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1973~1974年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程序控制器，德国西门子公司（SIEMENS）于1973年研制出欧洲第一台PLC。
我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。
20世纪70年代后期，随着微电子技术和汁算机技术的发展，可编程序逻辑控制器具备更多的计算机功能，不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，真正成为一种电子计算机工业控制装置，而且做到了小型化和超小型化。
这种采用微电脑技术的工业控制装置的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，故称为可编程序控制器，简称PC（ProgrammableController）。
但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
二、PLC的定义
PLC一直在飞速发展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分确切的定义。
1982年11月国际电工委员会以（IEC）曾颁发了可编程序控制器标准草案每一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年2月颁布了第三稿。
该草案中对可编程序控制器的定义是：
“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。
它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。
而有关的外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
”
定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。
这也是区别于一般微机控制系统的一种重要特征。
定义强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，它也是一种计算机。
它是“专为工业环境下应用而设计的”工业计算机。
这种 工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便，它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数运算等操作，它还具有数字量和模拟量输入和输出的能力，并且非常容易与工业控制连成一体，易于扩充。
应该强调的是，PLC与以往所讲的鼓式、机械式的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。
由于PLC引入了微处理器及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，可以地修改程序，即它是用软件方式来实现“可编程”的目的。
三、PLC的分类
PLC发展到今天，已经有很多种形式，而且功能也不尽相同，分类时，一般按以下原则来考虑。
1、根据控制规模分类
PLC控制规模是以所配置的输入/输出点数来衡量的，PLC的I/O点数表时了PLC可从外部接收多少个输入信号和向外部发出多少个输出信号，实际上也就是PLC的输入、输出端子数。
根据I/O点数的多少可将PLC分为小型机、中型机和大型机，一般来说，点数多的PLC，功能也相应较强。
2、小型机
小型PLC的功能一般以开关量控制为主，小型PLC输入、输出总点数一般在256点以下，用户程序存储器容景在4K字左右。
现在的高性能小型PLC还具有一定的通信能力和少量的模拟量处理能力，这类PLC的特点是价格低廉、体积小巧，适合于控制单台设备和开发机电一体化产品。
典型的小型机有欧姆龙公司的C系列，三菱公司的Fl系列，西门子公司的S5—100U，S7－200系列等。
（2）中型机
I／0总点数在256~1024之间的称为中型机，它除了具备逻辑运算功能，还增加了模拟量输入/输出、算术运算、数据传送、数据通信等功能，可完成既有开关量又有模拟量的复杂控制。
用户程序存储器容量达到8K字左右。
中型机的软件比小型机丰富，在已固化的程序内，一般还有PID（比例、积分、微分）调节，整数/浮点运算等功能。
中型机的特点是功能强，配置灵活，适用于具有诸如湿度、压力、流量、速度、角度、位置等模拟量控制和大量开关量控制的复杂机械，以及连续生产过程控制场合。
（3）大型机
