形图界面进行编程，所以用51做这种板子才这么风靡。在电子专业基础知识比较弱，或者是不是很重要的普通工控领域，有几个人能自己开发这样的外围电路呢？虽然这个电路在真正的电子工程师眼里面是非常简单的。然后，为什么会有PLC这种东西呢？PLC的编程是这样的：


或者是这样的：


而单片机的编程是这样的：


对于大多数编程基础很弱甚至为零的领域，梯形图简单明了，用梯形图编程根本不需要C语言、汇编的编程基础，理解了意思，直接用就行，最不济还能在线仿真不是。最后，Arduino是不能直接用在工控系统中的，如果要用，也必须配套完整的外部保护电路，然后插上Arduino做为核心板，这样才能承受得了严酷的工业环境考验，即便如此，也只是应用在简单场合而已。例如：Arduino+PLC外围电路，取代PLC做逻辑控制，只要电路做好，是完全没有问题的，但是，这个电路做好的标准最起码是要过EMC测试的，即便过了EMC测试，也不代表工业现场不出问题，电源、外部保护电路、程序设计等等都不是简单玩玩Arduino那么容易了。比较复杂的控工系统：例如很多设备中的逆变器部分、伺服电机控制器、高端数控机床的控制板等等，很多带有非常复杂的算法，需要大量的浮点数运算，基于AVR的Arduino是肯定搞不定了，至少得是STM32吧，又或者TI的DSP，而且现在用FPGA/ARM的A8/A9用在高端工控设备上已经不是什么新鲜事了。更何况，高端设备很多时候需要非常专业的算法才能完成程序的编写，这些算法优化又关系着产品的品质，基本都不是一个人能做的了的了。例如：这种简单的工控仪表，老式的基本都是51单片机，AVR肯定是能做的，但是需要熟悉PID控制算法；还需要模拟量采集：PT100，热电偶（环温补偿）；模拟量输出：4-20mA，0-10V；通讯部分：隔离RS485硬件、Modbus协议等；能够通过EMC测试的220V转5V、12V、24V的电源设计。


总结：工控是一个大的领域，既有各种专业的模块、设备，也有简单的逻辑控制，不同的单片机应用在不同等级的工控领域当中是非常成熟的事情。希望把单片机直接应用到一些工控领域，那是自己能力的问题。Arduino取代PLC的一些简单功能，是完全没有问题的，但是一定要做好外围电路设计。
（涉及领域:电子、电气/电工（考证题库）、通信、维修、自动化、程序等）

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