PLC在工业控制中的产生和发展

20世纪60年代，计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性、编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因，它未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制，主要还是以继电器-接触器组成的控制系统。

20世纪60年代以前，自动控制最先进的装置就是继电控制盘，它对当时的生产力发展确实发挥了很大的作用。但是，以继电器为核心器件的自动顺序控制系统有许多固有的缺陷：

1）系统利用布线逻辑来实现各种控制，需要使用大量的机械触点，系统运行的可靠性差；

2）当生产的工艺流程改变时要改变大量的硬件接线，为此要耗费许多人力、物力和时间；

3）功能局限性大；

4）体积大、功耗多。

传统的继电器控制系统如图1-1所示。

图1-1 传统的继电器控制系统

20世纪60年代，在世界性技术改造浪潮的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应更快的新型工业控制器。1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车（General Motors，GM）公司，为适应汽车产品的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能避免重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线，减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用“面向控制过程、面向对象”的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用，即硬件减少，软件灵活简单。

针对上述设想，通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件，立即引起了开发热潮，这就是著名的GM 10条：

1）编程简单，可在现场修改程序；

2）维护方便，最好是插件式；

3）可靠性高于控制柜；

4）体积小于继电器控制柜；

5）可将数据直接送入管理计算机；

6）在成本上可与继电器控制柜竞争；

7）输入可以是交流电；

8）输出能直接驱动电磁阀；

9）在扩展时，原有系统只要很小的变更；

10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。(www.xing528.com)

1969年美国数字设备公司（DEC）研制了第一台可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）PDP-14，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面，如图1-2所示。接着，美国MODICON公司（现为施耐德公司MODICON公司）也开发出了PLC 084系列，如图1-3所示。

图1-2 美国DEC公司的PDP-14

图1-3 美国MODICON公司的084

1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台DSC-8型PLC。1973年，西欧国家也研制出了他们的第一台PLC。我国从1974年开始研制PLC，1977年开始了PLC的工业应用。早期的PLC是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的，主要用于逻辑运算、计时、计数等顺序控制，均属于开关量控制。

进入20世纪70年代后，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这样控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能得到了不断的增强。因此，实际上称之为可编程序控制器（Programmable Computer，PC）。

20世纪70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC更多地具有计算机功能，它不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，而且还增加了运算、数据传送和处理等功能，真正成为了一种专门用于工业控制的计算机，而且做到了小型化、超小型化。这种采用了微电脑技术的工业控制器，称为可编程序控制器（PC）。因为PC容易和个人计算机（Personal Computer，PC）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的简称。

至20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强、功耗和体积减小、成本下降、可靠性提高、编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O（输入/输出）和通信网络、数据处理以及图像显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。

随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现了SoftPLC，它更展现了PLC领域无限的发展前景。

PLC一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工委员会（IEC）曾先后于1982年11月、1985年1月和1987年2月发布了PLC标准草案的第一、二和三稿。在第三稿中，对PLC作了如下定义：PLC是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，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，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外部设备，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设计。

IEEE对PLC的定义强调了PLC是：

1）数字运算操作的电子系统——实质是计算机；

2）专为在工业环境下应用而设计；

3）面向用户指令——编程方便；

4）逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作；

5）数字量或模拟量输入、输出控制；

6）易与控制系统连成一体；

7）易于扩充。