可编程控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)是一种专为工业环境设计的数字运算电子系统,用于取代传统的继电器控制系统。1969年,美国数据设备公司(DEC)研发了世界上第一台PLC,应美国通用汽车公司(GM)的要求,满足其生产线的灵活性和可靠性需求。这些需求后来被称为“GM 10条”,其中包括编程简便、可靠性高、体积小巧、维护便捷以及与管理计算机的数据交互等功能。
PLC早期主要进行逻辑控制,但随着微电子和计算机技术的发展,它逐渐扩展到数字控制和生产过程控制,成为工业控制的重要组成部分。国际电工委员会(IEC)在1985年的定义中,明确了PLC的特性,即具备存储器来执行各种操作,并通过数字和模拟输入/输出控制工业过程。
相对于传统的继电器逻辑控制,PLC有诸多优势。它的可靠性更高,且逻辑功能强大,体积小巧。PLC可以快速适应需求变化,无需物理更改线路即可修改程序。此外,它还具备网络通信能力,能够处理模拟量,实现复杂的控制功能。
与工业控制计算机(Industrial Control Computer, ICC)相比,PLC在学习曲线、硬件兼容性和软件适用性上各有特点。PLC的编程和操作习惯对熟悉继电器系统的人更为友好,而ICC则依赖于标准微机架构,产品兼容性强,适合实时性强、模型复杂的控制任务。两者都有模块化设计,可灵活扩展,且针对工业环境进行了优化,保证了高可靠性。
PLC的基本结构通常包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、编程设备和其他辅助设备如电源、扩展单元等。CPU负责执行指令、处理数据、响应外部设备,并进行自我诊断和错误处理。存储器分为系统程序和用户程序两部分,前者包含PLC的操作系统,后者由用户编写,实现具体控制逻辑。输入接口接收来自现场的信号,输出接口驱动外部设备如电磁阀和指示灯等。
PLC是现代工业自动化的核心工具之一,它的出现极大地提高了生产效率,简化了系统设计和维护工作,适应了工业生产不断变化的需求。