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关于计算核心先进性和稳定性的差异以及CPU/MCU/PLC/工控机/DSP/FPGA/PAC/SOC/GPU/NPU/APU等的关系

时间:2024-06-10 23:59:10浏览次数:13  
标签:工控机 SOC Intel FPGA 主频 PLC 模块 CPU

各种名称的关系

PLC分为组合式和一体式,整体上落后于个人商用主机

主要使用梯形图语言(LD)、指令表语言(IL)、功能模块图语言(FBD)、顺序功能流程图语言(SFC)、结构化文本语言(ST)编程

  1. 为什么PLC贵

  2. 为什么PLC使用的处理器都比较低端?(比如低端赛扬甚至STM32)

    • PLC无需进行多任务处理

    • CPU越先进,往往内部结构越复杂精密,受到干扰损坏的概率也就越大(?)

  3. 为什么用PLC而不用单片机或者商用CPU(手机、电脑CPU)取代

    • PLC适用于工业生产控制,环境较恶劣,对于设备元器件抗干扰的要求比较高,

    • 相对于新推出的CPU,老CPU经历了更多的考验和使用,运行较为平稳不易出错

    • PLC总体运算量较少,集成模块承担了一系列运算,不需要进行图形处理等功能

    • 现在PLC里面CPU的等级也在不断提升,因为现实的控制内容越来越复杂。而且,为了保证在控制过程中设备能够稳定运行,我们需要给其一部分的性能冗余,以防范各种意外情况

    • 散热问题:高性能处理器在即使在低性能工作时也会大量发热,不适合24x365运行,如果加风扇,有会引入风扇寿命、风扇耗电、内部气流变化、腐蚀性气体、内部硬件老化等问题。

  4. 关于老式电脑(如第一代苹果)算力体验

  5. PLC内部芯片使用:

    一般来说,PLC中最贵的部分是CPU模块。CPU模块是由CPU芯片和存储器、接口电路等一些外围器件组成的。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。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。

    • 西门子S7-200/CN 小型PLC,为TI生产,早期采用C51,后期使用TI生产的DSP,主频24MHz

    • 西门子ST-300/400 TI生产的DSP,其中414-3和414-4H主频为150MHz,417-4为200MHz。

    • GE PAC RX3i 使用Intel Celeron 移动版 主频300MHz

    • GE PAC RX7i 使用 Intel Pentium3移动版 主频700MHz

    • 施耐德 昆腾Quantum140 系列PLC采用Intel的移动版 Pentium MMX,主频为266Mhz;

    • 罗克韦尔AB和霍尼韦尔HoneyWell的PLC,采用IBM制造的Power PC RISC芯片,主频100MHz

    • 和利时 DCS Intel 486DX芯片 主频100MHz

    • GE-上海新华 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

    • 施耐德M262 采用xilinx ZYNQ施耐德M262

    • 很多国产品牌采用STM32 主频36-72MHz

    但是实际上算力基本在同一个数量级,原因在于:

    • 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。

    • 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。

工控机

当前工控机主要使用X86架构(32位)的Windows系统(如WinCE),应用最广泛的处理器如6/7带Intel 酷睿/赛扬系列。其使用型号较老、算力较低的处理器,但是价格较贵。

  1. 工控机不同于商用电脑,追求的是性能稳定性,运行可靠性,支持7x24。只要求基本计算能力

  2. 工控机附加值在于主板用料,满足环境需求。

  3. 工控机出场后需要进行测试老化试验等,且多为定制产品出货量少。

标签:工控机,SOC,Intel,FPGA,主频,PLC,模块,CPU
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