1 引言
可編程序控（kòng）製器的英文為Programmable Controller，在二十世紀70-80年代一直簡稱為PC。由（yóu）於（yú）到90年代，個人計算機發展起（qǐ）來，也簡稱為（wéi）PC;加之可編程序的概念所（suǒ）涵蓋的範圍太大，所（suǒ）以美國AB公司**將可編（biān）程序控製器定名為可編程序邏輯控製器(PLC-Programmable Logic Controller)，為了方便，仍簡稱PLC為可編程序控（kòng）製器。有人（rén）把可編程序控製（zhì）器組成的係（xì）統稱為PCS可編程（chéng）序控製係統，強調可編程序控製（zhì）器生（shēng）產廠商向人們提供的已是完整的係統了。
2 PLC的（de）發展和市場情況
2.1 PLC的發展曆史
1968年美國GM(通用汽車)公司提（tí）出取代繼電器控製裝置的要求，**年美（měi）國數字公司研製出了**代可編程序控製器，滿足了（le）GM公司裝配線的要求。隨著集（jí）成電路技術和（hé）計算機技術的發展，現在已（yǐ）有第五代PLC產品了。
在以改變幾何形狀和機械性能（néng）為特征的製造工業和以（yǐ）物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征的（de）過（guò）程工業中，除了以連續量為主的反饋控製外（wài），特別在製造工業中存在了大量的開（kāi）關量為主（zhǔ）的開環的順序控製，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關（guān）係進行連鎖保護動作的控製;以及大量的開關量、脈衝量、計時（shí）、計數器、模擬（nǐ）量（liàng）的越限報警等狀態量為主的—離散量（liàng）的數據采集監視。由於這些控製和監視（shì）的要求（qiú），所以PLC發（fā）展成了取代繼電器線（xiàn）路和進行順序控製為主的產品。在多年的生產實踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三（sān）足（zú）鼎立之勢，如表1，還有其它的單回路智能式調節器等在市場上占一定的（de）百（bǎi）分比。
表1 國際（jì）市場上PLC、DCS與IPC的銷售情況對比
在80年代至（zhì）90年代中期（qī），是PLC發展*快的時期，年增（zēng）長率一直保持為30~40%。由於PLC機聯係處理模擬能力和網絡方麵功能的進步，擠占了一部分DCS的（de）市場(過程（chéng）控製)並逐漸壟斷了汙水處理等行業，但是由（yóu）於工業PC(IPC)的出現，特別是近年來現場總（zǒng）線技術的發展，IPC和FCS也擠占了一（yī）部分PLC市場，所以（yǐ）近年來（lái）PLC增長（zhǎng）速度，總（zǒng）的說是漸緩（huǎn）。目前全世界有200多廠家生產300多品種PLC產品（pǐn），主要應用（yòng）在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學/製藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿（jiāng）/造紙（zhǐ）(11.3%)等行業。
2.2 PLC的（de）市場（chǎng）情況
國內PLC生產廠約30家，但沒有形成頗具規模的（de）生產能力和品牌產品，還有（yǒu）一部分是以仿製（zhì）、來件組裝或“貼牌”方式生產，因此可以說（shuō）PLC在我（wǒ）國未形成製造產業。作為原理、技術和工藝均無**技術難度的產品，隻要努（nǔ）力，是能形成製（zhì）造產業的。
在PLC應用方麵，我國（guó）是很活躍的，近年來每（měi）年約新投入10萬台套PLC產品，年銷售額30億元人民幣，應用的行業也（yě）很廣。但是與其它國家相比，在（zài）機械（xiè）加工及（jí）生產線方麵的應用，還需要加大投入。我國市場（chǎng）上流行的有如下幾家PLC產品:
(1) 施耐（nài）德公司，包括早期天津儀表廠引進莫迪康公司的產品，目前有Quantum、Premium、Momentum等（děng）產品;
(2) 羅（luó）克韋爾公司(包括AB公（gōng）司)PLC產品，目（mù）前有SLC、Micro Logix、Control Logix等產品;
(3) 西門子公司的產品，目前有SIMATIC S7-400/300/200係列產品;
(4) GE公（gōng）司的產品;日（rì）本歐姆龍、三菱、富士、鬆下等公司產品。
PLC的市場的潛力是巨大的，不僅（jǐn）在我國，即使在工業（yè）發達的（de）日本也有調查表明，PLC配套的機電一體化產品的比例占42%，采用繼（jì）電器、接觸器控製尚有24%。所以說，需要（yào）應用PLC的場合還很多（duō），在我國就更是如此了（le）。
