第1章 可编程序控制器简介

可编程序控制器原名为可编程逻辑控制器，简称PLC（Programmable Logic Controller）。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，其称谓演变为可编程序控制器，简称PC（Programmable Controller）。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。1982年7月，国际电工委员会（IEC）将可编程序控制器定义为“一种专为在工业环境下应用而设计的基于数字运算操作的电子系统。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。可编程序控制器及其相关设备都按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计”。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程控制器（其型号为PDP-14型）并在美国最大的汽车制造公司——通用汽车公司（GM）装配线上试用成功。

20世纪60年代以前，自动控制的最先进的装置就是继电控制盘，其对当时的生产力发展确实发挥了很大的作用，但是有以下许多固有的缺陷。

（1）这种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。

为了适应生产批量小、品种多、低成本和高质量产品的市场需求，增强市场竞争力，美国通用公司提出了一种新的设计理念，即著名的“GM 10条技术标准”，并在社会上公开招标。这10条技术标准如下。

（1）编程简单，可在现场修改程序。

（2）维护方便，最好采用插件式。

（3）可靠性高于继电器控制柜。

（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）输入电压可以在AC 115V以上。

（8）输出能力为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀。

（9）在扩展时，原有系统只要很小变更。

（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。

随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，集成电路体积越来越小，功能越来越强。20世纪70年代初，微处理机问世，20世纪70年代后期，微处理机被运用到PLC中，使PLC的体积大大缩小，功能大大加强。其发展经历了以下几个阶段。

第一代：从第一台可编程控制器诞生到20世纪70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。

第二代：20世纪70年代初期到20世纪70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EPROM。

第三代：20世纪70年代末期到20世纪80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等。

第四代：20世纪80年代中期到20世纪90年代中期。PLC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1μs/步。

第五代：20世纪90年代中期至今。PLC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。

继日本、德国之后，我国于1974年开始研制可编程序控制器。目前全世界有数百家生产PLC的厂家，种类达300多种。PLC无论在应用范围还是控制功能上，其发展都是人们始料未及的，远远超出了当时的设想和要求。

目前，PLC的发展方向有两个：

（1）朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。单片机技术的发展，促进了PLC向紧凑型发展，体积小，价格降低，可靠性不断提高。这种小型的PLC可以广泛取代继电器控制系统，应用于单片机控制和小型生产线的控制，如三菱的FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC系列。

（2）朝着大型、高速、多功能的方向发展。大型的PLC一般为多微机处理系统，有较大的存储能力和功能强劲的输入/输出接口。通过丰富的智能外设接口，可以实现流量、温度、压力、位置等闭环控制；通过网络接口，可级联不同类型的PLC和计算机，从而组成控制范围很大的局域网络，适用于大型的自动化控制系统。