二、PLC的产生及定义

采用PLC进行控制时，硬件接线更加简单、清晰。以图1-1所示的控制要求为例，主电路仍然与图1-1（a）所示一样，而控制电路用户只需要将输入设备（如启动按钮 SB2、停止按钮SB1、热继电器触点FR）接到PLC的输入端口，将输出设备（如接触器线圈KM）接到PLC的输出端口，再接上电源、输入软件程序就可以了。图1-3所示为用三菱FX2NPLC控制电动机启停的硬件接线图和软件程序。全压启动和延时启动的硬件接线图完全相同，只是软件程序不同。

PLC 是通过用户程序实现逻辑控制的，这与继电器-接触器控制系统采用硬件接线实现逻辑控制的方式不同。PLC的外部接线只起到信号传送的作用。因而用户可在不改变硬件接线的情况下，通过修改程序实现两种方式的电动机启停控制。

下面介绍 PLC 的产生、发展过程以及特点和分类，详细地说明 PLC 的基本组成和工作原理，最后对日本三菱FX2N系列PLC进行简单的介绍。

1.PLC的产生

20世纪60年代，继电器控制在工业控制领域占主导地位，该控制系统按照一定的逻辑关系对开关量进行顺序控制。这种采用固定接线的控制系统体积大，耗电多，并且可靠性不高，通用性和灵活性较差，因此迫切地需要新型控制装置来替代。与此同时，计算机技术开始应用于工业控制领域，但由于价格高、输入/输出（I/O）电路不匹配、编程难度大以及难以适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得推广。

1968年，美国最大的汽车制造商—通用汽车公司（GM）为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引起了开发热潮。这十大条件的主要内容如下。

① 编程方便，可现场修改程序。

② 维修方便，采用插件式结构。

③ 可靠性高于继电器控制装置。

④ 体积小于继电器控制装置。

⑤ 数据可直接送入管理计算机。

⑥ 成本可与继电器控制装置竞争。

⑦ 输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）。

⑧ 输出为交流115V、2A以上，可直接驱动电磁阀等。

⑨ 在扩展时，原系统只需要做很小的改变。

⑩ 用户存储器容量大于 4KB。

这些条件的提出，实际上是将继电器控制简单易懂、使用方便、价格低的优点，与计算机功能完善、灵活性及通用性好的优点结合起来，将继电器-接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想。1969年，美国数字设备公司（DEC 公司）研制出了第一台PLC PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，PLC自此诞生。

PLC自问世以来，以其编程方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快在世界各国的工业领域推广应用。1971年，日本从美国引进了这项技术，研制出日本第一台PLC DSC-18。1973年，欧洲也开始生产PLC。到现在，世界各国著名的电气工厂绝大多数都可生产PLC。PLC已作为一种独立的工业设备被列入生产中，成为当代工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制装置。

早期的PLC是为了取代继电器控制系统而研制的，其功能简单，主要实现开关量的逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能。这种PLC主要由中小规模集成电路组成，在硬件上特别注重适用于工业现场恶劣环境的应用，但编程需要由受过专业训练的人员来完成。早期的PLC种类单一，没有形成系列产品。

20世纪70年代中后期，随着微处理器和微型计算机的出现，人们将微型计算机技术应用到PLC。这种PLC的工作速度提高了，功能不断完善，在进行开关量逻辑控制的基础上还增加了数据传送、比较和对模拟量进行控制等功能。产品初步形成系列。

20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器为核心的PLC也得到迅猛发展，其功能增强，工作速度加快，体积减小，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便。现代的PLC不仅能实现开关量的顺序逻辑控制，还具有了高速计数、中断处理、PID调节、模拟量控制、数据处理、数据通信以及远程I/O、网络通信和图像显示等功能。

全世界有上百家PLC制造厂商，其中著名的制造厂商有美国的A-B（Allen-Bradley）公司、GE 公司，德国的西门子（SIEMENS）公司，法国的施耐德（Schneider）自动化公司，日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等。我国也有不少厂家研制和生产过 PLC，但是还没有出现有影响力和较大市场占有率的产品。

2.PLC的定义

PLC的定义随着技术的发展有过多次变动。国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案对PLC作了如下定义：“PLC是一种数字运算操作的电子装置，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

定义强调了PLC是“数字运算操作的电子装置”，即它也是一种计算机。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作，还具有数字量或模拟量的输入/输出控制能力。

定义还强调了PLC直接应用于工业环境，故其须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是它区别于一般微型计算机控制系统的一个重要特征。

PLC的早期产品名称为“可编程逻辑控制器”，主要替代传统的继电器-接触器控制系统。随着微处理器技术的发展，可编程逻辑控制器不仅可以进行逻辑控制，还可以对模拟量进行控制。因此，美国电气制造商协会（NEMA）赋予它一个新的名称“Programmable Controller”，简称 PC。为了避免与个人计算机（Personal Computer,PC）相混淆，人们仍沿用早期的PLC表示，但现在的 PLC 并不意味只具有逻辑处理功能。