可编程序控制器的起源与发展

在工业控制中，传统的采用继电器实现的控制系统属于固定接线的逻辑控制系统，其结构随着具体功能的不同而各不相同，而且控制功能相对比较简单。如果实际的工艺过程或控制要求发生变化，整个系统就全部要重新设计、安装和调试，对于复杂的应用系统十分不便。此外，传统的机械电气式器件本身的不足也影响了控制系统的功能、可靠性和稳定性等各种性能，无法适应现代工业迅速发展的应用要求。

20世纪60年代，现代电子技术的蓬勃发展推动了控制电路的电子化，晶体管等无触点器件的应用促进了自动控制设备的小型化和可靠性的提高。20世纪60年代中期，小型计算机被应用到过程控制领域，大大提高了控制系统的性能，但当时计算机价格昂贵，编程也不方便，对技术开发、使用及维护人员的要求都比较高，而且输入/输出信号与实际的工业现场不兼容，因而没能在工业控制中得到推广与应用。

20世纪60年代末期，美国通用汽车（GM）公司为了在激烈的市场竞争中战胜竞争对手，走出当时因经济萧条而造成的困境，制定出了多品种、小批量、不断推出新车型来吸引用户的策略。但是原有的控制系统由继电器和接触器等组成，灵活性差，不能满足生产工艺不断更新的需要。1968年，GM公司为了改造汽车生产设备的传统控制方式，向全世界公布了如下10条招标的技术指标：

1）编程简单方便，可在现场修改程序；

2）硬件维护方便，采用插件式结构；

3）可靠性高于继电器控制系统；

4）体积小于继电器控制系统；

5）可将数据直接送入管理计算机；

6）成本可与继电器控制系统竞争；(www.xing528.com)

7）输入可以是AC115V；

8）输出在AC115V、2A以上，能直接驱动电磁阀和接触器等；

9）扩展时，原有系统只需要很小的改动；

10）用户程序存储器的容量至少可扩展到4KB。

其核心思想是用程序代替硬接线、输入/输出可与外部装置直接连接、结构易于扩展。1969年，美国的数字设备公司（Digital Equipment Corporation，DEC）开发出了世界上第一台能满足上述要求的PLC样机PDP-14，并在GM公司的汽车装配线上获得成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、使用灵活、体积小、寿命长等一系列优点很快就推广到其他工业领域。随后德国、日本等国相继引进这一技术，PLC迅速在工业控制中得到了广泛应用。可编程序控制器的早期设计中虽然采用了计算机的设计思想，但只能进行逻辑（开关量）控制，主要用于顺序控制，所以又被称为可编程逻辑控制器，简称PLC。

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，微处理器被广泛应用于PLC的设计中，使得PLC的处理速度加快，体积减小，成本下降，可靠性提高，功能增强，从而更多地具有了计算机的功能。除了常规的逻辑控制功能外，PLC还具有模拟量处理、数据运算、位置控制、PID（Proportional-Integral-Differential）控制和网络通信等功能，易于实现柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS），因而与机器人及计算机辅助设计/制造（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing，CAD/CAM）一起并称为现代控制的三大支柱。此外，可编程序控制器在设计中还借鉴了计算机的高级语言，给实际应用带来了方便。美国电气制造商协会（National Electrical Manufacturers Association，NEMA）经过调查，将其正式命名为Programmable Controller，简称PC。由于PC容易与个人计算机（Personal Computer）的缩写相混淆，因而人们仍沿用PLC作为可编程序控制器的简称。

国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）颁布的PLC的定义为：可编程序控制器是一种可进行数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则进行设计。