1 引言
可編程序控製器的英文為Programmable Controller，在二十（shí）世紀70-80年（nián）代（dài）一直簡稱為PC。由於（yú）到90年代，個人計（jì）算機發展（zhǎn）起來，也簡稱為PC;加之可編程序（xù）的概念所涵蓋的範圍太大，所以美國AB公司**將可編程序控製器定名（míng）為可編程序邏輯控製（zhì）器(PLC-Programmable Logic Controller)，為了方便（biàn），仍簡稱PLC為可編程序控（kòng）製器（qì）。有人把可編程序控（kòng）製器組成的係統稱為PCS可編程序控製係統，強調可編程序控製器生產廠商向人們提供（gòng）的已是完整的（de）係統了。
2 PLC的發展和市場情況
2.1 PLC的發展曆史
1968年美國GM(通（tōng）用汽車)公司（sī）提出取代（dài）繼電器控製裝置的要求（qiú），**年美國數字公司研製出了**代可（kě）編程序控製器，滿足了GM公司裝配線的要求（qiú）。隨著集成電路技術和計算機技術的發展，現在（zài）已有第五代PLC產品了。
在以改變幾何形（xíng）狀和機械性（xìng）能為（wéi）特征的製造工業和以物理變化和（hé）化（huà）學變化將原料轉化成產品為特征的過程（chéng）工業中，除了以連（lián）續量為主的反饋控製外，特別在製造（zào）工業中存在了大量的開關量為主的開環的順序控製，它（tā）按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外（wài）還有與順序、時序無關的按照（zhào）邏輯關係進行（háng）連（lián）鎖保護動作的控製;以及大量的開關量、脈（mò）衝（chōng）量、計時、計數器、模擬量的越限報警（jǐng）等狀態量為主的—離散量的（de）數據采（cǎi）集監視。由於這些控製（zhì）和監視的要求，所以PLC發展成了（le）取代繼電器線路和進行順序控製（zhì）為（wéi）主的產品。在多年的生（shēng）產實踐（jiàn）中，逐漸（jiàn）形成了PLC、DCS與IPC三足鼎（dǐng）立之勢，如表1，還（hái）有其它的單回路智（zhì）能式調節器等在（zài）市（shì）場上占一定的百分比。
表（biǎo）1 國際市場上PLC、DCS與IPC的銷（xiāo）售情況對比
在80年代至90年代中期，是PLC發展*快的時（shí）期，年增長率（lǜ）一直保持為30~40%。由於PLC機聯係處理模擬能力和網（wǎng）絡方麵功能的（de）進步，擠占了一部分DCS的市場(過程控製)並逐漸壟斷了汙（wū）水處理等行業，但是由於工業PC(IPC)的出現，特別是近年來現場總線技術的發展，IPC和（hé）FCS也擠占了一部分PLC市場，所以近年來PLC增長速度，總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產300多品種（zhǒng）PLC產品，主要應用在汽車（chē）(23%)、糧食加工(16.4%)、化學/製藥(14.6%)、金屬/礦山（shān）(11.5%)、紙漿（jiāng）/造（zào）紙（zhǐ）(11.3%)等行（háng）業。
2.2 PLC的市場情況
國內PLC生產廠（chǎng）約30家，但沒有形成頗具（jù）規模的生產能力和（hé）品牌產品，還（hái）有一部分是以仿製、來件組裝或“貼牌”方式生產，因此可以說PLC在我國未形成製造產業（yè）。作為原理、技術和工藝均無**技術難度的產（chǎn）品，隻要努力，是能（néng）形成製造產業的。
在PLC應用方麵，我國（guó）是很（hěn）活躍的，近年來每年約新投入10萬台套PLC產品，年銷售額30億元人民幣，應用的行業（yè）也很廣。但是與（yǔ）其（qí）它國家（jiā）相比，在機械加工及生產線方麵（miàn）的應（yīng）用，還（hái）需要加大投入。我國市場上流行的有（yǒu）如下幾家（jiā）PLC產（chǎn）品:
(1) 施耐德公（gōng）司，包括早期天津儀表廠引進莫迪康公司的產品，目前（qián）有Quantum、Premium、Momentum等產品;
(2) 羅克韋爾公司（sī）(包括AB公司)PLC產品，目前（qián）有SLC、Micro Logix、Control Logix等產品;
(3) 西門子公（gōng）司的產品，目前有SIMATIC S7-400/300/200係列產品;
(4) GE公司的產品;日（rì）本歐姆龍、三菱、富士、鬆下（xià）等公司產品。
PLC的市場的潛（qián）力是巨（jù）大（dà）的，不僅在我國，即使在工業發達的日本（běn）也有調查表明，PLC配套的機電一體化產（chǎn）品的比例占（zhàn）42%，采用繼電器、接觸器控製尚有24%。所以說，需要應用PLC的場（chǎng）合還很多，在我國就更是（shì）如此了。
