在工业场景中，控制核心选型和电机驱动设计是两大关键难题。很多工程师都会纠结：工业控制该选 PLC 还是单片机？电机驱动该做有感还是无感方案？今天这篇干货，从选型逻辑到实战教程，一次性帮你理清思路，还附上开源资料，新手也能快速上手！
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工业控制 VS 消费电子：需求天差地别
工业控制和消费电子的需求差异，直接决定了选型方向。工业场景往往面临时间紧、批量小、环境恶劣的挑战：3 个月内要完成从设计到交付，设备造价 200 万却只做 2 套，还得在 60 度高温、高振动环境下稳定运行，一旦故障损失巨大。而消费电子恰好相反，设计周期长达一年，单件售价仅 50 元却要年产 20 万件，对成本和空间要求极致，可靠性标准相对宽松。
选型启示：工业控制重可靠、轻成本、求快速；消费电子重成本、轻空间、求量产。
PLC VS 单片机：核心差异
这种差异之下，PLC 和单片机的选型就有了明确逻辑。PLC 采用 CPU+IO 模块 + 通讯总线的模块化设计，Profinet、EtherCAT 等总线可连接远端模块，选型简单、一插即用，成熟的代码包能大幅缩短开发周期，完美适配工业场景 “短周期、高可靠、小批量” 的需求。而单片机系统由单片机 + 外围芯片 + 接口电路组成，虽然开发难度高、需要自行编写代码，但高度定制化，能最大化压缩成本和空间，适合研发周期宽裕、有一定产量的项目。
不过工业控制并非必须用 PLC。如果需求明确、软硬件设计严谨，单片机完全可以替代：小规模系统可直接用单片机定制开发，发挥体积小、成本低的优势；大规模系统则能让单片机接入 Modbus、EtherCAT 等 PLC 通讯总线，专注子模块控制，降低开发难度。
开源 PLC 自制全攻略：Arduino 也能玩工控！
对于想深入理解工业控制核心的工程师，自制开源 PLC 是绝佳实践。传统商用 PLC 多为黑盒产品，而用 Arduino+OpenPLC 平台自制，能全程参与硬件选型、软件开发，掌握逻辑控制算法、工业通讯协议等核心技术。自制 PLC 主要包括硬件和软件两部分：硬件由 CPU 模块、I/O 模块、电源模块等组成，推荐用 Arduino UNO R4 WiFi 作为核心板，搭配自制底板实现 4 路继电器输出、4 路晶体管输出、多路模拟量输入输出，还支持 RS485 和 CAN 通讯；软件则依托 OpenPLC 平台，支持 IEC 61131-3 标准编程语言，无需从零开发编辑器和 Runtime。
完成硬件搭建后，通过万用表、示波器等工具测试通讯功能、数字量输入输出、模拟量采集与输出，所有功能验证通过后，一块低成本、高性能的开源 PLC 就诞生了。整个过程能融合嵌入式设计、电路搭建、代码调试等多学科知识，是提升实战能力的优质项目。
电机驱动双雄：有感 FOC vs 无感 FOC
解决了控制核心选型，电机驱动设计就是工业应用的另一大重点。电机作为能量转换的核心，应用场景遍布工业控制、智能家居、电动汽车等领域，掌握电机控制技能，职业发展前景广阔。电机按供电类型可分为直流电机、交流电机和特种电机，选型核心是匹配 “精度、功率、成本、寿命” 需求，控制方式则分为开环和闭环，其中矢量控制（FOC）因能精准控制转矩和转速，成为复杂场景的优选。
电机驱动系统由输入、控制、驱动、执行、反馈五大单元组成，主控 MCU 和电机功率选型是关键。MCU 选型需结合控制复杂度、性能、成本和接口需求，优先关注定时器、通讯接口、算力和抗干扰能力；电机功率选型则遵循 “满足负载、留足余量、匹配电源” 的原则，按恒转矩或恒功率负载公式计算后，预留 1.2~1.5 倍安全系数，驱动单元额定电流需为电机最大工作电流的 1.5~2 倍。
为什么电机控制是工控必学技能？
- 电机是工业自动化的 “肌肉”，应用场景无处不在
- 融合电路、控制理论、信号处理等多学科知识
- 岗位需求旺盛，薪资可观
这里分享两套实战性极强的 FOC 电机驱动方案，源文件可直接复用：
有感 FOC 方案采用 STM32G474RBT6 作为主控，DRV8353FS 作为驱动芯片，搭配 INA240 高精度电流采样芯片，硬件上集成完善的保护功能和通讯接口，软件采用 “速度环 + 电流环” 的串级控制架构，测试结果显示转速跟踪快、超调量小，动态性能和精度优异。
无感 FOC 方案选用 STM32F103C8T6 主控，硬件上通过 LM324 运算放大器实现电流采样，降低物料成本，PCB 设计注重差分走线和开尔文走线，确保信号完整性；软件采用滑模观测器估算转子位置，经 MATLAB 仿真验证算法可行性后移植为嵌入式代码，上位机实时监控显示，转速调节平滑稳定，稳态误差小。
选型决策树：5 步搞定 PLC / 单片机选择
•项目周期：≤6 个月 → PLC；≥1 年 → 可考虑单片机
•可靠性要求：极高 (故障致命) → PLC；一般 → 可考虑单片机
•批量：<10 套 → PLC；≥100 套 → 强烈考虑单片机
•环境：恶劣 (高温 / 振动 / 潮湿) → PLC；良好 → 可考虑单片机
•成本限制：宽松 → PLC；极限 → 单片机
结语
PLC 与单片机并非对立选择，而是根据项目需求灵活搭配的工具。工业控制的终极答案是：”合适的才是最好的”。本文涉及的开源 PLC 底板原理图、电机驱动源文件等资料已整理完毕，请到这个链接到Back2School活动页面(direct to LPpage)即可获取。技术学习的核心在于实践，不妨从这些方案入手，动手搭建属于自己的控制和驱动系统，在实战中提升硬实力！
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