可編程序控制器問世于1969年。60年代末期,當時美國的汽車制造工業非常發達,競爭也十分激烈。各生產廠家為適應市場需求不斷更新汽車型號,這必然要求相應的加工生產 線亦隨之改變,整個繼電接觸器控制系統也就必須重新設計和配置。這樣不但造成設備的極大浪費,而且新系統的接線也十分費時。在這種情況下,仍采用繼電器控制就顯得有過多的不足。正是從汽車制造業開始了對傳統繼電器控制的挑戰。1968年美國GeneralMotors公司, 為了適應產品品種的不斷更新、減少更換控制系統的費用與周期,要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器,并提出10 項招標指標:
1) 編程簡單,可在現場修改程序;
2) 維護方便,最好是插件式;
3) 可靠性高于繼電器控制柜;
4) 體積小于繼電器控制柜;
5) 可將數據直接送入管理計算機;
6) 在成本上可與繼電器控制柜競爭;
7) 輸入可以是交流115V;
8) 輸出為交流115V、2A以上,能直接驅動電磁閥等;
9) 在擴展時,原系統只需很小變更;
10)用戶程序存貯器容量至少能擴展到4K。
這就是著名的GM 10條。如果說各種電控制器、電子計算機技術的發展是可編程序控制器出現的物質基礎,那么GM 10 條就是可編程序控制器出現的直接原因。
1969年,美國數據設備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器,并成功地應用在
GM公司的生產線上。其后日本、西德等相繼引入,使其迅速發展起來。但這一時期它主要用 于順序控制,雖然也采用了計算機的設計思想,但當時只能進行邏輯運算,故稱為可編程邏輯控制器,簡稱PLC(ProgrammableLogic Controller)。
70年代初期誕生的微處理器和微型計算機,經過不斷地開發和改進,軟、硬件資源和技術已經十分完善,價格也很低廉,因而滲透到各個領域。可編程序控制器的設計和制造者及時吸收了微型計算機的優點,引入了微處理器和其它大規模集成電路,誕生了新一代的可編程序控制器。70年代后期,隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展,使PLC從開關量的邏 輯控制擴展到數字控制及生產過程控制領域,真正成為一種電子計算機工業控制裝置,故稱 為可編程控制器,簡稱PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個人計算機
(Personal Computer)相混淆,故人們仍習慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。
1985年1月國際電工委員會(IEC)對可編程序控制器給出如下定義:“可編程序控制器是一種數字運算的電子系統,專為工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器,用來在內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備,都 應按易于與工業控制系統聯成一個整體,易于擴充的原則設計”。
PLC從誕生至今,其發展大體經歷了三個階段:從20世紀70年代至80年代中期,以單 機為主發展硬件技術,為取代傳統的繼電器—接觸器控制系統而設計了各種PLC的基本型號。
到80年代末期,為適應柔性制造系統(FMS)的發展,在提高單機功能的同時,加強軟件的開 發,提高通信能力。90年代以來,為適應計算機集成制造系統(CIMS)的發展,采用多CPU的PLC系統,不斷提高運算速度和數據處理能力。
PLC與傳統的繼電器邏輯相比,它具有如下優點:
1)由于采用了大規模集成電路和計算機技術,因此可靠性高、邏輯功能強,且體積小。
2)在需要大量中間繼電器、時間繼電器及計數繼電器的場合,PLC 無需增加硬設備, 利用微處理器及存儲器的功能,就可以很容易地完成這些邏輯組合和運算,大大降低了控制成本。
3)由于PLC采用軟件編制程序來完成控制任務,所以隨著要求的變更對程序進行修改 顯得十分方便,具有很好的柔性。繼電器線路則是通過許多真正的“硬”繼電器和它們之間的硬接線達到的,要想改變控制功能,必須變更硬接線,重新配置,靈活性差。
4)新一代PLC除具有遠程通訊功能以及易于與計算機接口實現群控外,還可通過附加高性能模塊對模擬量進行處理,實現各種復雜的控制功能,這對于布線邏輯的繼電器控制系統是無法辦到的。
PLC雖然采用了計算機技術和微處理器,但是它與工業控制計算機相比又具有如下特點:
1)PLC繼承了繼電器系統的基本格式和習慣,采用了面向控制過程和操作者的邏輯語言,以繼電器邏輯梯形圖為編程語言,梯形圖符號和定義與常規繼電器展開圖完全一致,容 易學習和掌握。并作了大量的擴展改進,可以視為繼電器系統的超集,所以,對于有繼電器 系統方面知識和經驗的人來說,尤其是現場的技術人員,學習起來十分方便。
2)PLC是從針對工業順序控制并擴大應用而發展起來的,一般是由電氣控制器的制造廠 家研制生產,其硬件結構專用,標準化程度低,各廠家的產品不通用。工業控制計算機是指 能夠與現場工業控制對象的傳感器、執行機構直接接口,能夠提供各種數據采集和控制功能,并能在惡劣的工業環境中可靠運行的計算機系統,簡稱工業控制機或工控機。工業控制機是 由通用計算機推廣應用發展起來的,一般由微機廠、芯片及板卡制造廠開發生產。它在硬件結構方面的突出優點是總線標準化程度高,產品兼容性強。
3)PLC的運行方式與工業控制機不同,它對邏輯順序控制很適應,雖也能完成數據運算、PID調節等功能,但微機的許多軟件還不能直接使用,須經過二次開發。它采用的梯形圖編 程語言很受熟悉繼電器控制而不熟悉計算機的電氣技術人員的歡迎。工業控制機可使用通用微機的各種編程語言,因而其軟件資源十分豐富,特別是有實時操作系統的支持,故對要求 快速、實時性強、模型復雜的工業對象的控制占有優勢。但它對使用者的技術水平要求較高,即應具有一定的計算機專業知識。
4)PLC 和工業控制機都是專為工業現場應用環境而設計的。PLC 在結構上采取整體密封或插件組合型,并采取了一系列的抗干擾措施,使其具有很高的可靠性。工業控制機對各種模板的電氣和機械性能也有嚴格的考慮,因而可靠性也較高。
5)PLC一般具有模塊結構,可以針對不同的對象進行組合和擴展,以滿足工業控制的需 要,因而具有很好的性能/價格比。
6)由于PLC是專為工業控制而設計的,其結構緊密、堅固、體積小巧,易于裝入機械設備內部,是實現機電一體化的理想控制設備。
可編程控制器是在繼電器控制和計算機技術的基礎上開發出來,并逐漸發展成以微處理 器為核心,集計算機技術、自動控制技術及通訊技術于一體的一種新型工業控制裝置。它是一種面向生產過程控制的數字電子裝置。不僅可以取代傳統的繼電器控制系統,還可構成復雜的工業過程控制網絡。作為一種先進而又成熟的技術,目前PLC被廣泛地應用到機械、冶 金、化工、電力、輕紡等各個領域,產品遍及世界各地。這種新型的電控裝置極大地提高了 勞動生產率和自動化程度。可編程控制器將傳統繼電器控制技術和現代計算機信息處理兩者 的優點結合起來,成為工業自動化領域中最重要,應用最多的控制設備,并已躍居工業生產 自動化三大支柱(即PLC,機器人和計算機輔助設計/制造CAD/CAM)的首位。










