PLC智能模块中的CPU优化

1.CPU的作用

CPU含有和个人计算机内部同样类型的微处理器，CPU是PLC的核心部件，相当于人的大脑。CPU能够执行系统的操作、信息存储、输入监控、用户逻辑（梯形图）评价和正确的输出信号，并对整机进行控制。

2.CPU的构成

PLC常用的CPU主要有通用微处理器、单片机或位片式微处理器。

（1）用通用微处理器作CPU

在小型PLC中，常用8位通用微处理器作CPU。例如Intel 8080、Motorola 6800、Z80等。但这种8位微处理器的指令执行速度太慢，不适应高速、高精度、复杂的运算系统，没有浮点运算，对24位以上运算很难实现。因此，对于高速、高精度的中、小型计算机或专用计算机都不能使用这种8位微处理器。

为了提高扫描速度，一些中、小型PLC使用双极型的8位CPU，如MODICON公司的484型PLC使用的N8×3001。

大、中型PLC除了使用位片式微处理器外，几乎都使用16位或32位的通用微处理器。如三菱公司的A系列使用的是美国Intel公司的8086。(www.xing528.com)

通用微处理器的价格便宜，通用性强，还可以使用微机成熟的实时操作系统和丰富的软、硬件资源。例如，用微机的通信软件很容易构成PLC的通信网络，PLC也易于与其他计算机连网通信。

（2）用单片机作CPU

单片机是只用一片大规模集成电路构成的微机，即把微机的CPU、ROM、RAM、I/O接口电路、时钟电路，甚至A-D和D-A电路等全部部件集成在一块很小的芯片上，组成一个小的微处理系统。由于它具有体积小、集成度高、价兼、可靠性高和扩充性好等优点，早已广泛用作小型PLC的CPU。也广泛用于PLC的智能模块。例如日本三菱公司的F型系列PLC就是采用美国Intel公司的MCS-48系列的8039和8049单片机作CPU。

随着微电子技术的发展，出现集成度更高、功能更强的16位单片机。PLC采用16位单片机作CPU后，其体积更加减小，运算速度和精度大大提高，逻辑运算、数值运算和通信动能也得到加强，极大地方便了用户。

（3）用位片式微处理器作CPU

位片式微处理器只是由几位ALU为核心的位片，并不包括运算控制器。控制器由外部的微程序控制逻辑实现，用微程序中的微指令指挥位片进行相应的操作。由于位片式微处理器毕竟是构成CPU的主要部件，因而习惯上称为位片式微处理器。大型PLC的CPU常常使用AMD2900系列的4位的双极型位片式微处理器芯片。如美国AB公司的PLC-3型、德国西门子公司的S5-150U型、美国西屋公司的HPPC-1500型等，都是采用AMD2900芯片构成。

一般来说，在小型PLC中，大多采用8位微处理器或单片机，如Z80A、8031、8085等，价格低、普及通用好。在中型PLC中，大多采用16位微处理器或单片机，如8086、80286、80386、8096，具有集成度高、运算速度快、可靠性高。在大型PLC中，大多采用高速位片式微处理器。如AMD 2900，灵活性强、速度快、效率高。