可編程邏輯控制器是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器,在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。
可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),一種具有微處理器的用于自動化控制的數(shù)字運算控制器,可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進(jìn)行儲存與執(zhí)行。可編程控制器由CPU、指令及數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入/輸出接口、電源、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成。早期的可編程邏輯控制器只有邏輯控制的功能,所以被命名為可編程邏輯控制器,后來隨著不斷地發(fā)展,這些當(dāng)初功能簡單的計算機(jī)模塊已經(jīng)有了包括邏輯控制、時序控制、模擬控制、多機(jī)通信等各類功能,名稱也改為可編程控制器(Programmable Controller),但是由于它的簡寫PC與個人電腦(Personal Computer)的簡寫相沖突,加上習(xí)慣的原因,人們還是經(jīng)常使用可編程邏輯控制器這一稱呼,并仍使用PLC這一縮寫。
現(xiàn)在工業(yè)上使用的可編程邏輯控制器已經(jīng)相當(dāng)或接近于一臺緊湊型電腦的主機(jī),其在擴(kuò)展性和可靠性方面的優(yōu)勢使其被廣泛應(yīng)用于目前的各類工業(yè)控制領(lǐng)域。不管是在計算機(jī)直接控制系統(tǒng)還是集中分散式控制系統(tǒng)DCS,或者現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS中,總是有各類PLC控制器的大量使用。PLC的生產(chǎn)廠商很多,如西門子、施耐德、三菱、臺達(dá)等,幾乎涉及工業(yè)自動化領(lǐng)域的廠商都會有其PLC產(chǎn)品提供。
美國汽車工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)要求的發(fā)展促進(jìn)了PLC的產(chǎn)生,20世紀(jì)60年代,美國通用汽車公司在對工廠生產(chǎn)線調(diào)整時,發(fā)現(xiàn)繼電器、接觸器控制系統(tǒng)修改難、體積大、噪聲大、維護(hù)不方便以及可靠性差,于是提出了著名的“通用十條”招標(biāo)指標(biāo)。1969年,美國數(shù)字化設(shè)備公司研制出第一臺可編程控制器(PDP-14),在通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用后,效果顯著;1971年,日本研制出第一臺可編程控制器(DCS-8);1973年,德國研制出第一臺可編程控制器;1974年,我國開始研制可編程控制器:1977年,我國在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域推廣PLC。最初的目的是替代機(jī)械開關(guān)裝置(繼電模塊)。然而,自從1968年以來,PLC的功能逐漸代替了繼電器控制板,現(xiàn)代PLC具有更多的功能。其用途從單一過程控制延伸到整個制造系統(tǒng)的控制和監(jiān)測。
發(fā)展20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器,使可編程邏輯控制器增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機(jī)發(fā)展起來后,為了方便和反映可編程控制器的功能特點,可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。20世紀(jì)70年代中末期,可編程邏輯控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段,計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀(jì)80年代初,可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多,產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代至90年代中期,是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%。在這時期,PLC的處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高,可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域,在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期,可編程邏輯控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元,使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。