I/O总点数在1024点以上的称为大型机，用户程序存储器容量达到16K字以上，大型PLC的功能更加完善，具有数据运算、模拟调节、联网通信、监视记录、打印等功能。
大型机的内存容量超过640KB，监控系统采用CRT显示，能够生产过程的工艺流程，记录各种曲线，PID调节参数选择图等，能进行中断控制、智能控制、远程控制等。
大型机的特点是I/O点数特别多，控制规模宏大，组网能力强。
可用于大规模的过程控制，构成分布式控制系统，或者整个工厂的集散控制系统。
典型的PLC大型机有西门子公司的S7-400，欧姆龙公司的CVM1和CS1系列，AB公司的SLC5/05等系列产品。
以上划分没有十分严格的界限，随着PLC技术的飞速发展，某些小型PLC也具有中型或大型PLC的功能，这也是PLC的发展趋势。
2、根据结构形式分类
根据PLC结构形式的不同，可分为整体式、模板式及分散式3种形式。
（1）整体式
这种结构的特点是将PLC的基本部件，如CPU板、输入板、输出板、电源板等都集中配置在一个箱体中，安装在一个标准机壳内，构成一个整体，有的甚至全部装在一块印制电路板上，组成PLC的一个基本单元（主机）或扩展单元。
基本单元上没有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元相连，配有许多专用的特殊功能模块，如模拟量I/O模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等，以构成PLC不同的配置。
整体式PLC结构紧凑、体积小、重量轻、价格低、容量装配在工业控制设备的内部，比较适合于生产机械的单机控制。
这种结构的缺点是主机的I/O点数固定，使用不够灵活，维修也较麻烦。
微型和小型PLC一般为整体式结构，如西门子的S7-200系列。
（2）模板式
这种结构的PLC各部分以单独的模板分开设置。
如电源模板、CPU模板、I／0模板、各种功能模板及通信模板等。
这种PLC一般设有机架底板（也有的PLC为串行连接，没有底板），在底板上有若干插座，使用时，各种模板直接插入机架底板即可。
各模块功能是独立的，外形尺寸是统一的，可根据需要灵活配置，装备方便、维修简单，易于扩展，一般中，大型PLC多采用这种结构形式。
如西门子的S7－300和S7－400系列。
这种结构形式的缺点是结构复杂，各种插件多，因而增加了造价。
（3）分散式
所为分散式的结构就是将PLC的电源、CPU、存储器集中旋转在控制室，而将各I/O模板分散放置在各个工作站，由通信接口进行通信连接，由CPU集中指挥。
以上3种形式的可编程序控制的外观结构示意如图1-1所示。
3、根据用途分类
（1）用于顺序逻辑控制
顺序逻辑控制是可编程序控制器的最基本的控制功能，也是PLC应用最多的场合，比较典型的应用如自动电梯的控制，自动仓库的自动存取，各种管道上的电磁阀的自动开启和关闭，带式运输机的顺序起动，或者自动化生产线的多机控制等，这些都是顺序逻辑控制。
要完成这类控制，不要求PLC有太多的功能，只要有足够数量的I／O回路即可，因此可选低档的PLC。
（2）用于闭环过程控制
对于闭环控制系统，除了要用开关量I／0实现顺序逻辑控制外，还要有模拟量的I／0回路，以供采样输入和调节输出，实现过程控制中的PID调协，形成闭环过程控制系统，而中期PLC由于具有数值运算和处理模拟量信号的功能，可以设计出各种PID控制器。
随着PLC控制规模的增大，可控制的回路数已从几个增加到几十个甚至几百个，因此可实现比较复杂的闭环控制系统，实现对温度、压力、速度等物理量的连续调节。
比较典型的应用如加热炉的温度，锅炉的自动给水控制等。
要完成这类控制，不仅要求PLC有足够数量的I/O点，还要有模拟量的处理能力，因此对PLC的功能要求高。
根据能处理的模拟量的多少，至于应选用中档PLC。
（3）用于多级分布式和集散控制系统
对于这样档次的控制要求，除了要求所选用的PLC具有上述的功能外，还要求具有较强的信号功能，以实现各工作站之间的通信，上位机与下位机的通信，最终实现全厂的自动化，形成通信网络。
由于近期推出的PLC都具有很强的通信和联网功能，建立一个自动化工厂已成为可能。
显然，近期推出的就是档次最高的。
（4）根据生产厂家分类
PLC的生产厂家众多，各厂家的PLC，其点数、容量、功能各有差异，但都有自成系列，指令及外设向上兼容，因此在选择PLC时，若选择同一系列的产品，则可以使系统构成兼容，操作人员使用方便，备品配件的通用性及兼容性好。
比较有代表性的有：
日本欧姆龙公司的C系列，三菱公司的F系列，美国AB公司的PLC-5系列，德国西门子公司的S5系列、S7系列等。
第二节PLC的特点、主要功能及性能指标
一、PLC的特点
现代工业生产过程是多种多样的，她们对控制的要求也各不相同，为了能够在各种工业环境中使用PLC，所有生产厂家的PLC都有许多共同的特点。
1、抗干扰能力强，可靠性极高
