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可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，国际电工委员会（IEC）于1985年对可编程序控制器作了如下定义：可编程序控制器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指令，并通过数字、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有关设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充能的原则设计。PLC是一种工业计算机，其种类繁多，不同厂家的产品有各自的特点，但作为工业标准设备，可编程序控制器又有一定的共性。

1.1.1 PLC的发展历史

20世纪60年代以前，汽车生产线的自动控制系统基本上都由继电器控制装置构成。当时每次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装，福特汽车公司的老板曾经说：“不管顾客需要什么，我生产的汽车都是黑色的”，从侧面反映汽车改型和升级换代比较困难。为了改变这一现状，1969年，美国的通用汽车公司（GM）公开招标，要求用新的装置取代继电器控制装置，并提出十项招标指标，要求编程方便、现场可修改程序、维修方便、采用模块化设计、体积小以及可与计算机通信等。同一年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上台可编程序控制器PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成，并取得了满意的效果，可编程序控制器从此诞生。由于当时的PLC只能取代继电器接触器控制，能于逻辑运算、计时以及计数等，所以称为“可编程逻辑控制器”。伴随着微电子技术、控制技术与信息技术的不断发展，可编程序控制器的能不断增强。美国电气制造商协会（NEMA）于1980年正式将其命名为“可编程序控制器”，简称PC，由于这个名称和个人计算机的简称相同，容易混淆，因此在我国，很多人仍然习惯称可编程序控制器为PLC。可以说PLC是在继电器控制系统基础上发展起来。

由于PLC具有易学易用、操作方便、可靠性高、体积小、通用灵活和使用寿命长等一系列优点，因此，PLC很快就在工业中得到了广泛的应用。同时，这一新技术也受到其他国家的重视。1971年日本引进这项技术，很快研制出日本台PLC，欧洲于1973年研制出台PLC，我国从1974年开始研制，1977年国产PLC正式投入工业应用。

进入20世纪80年代以来，随着电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到快速发展（例如GE的RX7i，使用的是赛扬CPU，其主频达1GHz，其信息处理能力几乎和个人电脑相当），使得PLC在设计、性能价格比以及应用方面有了突破，不仅控制能增强，耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理和图像显示的发展，已经使得PLC普遍用于控制复杂生产过程。PLC已经成为工厂自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。

1.1.2 PLC的主要特点

PLC之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，还有许多适合工业控制的独特优点，它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题，其主要特点如下。

（1）抗干扰能力强，可靠性高

在传统的继电器控制系统中，使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于器件的固有缺点，如器件老化、接触不良、触点抖动等现象，大大降低了系统的可靠性。而在PLC控制系统中大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，因此故障大大减少。

PLC的硬件和软件方面采取了措施，提高了其可靠性。在硬件方面，所有的I/O接口都采用了光电隔离，使得外部电路与PLC内部电路实现了物理隔离。各模块都采用了屏蔽措施，以防止辐射干扰。电路中采用了滤波技术，以防止或抑制高频干扰。在软件方面，PLC具有良好的自诊断能，一旦系统的软硬件发生异常情况，CPU会立即采取有效措施，以防止故障扩大。通常PLC具有看门狗能。

对于大型的PLC系统，还可以采用双CPU构成冗余系统或者三CPU构成表决系统，使系统的可靠性进一步提高。

（2）程序简单易学，系统的设计调试周期短

PLC是面向用户的设备，PLC的生产厂家充分考虑到现场技术人员的技能和习惯，可采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图很相似，直观、易懂、易掌握，不需要学习专门的计算机知识和语言。设计人员可以在设计室设计、修改和模拟调试程序，非常方便。

（3）安装简单，维修方便

PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

（4）采用模块化结构，体积小，重量轻

为了适应工业控制需求，除了整体式PLC外，绝大多数PLC采用模块化结构。PLC的各部件，包括CPU、电源以及I/O模块等都采用模块化设计。此外，PLC相对于通用工控机，其体积和重量要小得多。

丰富的I/O接口模块，扩展能力强

PLC针对不同的工业现场信号（如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等）有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈以及控制阀等）直接连接。另外，为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块，为了组成工业局部网络，它还有多种通信联网的接口模块等。

1.1.3 PLC的应用范围

目前，PLC在国内外已广泛应用于机床、控制系统、自动化楼宇、钢铁、石油、化工、电力、建材、汽车、纺织机械、交通运输、环保以及文化娱乐等各行各业。随着PLC性能价格比的不断提高，其应用范围还将不断扩大，其应用场合可以说是无处不在，具体应用大致可归纳为如下几类。

（1）顺序控制

这是PLC基本、广泛应用的领域，它取代传统的继电器顺序控制，PLC用于单机控制、多机控制、自动化生产线的控制。例如数控机床、注塑机、印刷机械、电梯控制和纺织机械等。

（2）计数和定时控制

PLC为用户提供了足够的定时器和计数器，并设置相关的定时和计数指令，PLC的计数器和定时器精度高、使用方便，可以取代继电器系统中的时间继电器和计数器。

（3）位置控制

大多数的PLC制造商，目前都提供拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块，这一能可广泛用于各种机械，如金属切削机床、装配机械和包装机等。

模拟量处理

PLC通过模拟量的输入/输出模块，实现模拟量与数字量的转换，并对模拟量进行控制，有的还具有PID控制能。例如用于锅炉的水位、压力和温度控制。

（5）数据处理

现代的PLC具有数学运算、数据传递、转换、排序和查表等能，也能完成数据的采集、分析和处理。

（6）通信联网

PLC的通信包括PLC相互之间、PLC与上位计算机以及PLC和其他智能设备之间的通信。PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化系统的需要。

1.1.4 PLC的分类与性能指标

（1）PLC的分类

1）从组成结构形式分类 可以将PLC分为两类：一类是整体式PLC（也称单元式），其特点是电源、中央处理单元以及I/O接口都集成在一个机壳内；另一类是标准模板式结构化的PLC（也称组合式），其特点是电源模板、中央处理单元模板以及I/O模板等在结构上是相互独立的，可根据具体的应用要求，选择合适的模块，安装在固定的机架或导轨上，构成一个完整的PLC应用系统。