1.1 PLC的发展

可编程控制器（Programmable Logic Controller,PLC）是一种数字运算操作的电子系统，即计算机。不过PLC是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机。PLC具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围，这也是其区别于其他计算机控制系统的一个重要特征。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程更方便。PLC 能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，PLC具有数字量和模拟量输入输出能力，并且非常容易与工业控制系统连成一个整体，易于“扩充”。由于PLC引入了微处理器及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，所以PLC是通过软件方式来实现“可编程”的，程序修改灵活、方便。

1.1.1 PLC技术的产生

20世纪20年代，继电器控制系统开始盛行。继电器控制系统就是将继电器、定时器、接触器等电器件按照一定的逻辑关系连接起来而组成的控制系统。由于继电器控制系统结构简单、操作方便、价格低廉，所以在工业控制领域一直占据着主导地位。但是继电器控制系统具有明显的缺点：体积大，噪声大，能耗大，动作响应慢，可靠性差，维护性差，功能单一，采用硬连线逻辑控制，设计安装调试周期长，通用性和灵活性差等。

1968年，美国通用汽车公司（GM）为了提高竞争力，更新汽车生产线，以便将生产方式从少品种、大批量转变为多品种、小批量，公开招标一种新型工业控制器。为尽可能减少更换继电器控制系统的硬件及连线，缩短重新设计、安装、调试周期，降低成本，GM提出了10条技术指标。

① 编程方便，可现场编辑及修改程序。

② 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 数据可直接送入管理计算机。

⑥ 成本低于继电器控制系统。

⑦ 输入电压可以为交流115V。

⑧ 输出电压可以为交流115V，电流大于2A，可直接驱动接触器、电磁阀等。

⑨ 扩展时，系统改变少。

⑩ 用户程序存储器容量能扩展到4KB。

1969年，美国数字设备公司（DEC）根据上述要求，研制出了世界上第一台PLC：型号为 PDP-14的一种新型工业控制器。它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，制成了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。它在GM公司的汽车生产线上首次应用成功，取得了显著的经济效益，开创了工业控制的新局面。

1.1.2 PLC技术的发展趋势

PLC诞生不久就在工业控制领域占据了主导作用，日本、法国、德国等国家相继研制成各自的PLC。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的1位机发展到现在的16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术使PLC的应用得到了进一步的发展。PLC技术的发展趋势是向高集成化、小体积、大容量、高速度、使用方便、高性能和智能化方向发展，具体表现在以下几个方面。

1.小型化、专用化、低成本

微电子技术的发展，大幅度提高了新型器件的功能并降低成本，使PLC结构更为紧凑，一些PLC只有手掌大小，PLC的体积越来越小，使用起来越来越方便灵活。同时，PLC的功能不断提升，将原来大、中型PLC才具有的功能移植到小型PLC上，如模拟量处理、数据通信和其他更复杂的功能指令，而价格却在不断下降。

2.大容量、高速

大型PLC采用多处理器系统，有的采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度大幅提高，特别是增强了过程控制和数据处理功能。另外存储容量大大增加。所以PLC的另一个发展方向是大型PLC具有上万个输入输出量，广泛用于石化、冶金、汽车制造等领域。

3.模块化

PLC的扩展模块发展迅速，大量特定的复杂功能由专用模块来完成，主机仅仅通过通信设备箱模块发布命令和测试状态。PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化，比如计数模块、位置控制和位置检测模块、闭环控制模块、称重模块等。尤其是PLC与个人计算机技术相结合后，PLC的数据存储、处理功能大大增强；计算机的硬件技术也越来越多地应用于PLC上，并可以使用多种语言编程，可以直接与个人计算机相连进行信息传递。

4.多样化和标准化

各个PLC生产商均在加大力度开发新产品，以求更大的市场占有率。因此，PLC产品正在向多样化方向发展，出现了欧、美、日等多个流派。与此同时，为了避免各种产品间的竞争而导致技术不兼容。国际电工委员会（IEC）不断为PLC的发展制定一些新的标准，对各种类型的产品进行归纳或定义，为PLC的发展制定方向。目前越来越多的PLC生产厂家均能提供符合IEC 1131-3标准的产品，甚至还推出了按照IEC 1131-3标准设计的“软件PLC”在个人计算机上运行。

5.人机交互

PLC可以配置操作面板、触摸屏等人机对话手段，不仅为系统设计开发人员提供了便捷的调试手段，还为用户提供了一个掌控PLC运行状态的窗口。在设计阶段，设计开发人员可以通过计算机上的组态软件，方便快捷地创建各种组件，设计效率大大提高；在调试阶段，调试人员可以通过操作面板、状态指示灯、触摸屏等反馈的报警、故障代码，迅速定位故障源，分析排除各类故障；在运行阶段，用户操作人员可以方便地根据反馈的数据和各类状态信息掌控PLC的运行情况。

6.网络通信

目前PLC可以支持多种工业标准总线，使联网更加简单。计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通信能力不断增强，使工业网络可以有效节省资源、降低成本，提高系统的可靠性和灵活性。