揭密！各個品牌PLC的CPU內部使用的是什麼晶元？
原創：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晶元和存儲器、介面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是採用哪些晶元呢？
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，每台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、種種介面及設定或控制開關。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模塊還有各種匯流排介面，用於連接 I/O模塊或底板，如內存介面用於安裝內存卡，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採用的晶元一覽
我們知道，在本質上，PLC也是一種單片機，也要採用CPU晶元。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晶元呢？本文就揭秘這個話題。
目前，對於CPU晶元，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晶元外，大多數PLC品牌主要採用晶元廠家推出的通用晶元。
下面介紹各個品牌 PLC CPU晶元的使用情況
西門子 S7-300、S7-400系列的CPU晶元一直採用美國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晶元，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晶元，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晶元，主頻133MHz；
中控的DCS ECS-100的CPU採用ARM晶元，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晶元，主頻範圍為36~72Mhz。
3 PLC CPU晶元性能不同，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晶元各種各樣，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體架構，不同的軟體架構對性能有更大的影響。
在軟體架構中，處於解釋層的軟體編譯平台對性能影響佔比最大。
而在分散式IO、DCS等大系統中，採用不同的網路架構對整體性能影響最大。
4 PLC晶元為什麼不直接採用PC、手機晶元？
現在，PC、手機CPU晶元發展特別迅速，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使用的晶元高到哪裡去了，而這還僅僅是一款快落伍的PC晶元。
既然PC和手機晶元性能這麼強大，如果PLC採用這些CPU豈不是能上天？
現實情況是PLC的CPU晶元，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、手機通用晶元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體，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晶元，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晶元雖然性能差一點，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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