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PLC的进化是在继电器控制逻辑基础上，与计算机、控制、通信（Computer、Control、Communication，3C）技术相结合，不断发展完善的。它从过去的小规模、单机、顺序控制，已经发展到包括过程控制、传动控制、位置控制、通信控制等场合的大部分现代工业控制领域和部分商用民用控制领域。在通信能力上，由于现场总线的出现，使得一个个独立的PLC系统不再是信息孤岛。实时以太网技术也走进了PLC厂商的视野，甚至在实时以太网产品中已经能够支持CANOpen等现场总线。实时以太网应用的另一方面意义在于，控制层与管理层的界线不再那么截然分明。随着PLC运算能力的不断提高，PLC在数据交换方面的能力和需求也在不断提高，另一方面，信息技术（IT）的飞速发展使得微型高速存储设备的容量越来越大，价格越来越低，可靠性却越来越有保障。越来越多的PLC控制系统已经在使用64MB、128MB甚至更大容量的闪速（Flash）存储设备。

从长远来讲，PLC的制造商将会根据工业用户的需求集成更多的系统功能，逐渐降低用户的使用难度，缩短开发周期，节约产品开发成本。但是这是一个逐渐发展的过程。就目前技术现状而言，一些复杂的控制要求依然要使用那些“”的控制系统，使用相对复杂的编程手段，对工业用户依然要求具备的控制技术知识。

4.PLC的定义

国际电工委员会（IEC）于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的第1稿和第2稿，对PLC作了如下的定义：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它可采用可编程序的存储器，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命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备，都应易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”

5.PLC实现控制的原理

组成PLC的模块是PLC的硬件基础，只有弄清所选用的PLC都具有哪些模块及其特点，才能正确选用模块，去组成一台完整的PLC以满足控制系统对PLC的要求。

常见的PLC模块有：电源模块，它为PLC运行提供内部工作电源，而且有的还可为输入信号提供电源。

PLC的工作电源一般为交流单相电源，电源电压必须与额定电压相符，如AC110V或AC220V，当然也有DC24V供电的。PLC对电源的稳定性要求不高，一般都允许电源电PLC与生产过程相连接的输入通道，输入部分接收来自生产现场的各种信号，如限位开关、按钮、传感器的信号等。

●输出部分

PLC与生产过程相连接的输出通道，输出部分接受CPU的处理输出，并转换成被控设备所能接收的电压、电流信号，以驱动被控设备。

4）内存模块，它主要存储用户程序，有的还为系统提供辅助的工作内存，在结构上内存模块都是附加于CPU模块之中。

5）底板、机架，它为PLC各模块的安装提供基板，并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块，有的用总线接口。

箱体式的小型PLC的主箱体就是把上述几种模块集成在一个箱体内，并依可能提供I/O点数的多少，划分为不同的规格。

箱体式的PLC还有I/O扩展箱体，它不含CPU，仅有电源及I/O单元的功能。扩展箱体也是按I/O点数的多少划分有不同的规格。PLC是Programmable Logic Controller的缩写，意思就是可编程逻辑控制器。其实这是早期的PLC，由于它仅仅是用来进行逻辑控制的，所以称为可编程逻辑控制器。但是随着微电子技术的发展，开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元，使PLC不仅可以进行逻辑控制，而且可以进行模拟量的控制。所以在1980年美国电器制造协会（NEMA）又重新命名为可编程控制器（Programmable Controller），但是为了避免和个人计算机（PC，Personal Computer）混淆，继续沿用PLC。

上面只是对它的字面意思的解释，那到底什么是可编程控制器呢?它的定义是可编程控制器是一种数字运算的电子系统，是专为工业环境下应用而设计的。它采用可编程的存储器，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，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。

对于这个定义有几点说明。

（1）PLC是一种数字运算的电子系统。这样就限制了它的范围，是在数字运算范围内的电子系统，和其他的电子系统就分开了。也许大家会想到个人计算机也是数字运算的电子系统，为什么不能用呢?这就是它定义的第二部分。

（2）专为工业环境应用而设计的。个人计算机一般是在室温下应用的，而PLC是在工业环境下应用的，它的抗恶劣环境能力强，可以应用在高温下、沙漠中和海洋里等。

（3）控制各种机械或生产过程。PLC并不能做什么的工作，主要是做些机械的、生产性的活动。

（4）它采用可编程的存储器，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（这里主要是讲PLC的运行，主要是运行这些指令）。

通过上面对这个定义的理解，头脑中一定会形成这样一个印象，PLC并不是一个简单的器件，而是一个软件加硬件的结合，它的程序（软件）是核心部分，硬件主要是在外部用来控制机械或者生产过程。可以想像为PLC就是放在某个地方能够用来做控制的东西就可以了。

PLC与单片机有什么区别呢?

（1）PLC更注重于工业应用，对于防干扰、设备接口、联网、模块化都有完善的技术支撑，使用更简单，但成本高。

（2）单片机技术含量高，使用灵活但是工作量很大，对于抗干扰、模块化要求低，成本低廉，应用广泛。特别适合开发消费电子、商业应用的电子、玩具、家电等。

（3）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。

（4）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可以，PLC是单片机应用系统的一个特例。程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。

后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用。

（1）对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。

（2）对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。好的方法是将单片机系统嵌入PLC，这样可大大简化单片机系统的研制时间，使性能得到保障，效益也就有保证。

那么，PLC到底是哪里来的呢?下面就看本章的第二个问题。

1.2 PLC的产生和发展

早期的控制系统都是继电器控制系统，但是到了20世纪60年代和70年代，继电器控制的缺点就暴露出来了。当然它是有很多优点的，简单易懂、操作方便、价格便宜（例如，一些常开常闭触点、线圈，就这些简单的符号就能表达一个系统，让别人一看简单易懂。在操作方面都是些按钮，操作简便，继电器价格也便宜）。到现在为止并不是说继电器已经完全抛弃了或者不用了，但是主要是用在一些小的系统上。

如果是在一些比较大的系统，对于继电器控制来说，就存在明显的缺点，如接线比较复杂（见图1-1）、生产工艺变化的适应性较差等，特别是它是靠硬连线逻辑构成的系统（硬连线就是一般的导线）。对于这些情况大家会想到如果能用程序来修改不就更好了吗?这就是后来的PLC。

在20世纪60年代到70年代，计算机系统也得到了发展，它优点就是功能完备、灵活性、通用性好。特别是计算机的计算能力特别强。在这个时候，有人就会想到把继电器系统和计算机系统二合一，计算机系统编程容易、计算速度快，就内置在继电器系统上，而继电器系统操作方便就负责外围的设备。提出这种设想的是1968年美国的通用汽车公司，当时主要是为它生产汽车而考虑的，但是他们对计算机不是很了解。到了1969年，美国数字设备公司研制到目前为止，PLC的发展经历了五个阶段：

阶段：从台PLC到20世纪70年初期，CPU是采用中小规模集成电路，存储器为磁芯存储器（抗电磁干扰能力差）。

第二阶段：20世纪70年代初期到70年代末期。CPU是采用微处理器，存储器是EPROM。

第三阶段：20世纪70年代末期到80年代中期。CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器。存储器采用EPROM、EAROM、CMOS RAM。

第四阶段：20世纪80年代中期到90年代中期。PLC全面采用8位、16位的微处理芯片的位片式芯片，处理速度达到1ns/步。

第五阶段：20世纪90年代中期到现在。PLC采用16位和32位微处理芯片，有的已经使用RISC芯片。

PLC的发展与PC的发展相比较是落后一点，主要原因不是CPU装不上去，而是PLC的发展一定要和外围设备的发展相配套。

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