一、PLC的發(fā)展歷史

可編程邏輯控制器，又稱可編程控制器，有過多種定義。可以看作是一種經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，整個(gè)的設(shè)計(jì)原則就是簡單與實(shí)用。

1968年，通用汽車公司的液壓部門為了消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)，確立了第一個(gè)可編程控制器的招標(biāo)指標(biāo)。該設(shè)計(jì)規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大大減少機(jī)器的停機(jī)時(shí)間，并為未來提供了可擴(kuò)展性。該招標(biāo)由DEC公司中標(biāo)，這套系統(tǒng)于1969年研制出來，這是第一臺可編程控制器，型號為PDP-14，應(yīng)用取得成功。其后，美國的MODICON公司也推出了同名的084控制器，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西歐國家的各種可編程控制器也研制成功。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并且打開了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。

PLC的發(fā)展也是與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，正是這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了可編程控制器的發(fā)展。

從控制功能來看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段：

1．初級階段：從第一臺PLC問世到20世紀(jì)70年代中期

由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有：MODICON公司的084，AB公司的PDQ-IL，DEC公司的PDP-14，日立公司的SCY-022等。第一階段就采用了梯形圖語言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。

2．?dāng)U展階段：從20世紀(jì)70年代中期到70年代末期

這一階段PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展。擴(kuò)展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。這一階段的產(chǎn)品有MODICON的184，284，384，西門子公司的SIMATICS3系列，富士電機(jī)公司的SC系列產(chǎn)品。

3．通信階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期

這一階段產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展有關(guān)，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是，由于各制造商各自為政，通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。由于在很短的時(shí)間內(nèi)，PLC就已經(jīng)從汽車行業(yè)迅速擴(kuò)展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。其次，產(chǎn)品功能也得到很大的發(fā)展。同時(shí)，可靠性進(jìn)一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SIMATICS6系列，GOULD公司的M84，884等，富士電機(jī)的MICRO和TI公司的TI530等。

4．開放階段：從20世紀(jì)80年代中期開始

由于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI，使PLC在開放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。此外，PLC開始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級語言編程，并完成了編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500，德維森的V80和PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司與合控電氣公司所開發(fā)的OPENPLC等。

二、PLC的特點(diǎn)

1．PLC的硬件和軟件進(jìn)展

PLC的技術(shù)從誕生之日起，就不停地發(fā)展。PLC的定義也經(jīng)過多次變動。1987年，國際電工委員會IEC(InternationalElectricalCommittee)頒布了可編程序控制器最新的定義：

可編程控制器是一種能夠直接應(yīng)用于專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

可見，PLC的定義實(shí)際是根據(jù)PLC的硬件和軟件技術(shù)進(jìn)展而發(fā)展的。這些發(fā)展不僅改進(jìn)了PLC的設(shè)計(jì)，也改變了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。這些改變，包括硬件和軟件的。

以下列出了PLC的硬件進(jìn)展：

采用新的、先進(jìn)的微處理器和電子技術(shù)達(dá)到快速的掃描時(shí)間；
小型的、低成本的PLC，可以替代4到10個(gè)繼電器，現(xiàn)在獲得更大的發(fā)展動力；
高密度的I/O系統(tǒng)，以低成本提供了節(jié)省空間的接口；
基于微處理器的智能I/O接口，擴(kuò)展了分布式控制能力。典型的接口如：PID，網(wǎng)絡(luò)，CAN總線，現(xiàn)場總線，ASCII通信，定位，主機(jī)通訊模塊，和語言模塊（如BASIC，PASCAL）；
包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，使端子更加集成；
特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應(yīng)力測量、快速響應(yīng)脈沖等；
外部設(shè)備改進(jìn)了操作員界面技術(shù)，系統(tǒng)文檔功能成為了PLC的標(biāo)準(zhǔn)功能。
以上這些硬件的改進(jìn)，導(dǎo)致了PLC的產(chǎn)品系列的豐富和發(fā)展，使PLC從最小的只有十個(gè)I/O點(diǎn)的微型PLC，到8000點(diǎn)的大型PLC，應(yīng)有盡有。這些產(chǎn)品系列，用普通的I/O系統(tǒng)和編程外部設(shè)備，可以組成局域網(wǎng)，并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。整個(gè)PLC的產(chǎn)品系列概念對于用戶來說，是一個(gè)非常節(jié)約成本的控制系統(tǒng)概念。

與硬件的發(fā)展相似，PLC的軟件也取得了巨大的進(jìn)展，大大強(qiáng)化了PLC的功能：

PLC引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ撸⑶腋鶕?jù)國際電工委員會的IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)形成了多種語言；
小型PLC也提供了強(qiáng)大的編程指令，并且因此延伸了應(yīng)用領(lǐng)域；
高級語言，如BASIC，C在某些控制器模塊中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，在與外部通訊和處理數(shù)據(jù)時(shí)提供了更大的編程靈活性；
梯形圖邏輯中可以實(shí)現(xiàn)高級的功能塊指令，可以使用戶用簡單的編程方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軟件功能；
診斷和錯(cuò)誤檢測功能，從簡單的系統(tǒng)控制器的故障診斷，擴(kuò)大到對所控制的機(jī)器和設(shè)備的過程和設(shè)備進(jìn)行診斷；
浮點(diǎn)運(yùn)算可以進(jìn)行控制應(yīng)用中計(jì)量、平衡和統(tǒng)計(jì)等所牽涉的復(fù)雜計(jì)算；
數(shù)據(jù)處理指令得到簡化和改進(jìn)，可以進(jìn)行涉及大量數(shù)據(jù)存儲、跟蹤和存取的復(fù)雜控制和數(shù)據(jù)采集和處理功能。
盡管PLC比原來復(fù)雜了很多，但是，他們依然保持了令人吃驚的簡單性，對操作員來說，今天的高功能的PLC與三十年前一樣那么容易操作。

2．PLC的特點(diǎn)

PLC發(fā)展如此迅速的原因，在于它具有一些其它控制系統(tǒng)，包括DCS和通用計(jì)算機(jī)在內(nèi)，所不及的一些特點(diǎn)。下面對這些特點(diǎn)做一個(gè)介紹：

① 可靠性

可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。可編程控制器的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：

a) 可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高；