PLC与PLD你知道它们都有啥区别吗？

描述

PLC与PLD对于大多数控制行业的朋友和单片机爱好者来说，这并不是一个奇怪的术语。但你知道他们之间的单词差异吗？如果你对此感兴趣，请看看小边今天介绍的内容。

1.可编程控制器(PLC)是计算机家族的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称为可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用于实现逻辑控制而不是继电器。随着技术的发展，该种设备的功能已经大大超出了逻辑控制的范围。因此，今天的设备被称为可编程控制器PC。但是，为了避免与个人计算机的缩写混淆，可编程控制器缩写PLC(Programmable Logic Controller)。

某型号PLC的内部电路

PLC的主要特点

可靠性高，丰富I/O接口模块，采用模块化结构，编程简单装简单，维护方便

PLC的功能

逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制

PID控制

数据控制：PLC具有数据处理能力。

通信和联网

其它：PLC还有许多适用于各种特殊控制要求的特殊功能模块，如定位控制模块，CRT模块。

某型号PLC控制柜

2.PLD可编程逻辑器件(ProgramableLogicDevice)的简称，FPGA是现场可编程门阵列(FieldProgramableGateArray)简称，两者的功能基本相同，但实现原理略有不同，有时可以忽略两者的区别，统称为可编程逻辑器件或PLD/FPGA。

PLD它是电子设计领域最具活力和发展前景的技术，其影响不亚于20世纪70年代单片机的发明和使用。PLD能做什么？毫不夸张地说，PLD任何数字设备的功能都可以完成，性能最高CPU,从简单的74电路可以使用PLD来实现。

PLD工程师可以通过传统的原理图输入法或硬件描述语言自由设计数字系统，就像一张白纸或一堆积木。我们可以通过软件仿真提前验证设计的正确性。在PCB完成后也可以使用PLD不改变硬件电路的在线修改能力。使用PLD开发数字电路可以大大缩短设计时间，减少设计时间PCB提高系统的可靠性。

某型号的PLD内部电路

典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以，PLD大量的组合逻辑功能可以乘积和的形式完成.这一阶段的产品主要包括PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑)。

对于可编程逻辑器件，设计师可以使用低成本的软件工具快速开发、模拟和测试其设计。然后，设计可以快速编程到设备中，并立即在实际电路中测试设计。用于原型PLD最终设备的正式生产(如网络路由器)DSL调制解调器，DVD在播放器或汽车导航系统中使用PLD完全相同。这样就没有了NRE成本方面，最终的设计比使用定制的固定逻辑器件要快。

采用PLD在设计阶段，客户可以根据需要修改电路，直到对设计工作感到满意。这是因为PLD基于可重写的存储技术——改变设计，只需简单地重新编程设备。一旦设计完成，客户可以立即投入生产，只需使用最终的软件设计文件来简单地编程所需的数量PLD就可以了。

某型号PLD外观

下面以FPGA例如介绍PLD编程原理。

编程数据存储单元以阵列形式分布在FPGA编程数据存储单元的阵列结构如图1所示。存储单元为5管SRAM结构, 只有一条位线。T管是单元控制门，由字线控制。数据以串行入移位寄存器，地址移位寄存器顺序选择存储单元的字线，当一列字线为高电平时， 该列存储单元的T管导通与位线连接，数据移位寄存器中一个字的数据在写信号控制下通过各列位线写入该列存储单元。

编程数据以一定的数据结构形式组成数据流FPGA编程数据流由开发软件自动生成。开发软件将设计转换为网表文件，自动分区、布局、布线和验证逻辑电路FPGA设计，然后按PROM格式产生编程数据流，形成编程数据文件，最后存储编程数据文件PROM中。

图1 编程数据存储单元阵列结构

现在一般把所有超过一定集成度(如1000门以上)的东西都放在一边PLD器件都称为CPLD。CPLD可编程逻辑的功能块围绕可编程互连矩阵组成。逻辑单元之间的互连由固定长度的金属线实现，并增加I/O控制模块的数量和功能。可以把CPLD可编程逻辑阵列的基本结构被视为(LAB)、可编程I/O控制模块和可编程内部连线(PIA)由三部分组成。

MAX7123的结构

1).可编程逻辑阵列(LAB)可编程逻辑阵列有几个可编程逻辑宏单元(Logic Macro Cell，LMC)组成， LMC内部主要包括与阵列、或阵列、可编程触发器、多路选择器等电路，可独立配置为时序或组合工作模式。

与或阵列结构图

CPLD中和或门的表达方式

(1)乘积项共享结构在CPLD在宏单元中，如果输出表达式和项目较多，相应或门输入端不足，可以使用同一单元（或其他单元）中的其他或门，或在每个宏单元中为其他宏单元提供未使用的乘积项。

EPM7128E乘积扩展和并联扩展的结构图

(2)早期多触发器结构可编程器件的每个输出宏单元(OLMC)只有一个触发器CPLD宏单元通常包含两个或两个以上的触发器，其中只有一个与输出端相连，其他触发器的输出不与输出端相连，但可以通过相应的缓冲电路反馈到阵列，从而与其他触发器形成更复杂的时间电路。与输出端无关的内部触发器称为隐埋触发器。这种结构可以增加其内部资源，而不增加引脚的数量。

(3)异步时钟早期可编程器件只能实现同步时序电路，在CPLD每个触发器的时钟可以异步工作，一些触发器的时钟也可以通过数据选择器或时钟网络选择。OLMC乘积项也可以控制内触发器的异步清零和异步位置，因此使用更灵活

2)．可编程I/O单元(IOC)

CPLD的I/O单元(Input/Output Cell，IOC)，是内部信号I/O引脚的接口部分。各种设备的结构根据设备和功能而有所不同。由于阵列设备通常只有少数特殊输入端，大多数端口都是I/O而且系统的输入信号通常需要锁定。I/O作为一个独立单元处理.

3)可编程内部连线(PIA)

可编程内部连接在逻辑宏单元和逻辑宏单元之间的作用I/O单元之间提供互联网络。逻辑宏单元通过可编程连接阵列接收输入端的信号，并将宏单元的信号发送到目的地。这种连接机制具有很大的灵活性，允许改变内部设计，而不影响引脚的分布。

总结:两者最大的区别是控制逻辑，PLC固定逻辑器件(通过改变软件实现功能)PLD可变逻辑器件(通过改变内部电路结构来实现功能)。另外，PLC一般用于弱驱动强电的场合(自动化专业的朋友一定很了解)，比如大型机床和机械手的控制。而PLD主要用于模拟电路等集成电路的前期设计，以及弱点控制。

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