可編程邏輯控制器（英文：Programmable Logic Controller；簡(jiǎn)稱(chēng)：PLC），是一種采用數(shù)字運(yùn)算操作，面向工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。
PLC的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代末期，源于對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)局限性的突破需求。1968年，通用電氣汽車(chē)公司（GM）提出了研發(fā)新型工業(yè)控制裝置的設(shè)想，以替代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）響應(yīng)GM需求，成功研發(fā)出世界上首臺(tái)型號(hào)為PDP-14的PLC。隨后，日本、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家紛紛跟進(jìn)研發(fā)本國(guó)的PLC產(chǎn)品，至70年代中后期，PLC已在世界范圍內(nèi)初步普及。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1987年正式定義PLC為專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，具備可編程存儲(chǔ)器進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制等功能的電子裝置。至90年代，隨著技術(shù)進(jìn)步，PLC在大規(guī)模控制系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，逐漸具備通信和聯(lián)網(wǎng)功能，并在過(guò)程控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著IEC61131系列標(biāo)準(zhǔn)尤其是IEC61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)的推廣實(shí)施，PLC步入開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)代。PLC由硬件和軟件兩部分組成，硬件一般包括：電源模組、中央處理單元、內(nèi)存、輸入輸出單元和機(jī)架總裝。軟件支持多種編程語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言、低級(jí)語(yǔ)言及機(jī)器語(yǔ)言，工業(yè)上一般采用易于理解的梯形圖進(jìn)行編程。
PLC具有可靠性高抗干擾能力強(qiáng)、功能完善、適用性強(qiáng)、易學(xué)易用、維護(hù)方便容易改造、體積小重量輕的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。未來(lái)PLC將朝向高性能、高速度、大容量、軟PLC的方向發(fā)展。
發(fā)展歷史
產(chǎn)生背景
在PLC誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，起著重要的作用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，繼電器控制系統(tǒng)越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。繼電器控制系統(tǒng)通常是針對(duì)某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝面設(shè)計(jì)，控制功能也局限于邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等一些簡(jiǎn)單的控制，一日動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)、布線、裝配和調(diào)試，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。
1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司（GM）為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷更新的需求，使公司能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車(chē)工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，提出研制一種新型的工業(yè)控制裝置來(lái)取代繼電器控制裝置，并為此擬定了10項(xiàng)公開(kāi)招標(biāo)的技術(shù)要求。
起源與初級(jí)階段
1969年，根據(jù)GM公司的招標(biāo)要求，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上型號(hào)為PDP-14的第一臺(tái)PLC，并在通用汽車(chē)公司自動(dòng)裝配線上試用成功，開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期。
伴隨PLC在工業(yè)控制中的重要地位，日本、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家相繼研制出各自的PLC。1971年，日本從美國(guó)引入了PLC相關(guān)技術(shù)，研制出型號(hào)為DCS-8的PLC；之后1973到1974年間，西德與法國(guó)也研制出屬于自己的PLC。中國(guó)于1974年開(kāi)始研制，于1977年成功研制出以微處理器MCI4500為核心的PLC并展開(kāi)應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期的PLC功能簡(jiǎn)單，主要完成一般的繼電器控制系統(tǒng)功能，即順序邏輯、定時(shí)和計(jì)數(shù)等，編程語(yǔ)言為梯形圖。
從20世紀(jì)70年代中期到80年代初期，由于PLC在取代繼電器控制系統(tǒng)方面的卓越表現(xiàn)，PLC在電氣控制領(lǐng)域開(kāi)始普及應(yīng)用后便得到了飛速的發(fā)展。在這個(gè)階段，PLC在控制功能方面增強(qiáng)了很多，如數(shù)據(jù)處理、模擬量的控制等。
發(fā)展階段
隨著PLC的不斷發(fā)展，1982年，國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectrotechnicalCommittee，IEC）頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，并在1987年的第3版中對(duì)PLC做了如下的定義：PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出。
之前PLC主要是單機(jī)應(yīng)用和小規(guī)模、小系統(tǒng)的應(yīng)用，隨著對(duì)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平、控制性能和控制范圍要求的提高，在大型控制系統(tǒng)（如冶煉、飲料、造紙、煙草、紡織、污水處理等）中，PLC展示出其強(qiáng)大的生命力。在大規(guī)模、多控制器的應(yīng)用中，PLC控制系統(tǒng)開(kāi)始具備通信和聯(lián)網(wǎng)功能，在大型PLC中一般都擴(kuò)展了遵守一定協(xié)議的通信接口。
開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化階段
從20世紀(jì)90年代初期到90年代中期，由于對(duì)模擬量處理功能和網(wǎng)絡(luò)通信功能要求的提高，PLC控制系統(tǒng)在過(guò)程控制領(lǐng)域也開(kāi)始大面積使用。隨著芯片技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到了進(jìn)一步提高。PLC無(wú)論從體積、人機(jī)交互功能、端子接線技術(shù)上，還是從內(nèi)在的性能（速度、存儲(chǔ)容量等）、實(shí)現(xiàn)的功能（運(yùn)動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)和多機(jī)處理等）方面都遠(yuǎn)非過(guò)去的PLC可比。20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直都保持在30%~40%。
雖然80年代就已經(jīng)展開(kāi)PLC的標(biāo)準(zhǔn)，但由于受到各大公司的利益阻撓和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化難度的影響，這項(xiàng)工作開(kāi)展得并不順利。因此，PLC誕生后的近30年時(shí)間內(nèi)，各類(lèi)PLC在通信標(biāo)準(zhǔn)、編程語(yǔ)言等方面都存在不兼容的問(wèn)題，這給工業(yè)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)互換性、互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化都帶來(lái)了極大的不便。隨著PLC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131的逐步完善和實(shí)施，特別是IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言的推廣，PLC真正走入了一個(gè)開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)代。
智能化與網(wǎng)絡(luò)化階段