從技術**的角度看，我國大中型（xíng）企業還要大力發展CIMS(計（jì）算機集成製造係統)，在機械製（zhì）造廠要形成FMS柔性製（zhì）造係統，PLC是基礎，所以PLC市場是廣闊的。
PLC具有穩定可靠（kào）、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便（biàn）、操作維（wéi）護方便的優點，這是它能持（chí）久（jiǔ）的占有市場（chǎng）的（de）根（gēn）本原因，我們下麵重點闡述幾個問題（tí），並研究其發（fā）展趨勢（shì）。
3 PLC的硬件和軟件
3.1 PLC的分類
PLC在90年代已經形成微、小（xiǎo）、中（zhōng）、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
巨型PLC: 8195 I/O
近年（nián）來有單機支持（chí）300回路和（hé）65000點I/O的大型係統對應中（zhōng）型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位（wèi）CPU，現在根（gēn）據通訊等方麵要求（qiú），有的（de）也改用16位~32位CPU。由（yóu）於I/O 64點以下PLC銷售額占（zhàn）整個PLC的47%，64點~256點（diǎn）的占31%，合計（jì）位整個PLC銷售額的78%，所以對微、小型PLC應多加研（yán）究。
3.2 PLC的硬件（jiàn）
PLC控製器本（běn）身的（de）硬（yìng）件采（cǎi）用積木式結構，各廠家產品結構大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結構，基本框架(CPU母（mǔ）板)上裝有CPU模板，其它（tā）槽位裝有I/O模（mó）板;如果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（bǎn），在其上裝I/O模（mó）板;另一種方法（fǎ）是配備遠程I/O從站等（děng）。這些都說明（míng）了PLC廠家將（jiāng）硬（yìng）件各部件均（jun1）向用戶開發，便於用戶選用（yòng），配置成規模不等的PLC，而且這種硬（yìng）件配置的開放性（xìng），為製造商、分銷商（shāng）(代理商)、係統集成商、*終用戶帶來很多方便，為營銷供應鏈帶來（lái）很大便利，這是一大（dà）成功（gōng）經驗。
PLC內的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，還發展（zhǎn）了一係列特（tè）殊功能的I/O模板，這為PLC用（yòng）於各行（háng）各業打開了出路，如用於條形碼識別的ASCII/BASIC模板，用（yòng）於反（fǎn）饋控製的PID模板，用於運行控製、機械（xiè）加（jiā）工的高速計數模板、單軸位置控製模板、雙軸位置控（kòng）製模板、凸輪（lún）定位器模板、射頻識別接口模板等，這在以後還會有很大發展。另外（wài）在輸入、輸出（chū）的相關元件、強幹擾場合（hé）的輸入、輸出電隔離、地隔（gé）離等方麵也會更加（jiā）完善。
PLC中的CPU與存儲器配（pèi）合，完成（chéng）控製功能。它與（yǔ）DCS係統處（chù）理溫（wēn）度、壓力、流量等參數的係統不同，采用快速的巡回掃描周期，一般為0.1~0.2s，更（gèng）快的則選用50ms或更小的掃描（miáo）周期。它是一個數字采樣控製係統。
3.3 PLC的軟件
為（wéi）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線路的控製係（xì）統（tǒng）梯形圖，而編製了一套（tào）控製算法功能塊(或子程序（xù）)，稱為指令係統，固化（huà）在存貯器ROM中，用（yòng）戶在（zài）編製應用程序時可以調用。指令係統（tǒng）大致可以分為兩類，即基本指令（lìng）和（hé）擴展指令。細分一般PLC的指令係統有:基本指令、定時（shí）器/計數器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉（zhuǎn）換指令、BCD運算指令、二進製運（yùn）算指令（lìng）、增量/減量指令、邏輯（jí）運算指令、特殊運算指（zhǐ）令等，這些指令多是類似匯編語言。另外PLC還提高了充（chōng）足的計時器、計數器（qì）、內（nèi）部繼電器、寄存器及存貯區等內部資源，為編程帶來極大方便。
4 基於Windows的（de）編程語言標準—IEC61131-3
