140471-01 本特利

時間：2021-06-17

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PLC簡史：源自52年前的“通用十條”

PLC（Programmable Logic Controller）即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，那么它是怎么誕生的呢？今天我們來捋一捋。

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**優(yōu)勢成為世界制造業(yè)霸主，1948-1966年期間，美國一直是**大的貿易順差國，在強大的制造業(yè)驅動下，美國需要**的生產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**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線調整時，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，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**臺可編程邏輯控制器。

PDP-14本質是把DEC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，多包含4k的12位指令；存儲器分為256個字節(jié)；通過擴展多可以處理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品。

信息儀表公司（3-I）為通用交付的設備為PDQ-II，其大的優(yōu)勢是能提供**邏輯運算功能，適用于正離合器生產線的控制。但該產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“*”，于是寫出了自己的梯形圖邏輯。

1968年Bedford成立了*七家控制公司，取名Modicon（莫迪康），其在Dick Morley**下于1969年成功推出了自己的PLC產品，基于該產品是Modicon的*84個項目，產品取名“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；同時安裝在硬質外殼內，提高了安全等級，這是DEC的PDP-14、3-I的PDQ-II所無法比擬的，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)通信網絡Modbus、1994年推出Quantum（中文名“昆騰”）系列PLC，終于1997年被施耐德收購并成為施耐德旗下*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過程，Dick Morley由此被譽為“PLC之父”。

對自己所發(fā)明的PLC產品對工業(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**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！

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，其概念和內涵也不斷擴展，這就是**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**臺PLC產品DCS-8；緊接著1973年德國西門子公司也研制出歐洲**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**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。高的運算速度、小型體積、可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能以及較高的性價比，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**工業(yè)國家中已獲得廣泛應用，同時世界上生產PLC的國家日益增多，產量日益上升，標志著PLC已經步入成熟應用階段。至90年代中期，這段時間是PLC發(fā)展快的時期，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小型機、特殊功能單元、各種人機界面單元、通信單元等產品，為加適應于現(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加*。

在多年的生產實踐中，PLC已經與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*，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的主要分類及應用

從上世紀90年代開始，PLC就根據(jù)I/O點數(shù)發(fā)展出小、中、大型等多種類型產品，

· 小型PLC：I/O點數(shù)< 256點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下；主要代表產品有美國通用電氣（GE）公司的GE-I型、美國德洲儀器公司的TI100\日本三菱電氣公司的F/F1/F2、日本立石公司（歐姆龍）的C20/C40、德國西門子公司的S7-200、日本東芝公司的EX20/EX40、中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司的SR-20/21等；

· 中型PLC：I/O點數(shù)256～2048點；雙CPU，用戶存儲器容量2～8K，代表產品有德國西門子公司的S7-300、無錫華光的SR-400、德國西門子公司的SU-5/SU-6、日本立石公司的C-500、GE公司的GE-Ⅲ等；

· 大型PLC：I/O點數(shù)> 2048點；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8～16K，代表產品有德國西門子公司的S7-400、GE公司的GE-Ⅳ、立石公司的C-2000、三菱公司的K3等。

目前大型、大型的PLC產品也不少，單機支持300回路和65000點I/O設備也日益得到重視。不過整體看， I/O點數(shù)≤64的PLC銷售額占整體PLC市場總量的47%，64~256點數(shù)PLC占31%，微型、小型PLC占據(jù)市場的**主流，而I/O點數(shù)大于256的中型、大型、大型PLC累計市場容量才22%。

PLC主要應用于紡織、機械、電梯、冶金、電力、石油、**、化工、樓宇建筑、建材、機床、塑料機械、橡膠機械、電子**設備等行業(yè)，而汽車業(yè)是有潛力的PLC行業(yè)之一。

目前**300多品種PLC產品中，應用在汽車上的多，達23%，其后分別為糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。

主要品牌中，西門子、施耐德、羅克韋爾（A-B）、OMRON、三菱、GE等少數(shù)幾家企業(yè)是**的行業(yè)成員，其中羅克韋爾、施耐德、西門子長期把持中國大型PLC市場的強三強，西門子獨占中型PLC市場半壁江山。

而國內的30家PLC生產廠家中，都沒有形成頗具規(guī)模的生產能力和**產品，我國尚未形成PLC制造產業(yè)化；不過已經可以在小型、微型等PLC領域與品牌同臺競技

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