1.2 可編程序控制器概述

1.2.1 可編程序控制器的定義

可編程序控制器（Programmable Controller）原本簡稱PC，但個人計算機（Personal Computer）也簡稱PC。為了避免混淆兩者，人們把最初用于邏輯控制的可編程序控制器稱為Programmable Logic Controller（簡稱PLC）。本書部分圖表由于空間有限，就以PLC作為可編程序控制器的簡稱。

可編程序控制器的問世只有30多年的歷史，但發展極為迅速。為了確定它的性質，國際電工委員會（International Electrical Committee）在1987年頒布的可編程序控制器標準草案中，對可編程序控制器作了如下定義：可編程序控制器是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、定時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關的外部設備都應按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。

上述定義中有3點值得注意：

（1）可編程序控制器是“數字運算操作的電子裝置”，其中帶有“可以編制程序的存儲器”，能夠進行“邏輯運算、順序運算、定時、計數和算術運算”工作，可以認為可編程序控制器具有計算機的基本特征。事實上，可編程序控制器無論從內部構造、功能及工作原理上看都是不折不扣的計算機。

（2）可編程序控制器是“為工業環境下應用”而設計的計算機。工業環境和一般辦公環境有較大的區別，可編程序控制器具有特殊的構造，使它能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環境下正常工作。為了能控制“機械或生產過程”，它又要能“易于與工業控制系統形成一個整體”，這些都是個人計算機不可能做到的。但可編程序控制器不是普通的計算機，它是一種工業現場使用的計算機。

（3）可編程序控制器能控制“各種類型”的工業設備及生產過程。它易于擴展其功能，它的程序能根據控制對象的不同要求，讓使用者“可以編制程序”。也就是說，可編程序控制器較其以前的工業控制計算機，如單片機工業控制系統，具有更大的靈活性，它可以方便地應用在各種場合，它是一種通用的工業控制計算機。

通過以上定義可知，相對一般意義上的計算機，可編程序控制器并不僅僅具有計算機的內核，它還配置了許多使其適用于工業控制的器件。它實質上是經過一次開發的工業控制用計算機。但是，從另一個角度來說，它是一種通用機，不經過二次開發，它就不能在任何具體的工業設備上使用。不過，自其誕生以來，電氣工程技術人員感受最深刻的一點是可編程序控制器二次開發編程十分容易。再加上其體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強、控制功能完善、適應性強、安裝接線簡單等眾多優點，可編程序控制器在短短的30多年中獲得了突飛猛進的發展，在工業控制中獲得了非常廣泛的應用。

1.2.2 可編程序控制器的發展史

可編程序控制器是最重要、最普及、應用場合最多的工業控制器。與機器人、CAD/CAM并稱為工業生產自動化的三大支柱。

世界上公認的第一臺可編程序控制器是1969年由美國數字設備公司（DEC）研制的。1971年，日本從美國引進這一項技術，并研制出他們國家的第一臺可編程序控制器。1973—1974年，德國和法國也研制出了各自的可編程序控制器。1974年，我國開始研制，1977年研制成功了以微處理器MC-14500為核心的可編程序控制器，并開始在工業生產中應用。

世界上可編程序控制器產品按地域，分成以下三大流派。

美國：A-B公司、通用電氣公司等。

歐洲：德國的西門子公司。

日本：三菱電機公司。

美國和歐洲地區的可編程序控制器技術是獨立研究開發的，產品有明顯的差異性；日本的可編程序控制器技術是由美國引進的，兩國的可編程序控制器產品性能較為相似。

1.2.3 可編程序控制器的應用領域

可編程序控制器不僅僅在工廠自動化領域（FA），而且在其他工業領域也被廣泛使用。可編程序控制器可應用在交通、食品、制造業、娛樂、健康與醫療、建筑與環境、農業與漁業等行業。PLC領域如圖1-2所示。

1.制造業

PLC是典型工廠自動化的主干控制設備，制造業領域處處有微型PLC的應用。PLC可應用于自動裝配機、傳輸帶、機械手、自動測試裝置、元件供給機、成型品取出機、切割機、旋轉臺等各種機械生產領域，圖1-3是PLC在制造業中的應用。

2.娛樂行業

PLC被應用于許多游樂園中的娛樂設施及其他有趣的方面。例如，滑雪場升降機門的控制、人造降雪機、霓虹燈廣告、舞臺裝置（窗簾的升降）、發光噴泉、娛樂場的搖擺椅等，圖1-4是PLC在娛樂行業中的應用。

3.健康與醫療行業

PLC也被用于各種保健服務和醫療器械的外圍裝置中，如醫用滅菌裝置、醫用洗凈裝置、醫用自動床、步行機、取放機械（藥物用）、電池驅動輪椅、敬老院的淋浴設備、家用電梯等，圖1-5是PLC在健康與醫療行業中的應用。

4.食品行業

PLC在食品行業中的應用可以提高食品生產的高效性和安全性，如自動售貨機、比薩餅烤爐、切肉機、洗碗碟機、烤面包機、自動烤爐、制面機等機電裝備中的PLC應用，圖1-6是PLC在食品行業中的應用。

5.交通行業

PLC也會被應用在汽車和輪船相關的設備中，例如，洗車機、輪胎清洗機、垃圾車、列車座椅調整裝置、立體停車庫、停車場大門、車輛稱重儀、小汽車搬運車輛等一般都是用PLC來控制的。圖1-7是PLC在交通行業中的應用。

6.建筑與環境領域

建筑與環境領域經常用到PLC，如空氣調節系統、房屋建造用垂直升降機、自動照明系統、自動門、鋼筋焊接機、鋼筋切割機、窗戶清洗機等就是常見的PLC應用例子。圖1-8為PLC在建筑和環境領域的應用。

7.零售業

PLC在零售業中的應用也很廣泛，例如，紐扣裝訂機、捆扎機、洗衣店的裝袋機、貼標機、工業洗衣機、婚禮用舞臺裝置、展覽會演示裝置、餐館里的通風設備等都應用了PLC，圖1-9為由PLC控制的工業洗衣機。