1.2 可编程序控制器概述

1.2.1 可编程序控制器的定义

可编程序控制器（Programmable Controller）原本简称PC，但个人计算机（Personal Computer）也简称PC。为了避免混淆两者，人们把最初用于逻辑控制的可编程序控制器称为Programmable Logic Controller（简称PLC）。本书部分图表由于空间有限，就以PLC作为可编程序控制器的简称。

可编程序控制器的问世只有30多年的历史，但发展极为迅速。为了确定它的性质，国际电工委员会（International Electrical Committee）在1987年颁布的可编程序控制器标准草案中，对可编程序控制器作了如下定义：可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能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。可编程序控制器及其有关的外部设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

上述定义中有3点值得注意：

（1）可编程序控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，能够进行“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”工作，可以认为可编程序控制器具有计算机的基本特征。事实上，可编程序控制器无论从内部构造、功能及工作原理上看都是不折不扣的计算机。

（2）可编程序控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和一般办公环境有较大的区别，可编程序控制器具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了能控制“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”，这些都是个人计算机不可能做到的。但可编程序控制器不是普通的计算机，它是一种工业现场使用的计算机。

（3）可编程序控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。它易于扩展其功能，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。也就是说，可编程序控制器较其以前的工业控制计算机，如单片机工业控制系统，具有更大的灵活性，它可以方便地应用在各种场合，它是一种通用的工业控制计算机。

通过以上定义可知，相对一般意义上的计算机，可编程序控制器并不仅仅具有计算机的内核，它还配置了许多使其适用于工业控制的器件。它实质上是经过一次开发的工业控制用计算机。但是，从另一个角度来说，它是一种通用机，不经过二次开发，它就不能在任何具体的工业设备上使用。不过，自其诞生以来，电气工程技术人员感受最深刻的一点是可编程序控制器二次开发编程十分容易。再加上其体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善、适应性强、安装接线简单等众多优点，可编程序控制器在短短的30多年中获得了突飞猛进的发展，在工业控制中获得了非常广泛的应用。

1.2.2 可编程序控制器的发展史

可编程序控制器是最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。

世界上公认的第一台可编程序控制器是1969年由美国数字设备公司（DEC）研制的。1971年，日本从美国引进这一项技术，并研制出他们国家的第一台可编程序控制器。1973—1974年，德国和法国也研制出了各自的可编程序控制器。1974年，我国开始研制，1977年研制成功了以微处理器MC-14500为核心的可编程序控制器，并开始在工业生产中应用。

世界上可编程序控制器产品按地域，分成以下三大流派。

美国：A-B公司、通用电气公司等。

欧洲：德国的西门子公司。

日本：三菱电机公司。

美国和欧洲地区的可编程序控制器技术是独立研究开发的，产品有明显的差异性；日本的可编程序控制器技术是由美国引进的，两国的可编程序控制器产品性能较为相似。

1.2.3 可编程序控制器的应用领域

可编程序控制器不仅仅在工厂自动化领域（FA），而且在其他工业领域也被广泛使用。可编程序控制器可应用在交通、食品、制造业、娱乐、健康与医疗、建筑与环境、农业与渔业等行业。PLC领域如图1-2所示。

1.制造业

PLC是典型工厂自动化的主干控制设备，制造业领域处处有微型PLC的应用。PLC可应用于自动装配机、传输带、机械手、自动测试装置、元件供给机、成型品取出机、切割机、旋转台等各种机械生产领域，图1-3是PLC在制造业中的应用。

2.娱乐行业

PLC被应用于许多游乐园中的娱乐设施及其他有趣的方面。例如，滑雪场升降机门的控制、人造降雪机、霓虹灯广告、舞台装置（窗帘的升降）、发光喷泉、娱乐场的摇摆椅等，图1-4是PLC在娱乐行业中的应用。

3.健康与医疗行业

PLC也被用于各种保健服务和医疗器械的外围装置中，如医用灭菌装置、医用洗净装置、医用自动床、步行机、取放机械（药物用）、电池驱动轮椅、敬老院的淋浴设备、家用电梯等，图1-5是PLC在健康与医疗行业中的应用。

4.食品行业

PLC在食品行业中的应用可以提高食品生产的高效性和安全性，如自动售货机、比萨饼烤炉、切肉机、洗碗碟机、烤面包机、自动烤炉、制面机等机电装备中的PLC应用，图1-6是PLC在食品行业中的应用。

5.交通行业

PLC也会被应用在汽车和轮船相关的设备中，例如，洗车机、轮胎清洗机、垃圾车、列车座椅调整装置、立体停车库、停车场大门、车辆称重仪、小汽车搬运车辆等一般都是用PLC来控制的。图1-7是PLC在交通行业中的应用。

6.建筑与环境领域

建筑与环境领域经常用到PLC，如空气调节系统、房屋建造用垂直升降机、自动照明系统、自动门、钢筋焊接机、钢筋切割机、窗户清洗机等就是常见的PLC应用例子。图1-8为PLC在建筑和环境领域的应用。

7.零售业

PLC在零售业中的应用也很广泛，例如，纽扣装订机、捆扎机、洗衣店的装袋机、贴标机、工业洗衣机、婚礼用舞台装置、展览会演示装置、餐馆里的通风设备等都应用了PLC，图1-9为由PLC控制的工业洗衣机。