從技術**的角度看，我國大中型企業（yè）還要大力（lì）發（fā）展CIMS(計算機集成製造係統)，在機械製造廠要形成FMS柔性製造係統，PLC是基礎，所以PLC市（shì）場（chǎng）是廣闊的。
PLC具有穩定可靠（kào）、價格便宜、功能（néng）齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優點（diǎn），這是它（tā）能持久的占有市場（chǎng）的根本原因，我們下麵重點闡（chǎn）述幾個問題，並研究其（qí）發展趨勢。
3 PLC的硬件和軟件
3.1 PLC的分類
PLC在90年（nián）代已經形（xíng）成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點數分，可分為:
微型PLC: 32 I/O
小型PLC: 256 I/O
中型PLC: 1024 I/O
大型PLC: 4096 I/O
巨（jù）型PLC: 8195 I/O
近年來有單機支持（chí）300回（huí）路和65000點I/O的大型係統對（duì）應中型PLC以上，均采用16位（wèi）~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，現在根（gēn）據通訊等方麵要求，有的也改用16位~32位（wèi）CPU。由於I/O 64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點~256點的占31%，合計位整個PLC銷售額的78%，所以對微、小型PLC應多加研究。
3.2 PLC的硬（yìng）件
PLC控製器本身的硬（yìng）件采用積木式（shì）結構，各廠家產品結構大（dà）同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模（mó）板框式結構（gòu），基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板（bǎn），其它槽位裝有I/O模板;如果（guǒ）I/O模板多時，可由CPU母板經I/O擴展電纜連接I/O擴（kuò）展母板，在其上裝I/O模板;另一種方法是配備遠（yuǎn）程I/O從站等。這些都說明了PLC廠家將硬件各部（bù）件均向用戶開發，便於用戶選用，配置成規模不等（děng）的（de）PLC，而且這種硬件（jiàn）配置（zhì）的開放性，為製造商、分銷商(代理商)、係統集成商、*終用戶帶（dài）來很多方便（biàn），為營（yíng）銷（xiāo）供應鏈帶來很大便利，這是一大成功經驗。
PLC內的I/O模板（bǎn），除一（yī）般的DI/DO、AD/DA模（mó）板外（wài），還發展了一（yī）係列特殊功能的I/O模（mó）板，這為PLC用於各行各業打開了出路，如用於條形碼識別的ASCII/BASIC模板，用於反饋控製的PID模板，用於運行（háng）控製、機械加工的高速計數模板、單軸位置控（kòng）製（zhì）模板、雙軸位置控製模板、凸輪定位器模（mó）板、射頻識別接口模板等，這在以後還會有（yǒu）很大發展。另外在（zài）輸（shū）入、輸出的相關元件、強幹擾場合的（de）輸入、輸出電隔離（lí）、地（dì）隔離等方麵也會更加完善。
PLC中的CPU與存儲器配合，完成控製功能。它與DCS係（xì）統處理溫度、壓力、流量（liàng）等參數的（de）係統不同，采用快（kuài）速的巡回掃描周期，一般為0.1~0.2s，更快的則選用50ms或更小的掃描周期。它是一個數字（zì）采樣控製係統（tǒng）。
3.3 PLC的軟件
為了完成控製策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器（qì）線路的控製係統梯形圖，而編製了一套控製算法功能塊(或子程序)，稱為（wéi）指令係統，固化在存貯器ROM中，用戶在編製應（yīng）用程序時（shí）可（kě）以調用。指令係統大致可以分（fèn）為兩類，即基本指（zhǐ）令和擴展（zhǎn）指令。細分（fèn）一般（bān）PLC的指令係統有:基本指令（lìng）、定時器（qì）/計數器指令、移（yí）位指令、傳（chuán）送指（zhǐ）令（lìng）、比較指令、轉換指令、BCD運算指令、二進（jìn）製運（yùn）算（suàn）指令、增量/減量指令、邏輯運算指令、特殊運算指令等，這些指令多是類似匯（huì）編（biān）語言。另外PLC還提高了充足的計時器、計數器、內部繼電器、寄存（cún）器及存貯（zhù）區等內部資源（yuán），為編程帶來極大方便。
4 基（jī）於Windows的編程語言標（biāo）準—IEC61131-3
