可编程控制器的发展阶段及发展趋势

2.3.2　可编程控制器的发展阶段及发展趋势

1）发展阶段

（1）早期的PLC（20世纪60年代末～70年代中期）

早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器，这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制定时等，它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进，以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器；另外还采取了一些措施以提高其抗干扰的能力；在软件编程上采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式——梯形图。因此早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括：简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言——梯形图一直沿用至今。

（2）中期的PLC（20世纪70年代中期～80年代中后期）

在20世纪70年代，微处理器的出现，使PLC发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU），这样使PLC的功能大大增强，在软件方面除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送通信自诊断等功能；在硬件方面除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块，各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。

（3）近期的PLC（20世纪80年代中后期至今）

进入20世纪80年代中后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下降，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，这样使得PLC软硬件功能发生了巨大变化。

2）发展趋势

（1）向高速度、大容量的方向发展

为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/K步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。

在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。

（2）向超大型、超小型两个方向发展

当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14-336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强大。

小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司的A系列PLC。

（3）大力开发智能模块，加强联网通信能力

为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活，扩大了PLC的应用范围。

加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间的联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制定通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。

（4）增强外部故障的检测与处理能力

根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前两项共20%，故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。

（5）编程语言多样化

在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（如BASIC语言、C语言）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。