工业生产对电气控制设备的可靠性的要求是非常高的，它应具有很强的抗干扰能力，能在很恶劣的环境下（如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离高压设备近、有较强的高频电磁干扰等）长期连续可靠地工作，平均无障碍时间长，故障修复时间短。
而PLC是专为工业环境设计的，它在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路，在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑；
在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；
在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，所有这些使PLC具有较高的抗干扰能力。
PLC的平均无故障时间通常在几万小时甚至几十万小时以上，这是其他电气控制设备根本做不到的。
另外，PLC特有的循环扫描的工作方式，有效地屏蔽了绝大多数的干扰信号。
通过这些有效的措施，保障了可编程序控制器的高可靠性。
2、编程方便
PLC是面向工业企业中一般电气工程技术人员而设计的，设计者充分考虑到现场工作人员的技能和习惯、它采用易于理解和掌握的梯形图语言，以及面向工业控制的简单指令。
这种梯形图语言既继承了传统继电器控制线路的表达形式（如线圈、触电、动合、动端），又考虑到工业业余中的的电气技术人员的看图习惯和微机应用水平。
因此，梯形图|语言对于企业中熟悉继电器控制线路的电气工程技术人员是非常亲切的。
它形象、直观、简单、易学，尤其是对于小型PLC而言，几乎不需要专门的计算机知识，只要进行短暂几天甚至几小时的培训，就能基本掌握编程方法。
立足于这样的出发点，经过几十年的验证，它真正受到了广大电气技术人员的欢迎。
3.使用方便-
PLC及其扩展模块品种繁多，所构成的产品已系列化和模块化，并且配有品种齐全的各种软件，用户可灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。
在有PLC组成的控制系统中，我们只需要在PLC的输入/输出端子上接入相应的导线即可。
而导线的另一端可以接投钮、限位开关、继电器线圈、接触器线线圈等，大量而又繁杂的中间环节的硬接线线路不见了。
在生产工艺流程改变或生产线设备更新、或系统控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，除了I/O通道上的外部接线需做很小的调整外，只是把用户程序做相应的修改就可以了。
同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入/输出的组件和应用软件不同。
PLC的输入/输出可直接与交流220V，直流24V等强电相连，并有较强的带负载能力。
4.维护方使
用户所编写的控制程序可通过编程器输入到PLC的存储器中。
当PLC工作时·
编程器还可随时监控，使得PLC的操作及维护都很方便。
PLC还具有很强的自诊断能力，能随时检查出自身的故障，并显示给操作人员，如I/O通道的状态，RAM的后备电池的状态，数据通信的异常，PLC内部电路的异常等信息。
正是通过PLC的这种完善的诊断和显示能力，当PLC主机或外部的输入装置及执行机构发生故障时，使操作人员能迅速检查、判断故障原因、确定故障位置，以便采取迅速有效的措施。
如果是PLC本身故障，在维修时只需要更换插入式模板或其他易损件即可完成，既方便又减少了影响生产的时间。
5.设计、施工、调试的周期短
用继电器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏（柜）的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来非常不便。
而采用PLC控制，由于其硬件、软件齐全，设计和施工可同时进行。
用软件编程取代了继电器硬接钱，使得控制柜的设计及安装接线工作量大为减少，具体的程序编制工作也可在PLC到货之前进行，因而缩短了设计周期。
因为PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，用户程序大都可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再进行生产现场联机统调，使得调试方便、快速、安全，因此大大缩短了设计和投运周期。
二、PLC的主要功能
PLC是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构按照一定规律进行动作。
其主要功能如下：
1.顺序逻辑控制
