2.1 PLC的产生和发展概况

PLC的产生和发展与工业自动化息息相关。PLC产品出现之前工业控制设备的主流产品是以继电器、接触器为主体的控制装置。在20世纪中后期这种继电器控制装置应用较为广泛，但随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成的工业控制系统越来越不适应工业自动化发展的需要。其主要缺点有：继电器控制电路设计周期长，功能有限；控制系统接线复杂，可靠性低；系统维护、升级改造困难。

1968年，美国通用汽车公司（GM公司）为了适应汽车型号不断更新的趋势，试图研制一种设备。这种设备能尽量减少因汽车型号变动而重新设计汽车装配线上各种继电器控制线路，从而降低生产成本，缩短产品开发周期，并提出了著名的10条技术指标进行招标：

（1）用户编程简单易行，可以在现场调试时方便地修改程序；

（2）系统应由插件或者模块组成，便于维护；

（3）系统的可靠性应明显高于原继电器控制柜；

（4）系统的体积应明显小于原继电器控制柜；

（5）与原继电器控制柜相比，系统生产成本低，可与继电器控制柜竞争；

（6）可将数据直接输入到系统中的管理计算机中，以便操作；

（7）输入的开关量可以是高于交流115V的电压信号；

（8）输出的驱动信号应可以直接驱动电磁阀等执行机构，即具有115V、2A以上的容量；

（9）具有灵活的扩展能力；

（10）用户程序的容量不少于4KB。

这就是著名的GM 10条。电气技术和计算机技术的发展是PLC出现的物质基础，那么，GM 10条则是PLC诞生的直接原因。美国数字设备公司（DEC）中标后，于1969年研制成功世界上第一台PLC，其型号为PDP—14。从此以后，PLC技术开始发展。

早期的PLC限于元器件条件及计算机发展水平，主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现的微处理器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用与继电器电路图类似的梯形图语言作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30%～40%。在此时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力等方面得到大幅度提高，最终使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID控制等功能的现代PLC。同时，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的集散控制系统DCS（Distributed Control System）。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术及微处理器的飞速发展，PLC产品也向小型和超小型化方面进行了一次飞跃。

PLC自问世以来，经过40多年的发展，已具有200多家PLC生产商，400多个PLC品种的规模。在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一，并形成了三大产品流派：以A-B公司、通用电气、莫迪康公司为代表的美国流派；以德国的西门子公司，法国的TE公司为代表的欧洲流派；以三菱、欧姆龙、富士、松下电工为代表的日本流派。

21世纪，伴随时代的发展，在工业控制领域中，PLC仍然能够引导自动化行业的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其他工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。