王文鑫+趙海峰

摘 要：從1969年第一臺PLC（可編程邏輯控制器）誕生之日起，PLC就與工業結下了“不解之緣”。經過近半個世紀的發展，PLC已經成為工業自動化系統最核心的元件。工業4.0時代，智能制造、智能工廠、工業互聯網等這些“高大上”的概念，使PLC發展站在了新的發展起點，同時也面臨著新的挑戰。

關鍵詞：PLC；發展現狀

1 PLC的概念

可編程邏輯控制器是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

美國汽車工業生產技術要求的發展促進了PLC的產生，20世紀60年代，美國通用汽車公司在對工廠生產線調整時，發現繼電器、接觸器控制系統修改難、體積大、噪聲大、維護不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十條”招標指標。

1969年，美國數字化設備公司研制出第一臺可編程控制器（PDP一14），在通用汽車公司的生產線上試用后，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，我國在工業應用領域推廣PLC。 最初的目的是替代機械開關裝置（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的控制和監測。

2 PLC的組成

可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：

1、電源

電源用于將交流電轉換成PLC內部所需的直流電j目前大部分PLC采用開關式穩壓電源供電。

2、中央處理單元（CPU）

中央處理器是PLC的控制中樞，也是PLC的核心部件，其性能決定了PLC的性能。中央處理器由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線、控制總線與存儲器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運行用戶程序，進行邏輯和數學運算，控制整個系統使之協調。

3、存儲器

存儲器是具有記憶功能的半導體電路，它的作用是存放系統程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統程序是控制PLC實現各種功能的程序，由PLC生產廠家編寫，并固化到只讀存儲器（ROM）中，用戶不能訪問。

4、輸入單元

輸入單元是PLC與被控設備相連的輸入接口，是信號進入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。

5、輸出單元

輸出單元也是PLC與被控沒備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設備，即將中央處理器送出的弱電信號轉換成電平信號，驅動被控設備的執行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。

PLC除上述幾部分外，根據機型的不同還有多種外部設備，其作用是幫助編程、實現監控以及網絡通信。常用的外部設備有編程器、打印機、盒式磁帶錄音機、計算機等。

3 PLC的發展現狀

長期以來，plc始終處于工業控制自動化領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制設備提供非常可靠的控制方案，與dcs和工業pc形成了三足鼎立之勢。同時，plc也承受著來自其它技術產品的沖擊，尤其是工業pc所帶來的沖擊。

目前，全世界plc生產廠家約200家，生產300多種產品。國內plc市場仍以國外產品為主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的產品。經過多年的發展，國內plc生產廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品，可以說plc在我國尚未形成制造產業化。在plc應用方面，我國是很活躍的，應用的行業也很廣。專家估計，2000年plc的國內市場銷量為15（20萬套（其中進口占90%左右），約25（35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國plc需求量將達到25萬套左右，約35（45億元人民幣。plc市場也反映了全世界制造業的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照automation research corp的預測，盡管全球經濟下滑，plc市場將會復蘇，估計全球plc市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續略微增長。微型化、網絡化、pc化和開放性是plc未來發展的主要方向。在基于plc自動化的早期，plc體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型plc（小于32 i/o）已經出現，價格只有幾百歐元。隨著軟plc（soft plc）控制組態軟件的進一步完善和發展，安裝有軟plc組態軟件和pc-based控制的市場份額將逐步得到增長。

從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數控系統，到現在已走過了51年的歷程。近10年來，隨著計算機技術的飛速發展，各種不同層次的開放式數控系統應運而生，發展很快。目前正朝著標準化開放體系結構的方向前進。我國數控系統的開發與生產，通過“七五”引進、消化、吸收，“八五”攻關和“九五”產業化，取得了很大的進展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數控開發、生產基地，培養了一批數控人才，初步形成了自己的數控產業，也帶動了機電控制與傳動控制技術的發展。同時，具有中國特色的經濟型數控系統經過這些年來的發展，產品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認可。 國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是：新一代數控系統向pc化和開放式體系結構方向發展；驅動裝置向交流、數字化方向發展；增強通信功能，向網絡化發展；數控系統在控制性能上向智能化發展。

4 總結

PLC可謂是工業自動化控制的常青樹，即使是在工業轉型升級的智能制造年代，或者是工業4.0的時代，它仍然足夠勝任各種控制要求和通信要求。但它早已不再是三、四十年前只能完成邏輯控制、順序控制的繼電邏輯系統的替代物，它已完成了由經典PLC向現代PLC的蛻變。繼承了高性價比、高可靠性、高易用性的特點，再具有了分布式I/O、嵌入式智能和無縫聯接的性能，尤其是在強有力的PLC軟件平臺的支持下，我們完全可以相信PLC將持久不衰地活躍在工業自動化的世界中。

參考文獻

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3.周峰， 王新華， 李劍峰，等. 軟PLC技術的發展現狀及應用前景[J]. 計算機工程與應用， 2004， 40（24）：57-60.

作者簡介

王文鑫（1996-），女，漢族，鄭州大學電氣工程學院自動化專業，2014級學生。