这是PLC最基本最广泛的应用领域，用来取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。
它既可用于单机或多机控制，又可用于自动化生产线的控制。
PLC根据控制要求准确无误地处理输入信号、输出信号的各种逻辑关系。
2.运动控制
在机械加工行业，PLC与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动控制，PLC制造商已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴的位置控制模板，在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据送给模板，模板移动一轴或数轴到目标位置。
当每个轴移动时，位置控制模板保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。
3.定时控制
PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定时器指令，为了保证定时精度，定时器的时基本单位又分为几个档次，有0.1s级、0.01s级、0.001s级，也可以按照一定方式进行定时时间的扩展。
PLC定时精度高，定时设定方便、灵活。
4.计数控制
PLC为用户提供的计数器分为普通计数器、可逆计数器（增减计数器）、高速计数器等，用来完成不同用途的计数控制。
当计数器的当前计数值等于计数器的设定值，或在某一数值范围时，发出控制命令。
计数器的计数值可在运行中被读.出，也可以在运行中进行修改。
5.步进控制
PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步进控制功能，在一道工序完成之后，自动进行下一道工序，一个工作周期结束以后，自动进行下一个周期有些PLC还专门设有步进控制指令，使得步进控制更为方便。
6.数据处理
大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能，主要可以完成的数据运算如:
加、减、乘、除、乘方、开方等。
逻辑运算如:
字与、字或、字异或、求反，移位、数据比较和传送及数值的转换等操作。
7.模/数和数/模转换
在过程控制或闭环控制系统中，存在温度、压力、速度、电流、电压等连续变化的物理量（或称模拟量〉。
过去，由于PLC主要完成逻辑运算控制，对于这些模拟量的控制主要靠仪表控制或分布式控制系统（DCS）。
目前，不仅大、中型PLC都具有模拟量处理功能，甚至很多小型PLC也具有模拟量处理功能，而且编程和使用都很方便。
8.通信及联网
目前，绝大多数PLC都具备了通信能力，能够实现PLC与计算机、PLC与PLC之间的通信。
通过这些通信技术使PLC更容易构成工厂自动化（FA）系统。
PLC也可与打印机、监视器等外部设备相连，记录和监视有关数据。
三、性能指标
性能指标是用户评价和选购机型的依据。
目前，市场销售的PLC和我国工业企业中使用的PLC绝大多数是国外生产的产品。
各种机型种类繁多，各个厂家在说明其性能指标时，侧重点也不完全相同。
如何评价一台PLC的档次高低、规模大小、使用场所，至今还没有一个统一的衡量标准。
但是，当用户在进行PLC的选型时，可以参照生产厂商提供的技术指标，从以下几个方面考虑。
'
1.CPU技术指标
CPU技术指标是PLC各项性能指标中最重要的。
在这部分技术指标中，应反映出CPU的类型、用户程序存储器容量、可连接的I/O接口总点数（开关量多少点，模拟量多少路）、指令长度、指令条数、、扫描速度（ms/千字）。
2.I/O模板技术指标
对于开关量输入模板，要反映出输入点数/块，电源类型、工作电压等级，以及com端、输入电路等情况。
对于开关量输出模板，要反映出输出点数/块，电源类型、工作电压等级，以及com端、输出电路等情况。
一般PLC的输出形式有3种：
继电器输出、晶体管输出、双向晶闸管输出，要根据不同的负载性质选择PLC输出电路的形式。
3.编程器及编程软件
反映这部分性能指标有编程器的形式（简易编程器、图形编程器、通用计算机），运行环境（DOS或Windows），编程软件及是否支持高级语言等。
4.通信功能
随着PLC控制功能的不断增强和控制规模的不断增大，使得通信和联网的能力成为衡量现代PLC的重要指标。
与之有关的是通信接口、通信模块、通信协议通信指令等。
PLC的通信可分为两类:
一类是通过专用的通信设备和通信协议，在同一生产厂家的各个PLC之间进行的通信，另一类是通过通用的通信和通信协议，在PLC与上位计算机或其他智能设备之间进行的通信。
5.扩展性
PLC的扩展是指PLC的主机配置扩展模板的能力，它体现在两个方面，一个是I/O（数字量I/O或模拟量I/O）的扩展能力，用于扩展系统的输入/输出点数：