由於各PLC廠家（jiā）產品在指令係統上的差異及編程方法上用戶要求不同（tóng），近年來IEC製訂了基於Windows的編程（chéng）語言標（biāo）準IEC61131-3(1993年IEC頒布可編程序控製器的國際標準IEC1131)，它規定了指令（lìng）表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊（kuài）圖(FBD)、結構（gòu）化文本(ST)五種編程語言。這包（bāo）括了文本化編程(IL、ST)和圖形編程(LD、FBD)兩個方麵，而SFC則在兩類編程語言中均可使用。IEC技術委員會(TC65)進（jìn）來開展了 IEC61499項目，將IEC61131-3進行了擴展，它（tā）是針（zhēn）對通過通信網絡互聯（lián）的模塊化分布係統的體係結（jié）構的標準，將對IEC61131-3有所改善。這是以數（shù）字技術為基礎的可編程序邏輯控製裝置在高層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（gè）或若（ruò）幹PLC與（yǔ）PC機聯出係統，PC機起到原編程器及人機界（jiè）麵操作站的作用，這（zhè）20世紀90年代（dài）的新潮流，這樣為係統集成帶來了商機，同時編程（chéng）軟件和（hé）人機界麵軟件(監控軟件或稱（chēng）組態軟（ruǎn）件)及軟件接口（kǒu）(或稱驅動軟（ruǎn）件)也得到了發展（zhǎn）。
近年（nián）來，PLC廠家在原來（lái）CPU模板（bǎn）上提供物理層RS232/422/485接（jiē）口（kǒu）的基礎，逐漸增加了各種通訊接口（kǒu），而且提供完整的通訊網絡。由於近來數據通訊技術發展很快，用戶對（duì）開放性要求很強烈，現場總線技術及（jí）以（yǐ）太網技術也同步發展，所以PLC構成的PCS係（xì）統比DCS的開放性所（suǒ）處的現狀稍好一些（xiē）。目前羅克（kè）韋爾AB公司已形成了多層結構體係，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等現（xiàn）場總線(原DH+網（wǎng）也（yě）可兼容)。西門子公司在Profibus-DP通訊網絡及Profibus-FMS網絡以外（wài），提出（chū）了S7 Routing網絡，即Profibus-DP和Industrial Enternet兩層結構。網絡還在（zài）發展，我國應已積極（jí）的姿態投入（rù）其中。
2001年我國機械工業（yè）成（chéng）為工業發展新亮點，總產值比上年增長17.15%，汽（qì）車產量（liàng）為世界前10位，機床產量為世界第5位。機（jī）械（xiè）工業利（lì）潤增長33.35%，占整個工業新增利潤六成多。出口同樣出現可喜的增長。現（xiàn）在機械工業提出要實（shí）施網絡化，對這一點，PLC從業人員應有（yǒu）清醒的認識，應（yīng）對網絡化的開放（fàng）性、網絡構（gòu）成（chéng）的性能/價格比和網絡的可靠性、**性、先進性上特別下功夫。
網絡向上連是互聯（lián）網問題，向下連是現（xiàn）場總線問題，另（lìng）外現有網絡能否（fǒu）用以太網“e網到底”方式、網絡采用客（kè）戶器/服務器方式、瀏覽器/服務器方式、生（shēng）產（chǎn）者/消費者方式、接口軟件采用（yòng）OPC方式等（děng）問題都有待進一步落實。PLC與（yǔ）智能（néng）MCC馬達控製中心、與數控機（jī）床配套的NC/CNC數（shù）控（kòng）設備，以及與其它運行控製係統、電控設備、變頻器和軟起（qǐ）動器（qì）等連成係統;PLC要與DCS分工合作，充當DCS的遠程I/O站等;PLC要與IPC分工合作，除用IPC作人機界麵外，作軟件PLC的I/O部件也是可行的;此外還有PLC與（yǔ）緊急（jí）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（yì）義上（shàng）的“電腦”。
PLC的應（yīng）用領（lǐng）域（yù）是寬闊的，還有許多領域急待開拓（tuò），如用於海關過境車輛認（rèn）證(深圳鹽田（tián）)、自動售藥(若幹（gàn）中藥店)在我國已有實例。另外，在（zài）離散（sàn）事件係（xì）統中，如公路網交通流(車輛計數、乘客計（jì）數及停留時（shí）間計量)、物流係統、柔行製造係統(敏捷製造係統)及一切非標準隨服務係（xì）統中，均（jun1）可以采用PLC，進而建模和采取對策並優化（huà）。PLC的前途一片美好，一切悲觀的論點是站（zhàn）不住腳的（de）。至於技術進步，PLC與其它技術融合以至消失，那還需（xū）要一定的時間！