由於各PLC廠家產品（pǐn）在指令係統（tǒng）上的差異及編程方（fāng）法上用戶要求（qiú）不同，近年來IEC製訂了基於Windows的編程語言標準IEC61131-3(1993年IEC頒布（bù）可編程序控製器的國際標準IEC1131)，它規（guī）定了指令表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖（tú）(FBD)、結構化文本（běn）(ST)五種編程語言。這包括了文本化編程(IL、ST)和圖形編程(LD、FBD)兩個方麵，而SFC則在兩類編程語言（yán）中均可使用。IEC技術委員會(TC65)進來開展了 IEC61499項目，將IEC61131-3進行了擴（kuò）展，它是針對通過通信網絡互聯的（de）模（mó）塊化分布係統（tǒng）的體係結構的標準，將對IEC61131-3有所改善。這（zhè）是以數字技術為基礎的可編程序邏輯控製裝（zhuāng）置在高層（céng）次上走向開放性的標準化文件，是PLC發展的一大趨勢。
5 PLC的網絡及發展趨勢
一個或若幹PLC與PC機聯出係統，PC機起到原編程器及人機界麵操作站的作用，這20世紀90年代（dài）的新（xīn）潮流（liú），這樣為係統集成帶來了商機，同時（shí）編程軟件和人機界麵軟（ruǎn）件(監控軟（ruǎn）件或稱組態（tài）軟件)及軟（ruǎn）件（jiàn）接口(或稱（chēng）驅動軟件)也得到了發展。
近年來，PLC廠家在原來CPU模板上（shàng）提供物理層RS232/422/485接口的基礎，逐漸增加了各種通訊接（jiē）口，而且（qiě）提供（gòng）完整的通訊網絡（luò）。由於近來數據通訊技術發展很快，用戶對開放性要求很（hěn）強（qiáng）烈，現場總線技術及以太網技術也同步發展，所以PLC構成的PCS係統比DCS的開放性所處的現狀稍好一些。目前羅克韋爾（ěr）AB公司已形（xíng）成（chéng）了多層結構體係，即Ether Net、Control Net、Device Net及（jí）Asi等現（xiàn）場總線(原DH+網也可兼容)。西門子公司在Profibus-DP通（tōng）訊（xùn）網（wǎng）絡及Profibus-FMS網絡以外，提出了（le）S7 Routing網絡（luò），即Profibus-DP和Industrial Enternet兩（liǎng）層結構。網絡還在發展（zhǎn），我國應已積極的姿態投入其中。
2001年我國機械工業成為工業發（fā）展新亮點，總產值比（bǐ）上年增長17.15%，汽車產量為（wéi）世界前10位，機床產量為世界第5位。機械工業利潤增長33.35%，占整（zhěng）個（gè）工業新增利（lì）潤六成多（duō）。出口同樣出現可喜（xǐ）的增（zēng）長（zhǎng）。現在機械（xiè）工業提出（chū）要實施網絡（luò）化，對這一點，PLC從業人員應有清醒的認識，應對網絡化的開放性、網絡構成的性能/價格比和網（wǎng）絡的可靠性、**性（xìng）、先進性上特別下功夫（fū）。
網（wǎng）絡向（xiàng）上連是互聯網（wǎng）問題，向下連是現場總線（xiàn）問題，另（lìng）外現有網（wǎng）絡能否用以太網“e網到底（dǐ）”方（fāng）式、網（wǎng）絡采用客戶器/服務器方式、瀏覽器/服務器方式、生產者/消費者（zhě）方式、接口軟件采用（yòng）OPC方式等問題（tí）都有待進一步落實。PLC與智能MCC馬達控製中心、與數控機床配套（tào）的（de）NC/CNC數控設備，以及與其它運行控製係統、電（diàn）控設（shè）備、變頻器和軟起動器等連成（chéng）係統（tǒng）;PLC要與（yǔ）DCS分工合作，充當DCS的遠程I/O站等;PLC要與IPC分工合（hé）作，除用IPC作人（rén）機界麵（miàn）外，作軟件PLC的I/O部件也是（shì）可（kě）行（háng）的（de）;此外還有（yǒu）PLC與緊急停車**係統(ESD，Emergency Shut Down Systems)的關係（xì）、與立體倉庫、機器人、CAD/CAM等等都要處理好關係。總之，PLC要兼容各種新技術，使PLC成為真正意義上（shàng）的“電（diàn）腦”。
PLC的應（yīng）用（yòng）領域是寬闊（kuò）的，還（hái）有許多領（lǐng）域急待開拓，如用於海關（guān）過境車輛認證(深圳鹽田)、自動售藥（yào）(若幹中藥（yào）店)在（zài）我國已有實例。另外，在離散事件係統中，如公路網交通流(車輛計數、乘客計數及停留時間計量)、物流（liú）係統、柔行製造係統(敏捷製造係統)及（jí）一（yī）切非標準隨（suí）服務係統中，均可以采用PLC，進而（ér）建模和（hé）采取對（duì）策並優化。PLC的前（qián）途（tú）一片美好，一切悲觀的（de）論點是站不住腳的。至於技術進步（bù），PLC與其它技術融合以至消失，那還需要一定的時間！