PLC控制器的發(fā)展歷程
PLC（Programmable Logic Controller,可編程序邏輯控制器）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，也是現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要組成部分。
工業(yè)需求催生PLC誕生
二戰(zhàn)后，美國憑借汽車、鋼鐵、飛機等領域的絕對優(yōu)勢成為世界制造業(yè)霸主，1948-1966年期間，美國一直是全球最大的貿(mào)易順差國，在強大的制造業(yè)驅(qū)動下，美國需要更先進的生產(chǎn)工具來推動其制造業(yè)的發(fā)展。
在此背景下，1947年12月23日，美國貝爾實驗室正式地成功演示了第一個基于鍺半導體的具有放大功能的點接觸式晶體管，標志著現(xiàn)代半導體產(chǎn)業(yè)的誕生和信息時代的開啟，為后續(xù)的工業(yè)自動化控制飛速發(fā)展奠定了基礎。
1968年，美國通用汽車公司在對工廠生產(chǎn)線調(diào)整時，發(fā)現(xiàn)繼電器、接觸器控制系統(tǒng)修改難、體積大、噪聲大、維護不方便以及可靠性差，于是提出“通用十條”招標指標，意在取代繼電氣控制裝置。
成立于1957年的DEC公司（美國數(shù)字設備公司），一直專注于開發(fā)小型計算機系統(tǒng)，看到通用汽車的招標要求后，創(chuàng)始人之一奧爾森接標，最終DEC開發(fā)了一套全新的控制系統(tǒng)——PDP-14，用于控制齒輪磨床，這就是世界上第一臺可編程邏輯控制器。
PLC簡史：第三次工業(yè)革命的重要產(chǎn)物
PDP-14本質(zhì)是把DEC最成功的“迷你機”PDP-8增加了工業(yè)I / O接口，由一個控制單元和幾個外部接口盒組成；控制單元包括一個可變大小的ROM,最多包含4k的12位指令；存儲器分為256個字節(jié)；通過擴展最多可以處理256個輸入輸出。
但DEC的PDP-14有一個缺陷，就是修改程序需要把產(chǎn)品發(fā)回DEC公司，整個處理過程耗時一周，導致它運行至1970年后被替換。
PDP-14的誕生，其實只是PLC出現(xiàn)的開胃菜，與DEC同時競標的還有信息儀表公司（3-I）和貝德福德協(xié)會（Bedford Associates），他們也分別推出了相應的產(chǎn)品。
信息儀表公司（3-I）為通用交付的設備為PDQ-II,其最大的優(yōu)勢是能提供高級邏輯運算功能，適用于正離合器生產(chǎn)線的控制。但該產(chǎn)品也存在修改程序不便的缺陷，在GM一直運行到1971年后，被Modicon 084全面替換。
接下來主角誕生了，由Dick Morley和George Schwenk于1964年成立的貝德福德協(xié)會（Bedford Associates）也獲得了通用的原型機測試資格。Dick Morley只因厭倦了重復的機床操作員工作，想要發(fā)明一個集所有功能于一個編輯器的“神器”，于是寫出了自己的梯形圖邏輯。
1968年Bedford成立了第七家控制公司，取名Modicon（莫迪康），其在Dick Morley領導下于1969年成功推出了自己的PLC產(chǎn)品，基于該產(chǎn)品是Modicon的第84個項目，產(chǎn)品取名“Modicon 084”。
084編程相對簡單，用戶插入編程單元，選擇適當?shù)能浖K，然后鍵入梯形圖即可快速進行編程；同時安裝在硬質(zhì)外殼內(nèi)，提高了安全等級，這是DEC的PDP-14、3-I的PDQ-II所無法比擬的，最終在1971年全面替代另兩個競品。
Modicon隨后又于1973年推出“184”、1975年推出“284”、1979年推出工業(yè)通信網(wǎng)絡Modbus、1994年推出Quantum（中文名“昆騰”）系列PLC,最終于1997年被施耐德收購并成為施耐德旗下第4個主要品牌。
而Dick Morley所發(fā)明的“Modicon 084”可編程控制器及后續(xù)產(chǎn)品很快在離散制造業(yè)的控制器中占據(jù)統(tǒng)治地位，還逐漸擴散到流程工業(yè)和間歇制造的批量生產(chǎn)過程，Dick Morley由此被譽為“PLC之父”。
對自己所發(fā)明的PLC產(chǎn)品對工業(yè)的貢獻，Dick Morley曾在采訪中如此比喻：IPod賣的是音樂，奔馳賣的是知名度；而PLC賣的是上市時間，汽車制造商原本要6-9個月的時間才能使新產(chǎn)品上市，用了PLC后就只需要6-9周，這相當于節(jié)省了很大一筆錢！
進入快速發(fā)展期
Dick Morle基于集成電路和電子技術發(fā)展的控制裝置使得電氣控制功能實現(xiàn)程序化，功能越來越強大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴展，這就是第一代可編程序控制器，但當時還不叫PLC,而是叫做PC（Programmable Controller）。
后來隨著個人電腦（也叫PC）的快速發(fā)展，為了反映可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器命名為可編程序邏輯控制器Programmable Logic Controller,即PLC,并將"PLC"作為其產(chǎn)品的注冊商標。
當美國人發(fā)明了PLC之后，其他國家也紛紛跟進，1971年日本成功研制出第一臺PLC產(chǎn)品DCS-8；緊接著1973年德國西門子公司也研制出歐洲第一臺型號為SIMA TICS4的可編程邏輯控制器。
雖然現(xiàn)在的中國在半導體領域很弱，但在上世紀，中國與國際先進國家?guī)缀跬窖芯堪雽w、電子技術，因此在歐美研制出PLC不久后，中國也于1974年研制出第一臺可編程邏輯控制器，并于1977年開始在工業(yè)上進行應用。
從上世紀70年代中后期開始，PLC進入了實用化發(fā)展階段，計算機技術得以全面引入PLC中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能以及極高的性價比，都奠定了其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。
自上世紀80年代初開始，PLC在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用，同時世界上生產(chǎn)PLC的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升，標志著PLC已經(jīng)步入成熟應用階段。至90年代中期，這段時間是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。
在這時期PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力方面也得到了大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
到20世紀末期，工業(yè)發(fā)展大爆發(fā)，誕生了各種各樣的大型機和超小型機、特殊功能單元、各種人機界面單元、通信單元等產(chǎn)品，為更加適應于現(xiàn)代工業(yè)，使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備的配套變得更加容易。
在多年的生產(chǎn)實踐中，PLC已經(jīng)與DCS（集散控制系統(tǒng)）、IPC（工業(yè)計算機技術）三足鼎立，同時還在其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場上占一定的市場份額。近年， IPC和FCS（現(xiàn)場總線技術）發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，仍將是無法取代的存在。
PLC與傳感器的連接
在工業(yè)現(xiàn)場中，壓力、位移、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等各類模擬量傳感器因設計使用的技術方法不一樣而有所不同。傳感器工作配電的方式主要分為兩線制和四線制，其輸出的模擬信號也各有差異，而常見的有0-20mA、4-20mA電流信號和0-75mV、0-5V、1-5V電壓信號。
因此，要把各類傳感器模擬信號成功采集到PLC/DCS/FCS/MCU/FA/PC系統(tǒng)，就要根據(jù)傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能和技術特點進行匹配選型，同時也要考慮到工業(yè)現(xiàn)場傳感器與PLC等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的供電差異及各種EMC干擾的影響，通常把傳感器輸出的模擬信號隔離、放大、轉(zhuǎn)換后送到PLC等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