另一个是CPU模板的扩展能力，用于扩展各种智能模板，如温度控制模板、高速计数器模板、闭环控制模板等，实现多个CPU的协调和信息交换。
第三节PLC的编程语言
PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应程序用户编制的需要。
PLC提供的编程语言通常有以下几种:
梯形图、语句表、功能图和功能块图。
1.梯形图（LAD）
梯形图（LADDER）是一种图形编程语言，它是从继电器控制原理图的基础上演变而来的。
PLC的梯形图与继电器控制系统原理图的基本思想是一致的，它沿用继电器的触点（触点在梯形图中又常称为接点）、线圈、串并联等术语和图形符号，同时还增加了一些继电器，接触器控制系统中没有的特殊功能符号。
对于熟悉继电器控制线路的电气技术人员来说，很容易被接受，且不需要学习专门的计算机知识。
因此，在PLC应用中，是最基本的、最普遍的编程语言。
需要说明的是，这种编程方式只能用编程软件通过计算机下载到PLC当中去。
如果使用编程器编程，还需要将梯形图转变为语句表用助记符将程序输入PLC中。
PLC的梯形图虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本质的区别。
（1）PLC的梯形图中的某些元件沿用了"
继电器"
这一名称，例如:
输入继电器、输出继电器、中间继电器等。
但是，这些继电器并不是实际存在的物理继电器，而是"
软继电器"
，也可以说是存储器。
它们当中的每一个都与PLC的用户程序存储器中的数据存储区中的元件映像寄存器的一个具体存储单元相对应。
如果某个存储单元为"
1"
状态，则表示与这个存储单元相对应的那个继电器的"
线圈得电"
。
反之，如果某个存储单元为"
0"
线圈断电"
这样，我们就能根据数据存储区中某个存储单元的状态是"
还是"
判断与之对应的那个继电器的线圈是否"
得电"
（2）PLC梯形图中仍然保留了动合触点和动断触点的名称，这些触点的接通或断开，取决与其线圈是否得电（这是继电器、接触器的最基本的工作原理）。
在梯形图中，当程序扫描到某个继电器的触点时，就去检查其线圈是否"
，即去检查与之对应的那个存储单元的状态是"
如果该触点是动合触点，就取它的原状态，如果该触点是动断触点，就取它的反状态。
（3）PLC梯形图中的各种继电器触点的串并联连接，实质上是将这些基本单元的状态依次取出来，进行"
逻辑与"
、"
逻辑或"
等逻辑运算。
而计算机对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，可在编制程序时无限次使用这些触点。
并且可以根据需要采用动合（常开）和动断（常闭〉的形式。
特别需要注意的是在梯形图|程序中同一个继电器的线圈一般只能使用一次。
（4）如图1-2是典型的梯形示意图，左右两条垂直的线称为母:
线。
母线之间是触点的逻辑连线和线圈的输出。
梯形图的一个关键概念是"
能流"
（POWERFLOW），这只是概念上的"
图1-2中，把左边的母线假想为电源中的"
零线"
如果有"
从左至右流向线圈，则线圈被激励。
"
可以通过被激励（ON）的常开触点和未被激励（OFF）的常闭触点自左向右流，如图1-2中，当A、B、C接点都接通后，线圈M才能接通（被激励），只要其中一个触点不接通，线圈就不会接通;
而X、Y、Z触点中任何一个接通，线圈N就被激励。
要强调指出的是，引入"
的概念，仅仅是为了和继电器接触器控制系统相比较，使我们对梯形图有一个深入的认识，其实"
在梯形图中是不存在的。
有的PLC的梯形图有两根母线，但大部分PLC现在只保留左边的母线了。
在梯形图中，触点代表逻辑"
输入"
条件，如开关、按钮和内部条件等；
线圈通常代表逻辑"
输出"
结果，如灯、电动机接触器、中间继电据等。
（5）在继电器控制线路中，各个并联电路是同时加电压，并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性可能会发生触点竞争现象。
布梯形图中，各个编程元件的动作顺序是按扫描顺序依次执行的，或者说是按串行的方式工作的，在执行梯形图程序时，是自上而下，从左到右，串行扫描，不会发生触点竞争现象。
下面举两个例子说明，表面上看起来完全一样的继电器控制线路图与梯形图，它们产生的效果可能不完全一样，甚至某些作用完全相反。
图1-3及图1-4给出两组结构上完全一样的继电器控制线路与梯形图，但最后的控制结果却不相同，我们先来看图1-3的情况。
图1-3中a是继电器控制线路图，图1-3b是梯形图。
在图1-3a中，当S1工作后，A得电并自保持，且为C得电创造条件。
接着S2动作，使B得电。
B
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