1.1 PLC的發展

可編程控制器（Programmable Logic Controller,PLC）是一種數字運算操作的電子系統，即計算機。不過PLC是專為在工業環境下應用而設計的工業計算機。PLC具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應能力和應用范圍，這也是其區別于其他計算機控制系統的一個重要特征。這種工業計算機采用“面向用戶的指令”，因此編程更方便。PLC 能完成邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作，PLC具有數字量和模擬量輸入輸出能力，并且非常容易與工業控制系統連成一個整體，易于“擴充”。由于PLC引入了微處理器及半導體存儲器等新一代電子器件，并用規定的指令進行編程，所以PLC是通過軟件方式來實現“可編程”的，程序修改靈活、方便。

1.1.1 PLC技術的產生

20世紀20年代，繼電器控制系統開始盛行。繼電器控制系統就是將繼電器、定時器、接觸器等電器件按照一定的邏輯關系連接起來而組成的控制系統。由于繼電器控制系統結構簡單、操作方便、價格低廉，所以在工業控制領域一直占據著主導地位。但是繼電器控制系統具有明顯的缺點：體積大，噪聲大，能耗大，動作響應慢，可靠性差，維護性差，功能單一，采用硬連線邏輯控制，設計安裝調試周期長，通用性和靈活性差等。

1968年，美國通用汽車公司（GM）為了提高競爭力，更新汽車生產線，以便將生產方式從少品種、大批量轉變為多品種、小批量，公開招標一種新型工業控制器。為盡可能減少更換繼電器控制系統的硬件及連線，縮短重新設計、安裝、調試周期，降低成本，GM提出了10條技術指標。

① 編程方便，可現場編輯及修改程序。

② 維護方便，采用插件式結構。

③ 可靠性高于繼電器控制系統。

④ 體積小于繼電器控制系統。

⑤ 數據可直接送入管理計算機。

⑥ 成本低于繼電器控制系統。

⑦ 輸入電壓可以為交流115V。

⑧ 輸出電壓可以為交流115V，電流大于2A，可直接驅動接觸器、電磁閥等。

⑨ 擴展時，系統改變少。

⑩ 用戶程序存儲器容量能擴展到4KB。

1969年，美國數字設備公司（DEC）根據上述要求，研制出了世界上第一臺PLC：型號為 PDP-14的一種新型工業控制器。它把計算機的完備功能、靈活及通用等優點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，制成了一種適合于工業環境的通用控制裝置，并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用“面向控制過程、面向對象”的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。它在GM公司的汽車生產線上首次應用成功，取得了顯著的經濟效益，開創了工業控制的新局面。

1.1.2 PLC技術的發展趨勢

PLC誕生不久就在工業控制領域占據了主導作用，日本、法國、德國等國家相繼研制成各自的PLC。PLC技術隨著計算機和微電子技術的發展而迅速發展，由最初的1位機發展到現在的16位、32位高性能微處理器，而且實現了多處理器的多通道處理，通信技術使PLC的應用得到了進一步的發展。PLC技術的發展趨勢是向高集成化、小體積、大容量、高速度、使用方便、高性能和智能化方向發展，具體表現在以下幾個方面。

1.小型化、專用化、低成本

微電子技術的發展，大幅度提高了新型器件的功能并降低成本，使PLC結構更為緊湊，一些PLC只有手掌大小，PLC的體積越來越小，使用起來越來越方便靈活。同時，PLC的功能不斷提升，將原來大、中型PLC才具有的功能移植到小型PLC上，如模擬量處理、數據通信和其他更復雜的功能指令，而價格卻在不斷下降。

2.大容量、高速

大型PLC采用多處理器系統，有的采用了32位微處理器，可同時進行多任務操作，處理速度大幅提高，特別是增強了過程控制和數據處理功能。另外存儲容量大大增加。所以PLC的另一個發展方向是大型PLC具有上萬個輸入輸出量，廣泛用于石化、冶金、汽車制造等領域。

3.模塊化

PLC的擴展模塊發展迅速，大量特定的復雜功能由專用模塊來完成，主機僅僅通過通信設備箱模塊發布命令和測試狀態。PLC的系統功能進一步增強，控制系統設計進一步簡化，比如計數模塊、位置控制和位置檢測模塊、閉環控制模塊、稱重模塊等。尤其是PLC與個人計算機技術相結合后，PLC的數據存儲、處理功能大大增強；計算機的硬件技術也越來越多地應用于PLC上，并可以使用多種語言編程，可以直接與個人計算機相連進行信息傳遞。

4.多樣化和標準化

各個PLC生產商均在加大力度開發新產品，以求更大的市場占有率。因此，PLC產品正在向多樣化方向發展，出現了歐、美、日等多個流派。與此同時，為了避免各種產品間的競爭而導致技術不兼容。國際電工委員會（IEC）不斷為PLC的發展制定一些新的標準，對各種類型的產品進行歸納或定義，為PLC的發展制定方向。目前越來越多的PLC生產廠家均能提供符合IEC 1131-3標準的產品，甚至還推出了按照IEC 1131-3標準設計的“軟件PLC”在個人計算機上運行。

5.人機交互

PLC可以配置操作面板、觸摸屏等人機對話手段，不僅為系統設計開發人員提供了便捷的調試手段，還為用戶提供了一個掌控PLC運行狀態的窗口。在設計階段，設計開發人員可以通過計算機上的組態軟件，方便快捷地創建各種組件，設計效率大大提高；在調試階段，調試人員可以通過操作面板、狀態指示燈、觸摸屏等反饋的報警、故障代碼，迅速定位故障源，分析排除各類故障；在運行階段，用戶操作人員可以方便地根據反饋的數據和各類狀態信息掌控PLC的運行情況。

6.網絡通信

目前PLC可以支持多種工業標準總線，使聯網更加簡單。計算機與PLC之間以及各個PLC之間的聯網和通信能力不斷增強，使工業網絡可以有效節省資源、降低成本，提高系統的可靠性和靈活性。