4.1　概　述

可编程序控制器(Programmable Controller)简称PC。早期的可编程序控制器只能进行记数、定时及开关量的逻辑控制，称其为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，后来由于采用了微处理器技术，其功能远远超过逻辑控制的范畴，于是又称其为Programmable Controller，简称PC。但个人计算机(Personal Computer)也简称PC，为了避免混淆，将可编程序控制器仍称为PLC。

国际电工委员会(IEC)在1987年对可编程序控制器定义如下:可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。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、记数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。可编程序控制器及有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

4.1.1　PLC的产生和发展

在20世纪60年代，美国的汽车制造业竞争激烈，产品更新换代的周期越来越短，要求生产线必须随之频繁地变更。而当时传统的继电器控制的生产线很不易变更。此时，美国通用汽车公司(GM)在1968年提出用一种新型控制装置替代继电器控制，这种装置能把计算机的通用、灵活及功能齐全等优点与继电器控制的简单、易懂、操作方便及价格便宜等特点结合起来，方便人们使用。根据此设想，1969年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台可编程序控制器PDP－14，并在GM公司汽车自动装配生产线上试用成功。

由于PLC技术的优越，在工业界产生了巨大的影响，并在世界各地迅速发展起来。1971年，日本引进该技术研制出第一台PLC，1973年，原联邦德国、法国也研制出自己的PLC。我国1974年开始研制，1977年研制成功以美国Motorola公司的一位微处理器MC14500为核心的PLC。随着微电子技术的迅速发展，20世纪80年代中期PLC的处理速度和可靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，且体积进一步缩小，成本也大幅度下降。到90年代中期，PLC几乎完全计算机化，其速度更快、功能更强，许多厂家开发出各种PLC智能化模块以及PLC的计算机辅助编程软件。

目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产PLC，产品功能日趋完善、换代周期越来越短。为了进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同需要，PLC产品大致向两个方面发展:一是小型PLC向体积小、功能增强、速度加快、价格低廉的方向发展，更便于实现机电一体化;二是大中型PLC向高可靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展，实现对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。

PLC的主要生产厂商集中在欧美和日本。欧美国家的PLC以大型PLC闻名，日本以高性价比的小型PLC著称。

美国是PLC生产大国，其中A－B公司、通用电气(GE)公司、德州仪器(TI)公司、歌德(Gould)公司、西屋公司等都是著名的大公司。A－B公司是美国最大的PLC制造商，在我国引进的大型PLC中，A－B公司的产品几乎占一半。德国的西门子(SIEMENS)、AEG及法国的TI公司是欧洲著名的PLC制造商，其中西门子的电子产品以性能精良而驰名，在大、中型PLC产品领域与A－B公司齐名。

日本的小型机颇具盛名，在某些欧美的中型机或大型机才能实现的控制，用日本的小型机就可解决。日本主要的PLC生产厂商有欧姆龙(OMRON)、三菱、松下、日立、富士、东芝等公司。在世界小型机市场上，日本产品约占70%的份额，而在中国，欧姆龙产品销量居首位。本章主要介绍OMRON公司的CPM1A系列PLC。

此外，PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数字采集、监控、通信联网等方面都得到广泛的应用。目前PLC技术已与机器人技术、CAD/CAM技术成为工业自动化的三大支柱。

4.1.2　PLC的特点

1.可靠性高、抗干扰能力强

由于PLC选用了大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件软件设计制造过程中采用了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有极高的可靠性和抗干扰能力。目前从国内外使用PLC的情况看，平均无故障率可以达到几万甚至几十万小时以上。

2.灵活性和通用性强

由于PLC是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的，因此在PLC控制系统中，当控制功能改变时只需要修改程序即可，PLC外部线路极少甚至不必改动。一台PLC可以通过改变程序满足不同的控制系统。

3.编程简单易学

虽然PLC是以微处理机技术为核心的控制装置，但是不要求使用者精通计算机方面复杂的软硬件知识。PLC采用类似继电器控制电路的“梯形图”语言编程，清晰、直观、简单易学，了解继电器控制线路的电气技术人员很容易接受。

4.PLC与外部设备连接简单、使用方便

PLC的输入/输出接口已经做好，其输入接口可以直接与各种输入设备(如按钮、各种传感器等)连接，输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器、电磁阀等强电电器连接，接线简单，使用非常方便。

5.PLC的功能强

PLC除具有定时、计数、顺序等控制，还具有A/D和D/A转换、数据运算和处理、运动控制及通信联网功能。

6.PLC控制系统的设计、调试周期短

由于PLC是通过程序完成系统控制，所以设计人员可以在实验室设计和修改程序，并且可在实验室进行系统的模拟运行调试，使现场工作量大大减少。

7.PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化

由于采用大规模集成电路及微型计算机技术，使得PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低的特点。并且PLC的抗干扰能力强，适应各种恶劣的环境，它已成为实现机电一体化的理想控制装置。

4.1.3　PLC的分类

PLC的种类很多，因此PLC的分类标准也不统一，但主要以I/O点数、结构形式、实现功能来大致分类。

1.按I/O点数分类

PLC可分为:小型机(小于256点)，例如本章将介绍的OMRON CPM1A系列PLC，中型机(257－2048点)，大型机(超过2048点)。

2.按结构形式分类

PLC按硬件结构形式可分为整体式PLC和组合式PLC。整体式的CPU、存储器、I/O接口安装在一个机体内，其结构紧凑、体积小、价格低，但灵活性较差。组合式在硬件上具有较高的灵活性，其模块可以像拼积木一样进行组合，构成不同控制规模和功能的PLC，也称为模块式PLC。

3.按功能分类

可将PLC分为低档、中档和高档三类。低档机具有逻辑运算、定时、计数、移位、自诊断、监控等基本功能和一定的算术运算、数据传送、比较、通信和模拟量处理功能。中档机除具有低档机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送、比较、通信、中断处理、子程序和回路控制功能。高档机则在中档机的基础上加强了带符号数的运算、矩阵运算及函数、表格、CRT显示、打印等功能。

一般来说，低档机多为小型机，采用整体结构;中档机可为大、中、小型机，可采用整体结构或组合结构;高档机多为大型机，采用组合结构。目前，广泛应用的多为中、低档机。