浅谈PLC的产生、特点与发展趋势

PLC是可编程序控制器的简称,它是一种数字运算电子系统，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程的自动控制中。

1 PLC的产生

20世纪60年代末期，随着汽车供求市场的发展，美国汽车制造业工业出现了激烈的竞争，为了适应生产工艺不断更新的需求，GM（美国通用汽车公司）公开招标：开发一种以计算机为基础的、采用程序代替硬件接线方式的、可以进行大规模生产线流程控制的系统。1969年美国数字设备公司根据以上要求，研制出世界上第一台可编程控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制，从此开辟可编程控制器的新纪元。

刚问世的PLC可以说是继电器控制装置的替代产品，由于当时的元器件及计算机发展水平有限，所以早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，它的存储器采用磁芯存储器，具有基本的逻辑控制及定时、计数功能，主要用于单一工序的自动控制。70年代初，微处理器出现以后，便在可编程控制器中得到应用，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具计算机特征的工业控制装置。编程语言是和继电器电路图类似的梯形图。

70年代中末期，计算机技术的全面引入使PLC的功能发生了巨大的飞跃。不仅运算速度快，体积小、工业抗干扰能力强，而且具有了模拟量运算、PID功能，从而PLC进入实用化发展阶段。

80年代以后，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，使PLC在模拟量控制、数字运算、人机接口和网络等方面都得到大幅度提高，这一阶段的PLC逐渐进入过程控制领域，在某些方面取代了过程控制领域处于统治地位的DCS系统，奠定了在工业控制中不可动摇的地位。

20世纪末期，可编程控制器诞生了各种各样的特殊功能单元，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。就整体而言，不论是硬件还是系统软件都正在向标准化方向发展。

2 PLC的特点

2.1可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC专为工业控制设计的，在设计和制造过程中采用严格的生产工艺制造，在硬件和软件上都采用了许多抗干扰的措施：如屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等；同时PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，没有真正的接点，元件的使用寿命长；这些都大大提高了PLC的可靠性和抗干扰性。

2.2编程简单、易学

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，所以它采用了大多数技术人员熟悉的梯形图语言，梯形图语言与继电器原理相似，形象直观，易学易懂。

2.3功能完善

PLC发展到今天，除了具有模拟和数字量输入/输出、逻辑运算和定时、计数、数据处理、通信等功能外，还可以实现顺序、位置和过程控制。

2.4通用性强

目前PLC的产品已经标准化、系列化、模块化，具有各种数字式、模拟量的输入/输出接口，用户可以根据需求灵活的对系统进行控制；再加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

2.5设计、安装、调试工作量小，维护方便

在传统的继电器控制系统中，逻辑控制功能是通过导线来实现的，要改变控制功能必须改变导线的接线方式。PLC 用软件取代了继电器控制系统中各种功能的继电器，内部不需接线和焊接，只要进行外部接线和程序编写就可以了，通过执行存储器中的程序实现系统的控制要求。

当生产工艺发生改变时，只要修改程序即可。使控制系统设计及建造的周期大大缩短，维护起来容易。而PLC用户的程序大部分可以在实验室进行模拟调试，方便快捷。

2.6体积小，能耗低

对于一些复杂的控制系统，使用PLC后，大量减少了中间和时间继电器的使用，大大缩小了控制系统的体积，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

3 PLC发展趋势

3.1向微型化发展

微型可编程序控制器异军突起，体积如手掌大小，功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能，并具备联网功能，这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快，在技术发展的同时，发达国家更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护，国际大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的国际标准化组织，他们利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。

3.2向网络化发展

现在各种 PLC都在发展自己的网络，一般从结构上有两种，一种在PLC模块上做了一个通信输出口，可以直接与计算机联接实现点对点通信；另一种是通过多点联接，这适用于多层PLC。目前网络是一个发展趋势。网络的控制中心一般有两台计算机，通过电缆与现场的PLC站相连，每个站就放在被控设备的附近，从设备到PLC站之间的电缆很短，从PLC站到控制中心只需一根电缆线，这样成本就大大降低了。

3.3向高性能、高速度、大容量发展

伴随 PLC技术的不断发展，PLC扫描速度越来越快，编程指令的功能越来越强，数量越来越多，内部元件的种类与数量不断完善，PLC的处理能力和控制能力得到大幅提升，可扩展能力越来越强。PLC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。

3.4向开发智能模块发展

随着市场需要的个性化和多样化，要求工业自动控制具有某些智能化的功能，以满足特殊控制的需要。智能 I/O模块应运而生，以微处理器和存储器为基础的功能部件，其 CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的时间少，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。智能 I/O 模块的广泛应用简化了某些控制领域的系统设计和编程，作为 PLC 主 CPU 的辅助模块，大大提高了 PLC系统的适应性和可靠性。

参考文献

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［2］卞海玲. 浅谈 plc 技术的发展及应用［J］.现代制造技术与装备,2010,(2).

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