進(jìn)入21世紀(jì)后，PLC不僅繼續(xù)強(qiáng)化傳統(tǒng)順序控制功能，而且不斷融入智能化元素，如增加專(zhuān)用接口，支持過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和位置控制算法等。同時(shí)，PLC與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了更為深入的網(wǎng)絡(luò)化和信息化。觸摸屏等先進(jìn)人機(jī)交互設(shè)備的廣泛應(yīng)用，提升了系統(tǒng)的可視化和可控性。
PLC的系統(tǒng)構(gòu)成
PLC的硬件系統(tǒng)
PLC的種類(lèi)繁多，功能和指令系統(tǒng)也各不相同，但其結(jié)構(gòu)及工作原理大同小異，通常都是由主機(jī)、輸入/輸出（I/O）接口、電源、編程器、輸入/輸出（I/O）擴(kuò)展接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。
主機(jī)部分
主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過(guò)地址總線、控制總線與存儲(chǔ)器的輸入/輸出接口電路相連。它用以處理和運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量，完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求，進(jìn)行各種內(nèi)部判斷，控制整個(gè)系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類(lèi)，一類(lèi)是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序做編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改:另一類(lèi)是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序、邏輯變量及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。
輸入/輸出（I/O）接口
I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接收輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開(kāi)關(guān)等）的控制信號(hào)。輸入的類(lèi)型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。輸出接口是PLC與被控設(shè)備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號(hào)傳送給被控設(shè)備，即將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備的執(zhí)行元件（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。輸出的類(lèi)型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門(mén)輸出。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)，是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。
電源
電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供DC電源。
編程器
編程器是PLC的一種主要的外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可用于輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過(guò)適配器和專(zhuān)用電纜線將PLC與電腦連接，并利用專(zhuān)用的工具軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。
輸入/輸出（I/O）擴(kuò)展接口
I/O擴(kuò)展接口用于連接擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元和基本單元（即主機(jī)）。
外部設(shè)備接口
外部設(shè)備接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相連，以完成相應(yīng)的操作。
PLC的軟件系統(tǒng)
PLC軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大類(lèi)。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序和用戶指令的解釋程序以及供系統(tǒng)調(diào)用的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)程序等。系統(tǒng)管理程序用以完成機(jī)內(nèi)運(yùn)行相關(guān)時(shí)間分配、存貯空間分配管理及系統(tǒng)自檢等工作。用戶指令的解釋程序用以完成用戶指令變換為機(jī)器碼的工作。用戶程序是用戶為了達(dá)到某種控制目的，PLC廠家提供的編程語(yǔ)言所編寫(xiě)的程序，是一定控制功能的表述。同一臺(tái)PLC用于不同控制目的時(shí)就需要編寫(xiě)不同的用戶程序；當(dāng)用戶程序定入PLC之后，如需改變控制要求，還可以進(jìn)行多次改寫(xiě)。其中，個(gè)人計(jì)算機(jī)程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的軟件主要包括以下幾個(gè)部分。
編程軟件
這是最基本的軟件，允許用戶生成、編輯、儲(chǔ)存、打印梯形圖程序及其他形式的程序。
文件編制軟件
它與系統(tǒng)生成軟件一起，可以給梯形圖中的每一個(gè)觸點(diǎn)和線圈加上注釋?zhuān)赋鏊鼈冊(cè)诔绦蛑械淖饔茫蚪忉屇骋欢纬绦虻墓δ埽钩绦虮阌陂喿x和理解。
數(shù)據(jù)采集和分析軟件
可以從一個(gè)或多個(gè)PLC采集數(shù)據(jù)，并用各種處理方法來(lái)分析這些數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果用統(tǒng)計(jì)圖形式顯示在CRT上。
實(shí)時(shí)操作員接口軟件
提供實(shí)時(shí)操作的人—機(jī)接口裝置，個(gè)人計(jì)算機(jī)被用作系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，通過(guò)CRT告訴操作人員系統(tǒng)的狀況和可能發(fā)生的各種報(bào)警信息，操作員可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入各種控制指令，來(lái)處理系統(tǒng)中所出現(xiàn)的各種問(wèn)題。
仿真軟件
它允許工控機(jī)對(duì)工廠生產(chǎn)過(guò)程和系統(tǒng)仿真，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)有效地檢測(cè)、分析和調(diào)試，也允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者對(duì)所發(fā)生的問(wèn)題加以修改。
工作原理
PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）做周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束:然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。
PLC掃描的一個(gè)周期一般包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。
PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫(xiě)入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入；隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。
PLC在程序執(zhí)行階段：按程序指令存放的先后順序掃描、執(zhí)行每條指令，執(zhí)行的結(jié)果再寫(xiě)入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。
PLC在輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，PLC進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)（如繼電器、晶體管或晶閘管）。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
主要特點(diǎn)
得益于現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)和嚴(yán)謹(jǐn)生產(chǎn)工藝的應(yīng)用，PLC內(nèi)在電路設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，顯著提高了其整體的可靠性。部分配備冗余CPU的PLC，其平均無(wú)故障工作時(shí)間更是得到了大幅延長(zhǎng)。在系統(tǒng)外部電路方面，相較于同等規(guī)模的傳統(tǒng)繼電接觸器系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)的電氣接線和開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)數(shù)量大幅度減少，故障率也因此大幅降低。此外，PLC本身具備硬件故障自我檢測(cè)功能，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，并且通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備的故障自診斷程序，使得包括PLC在內(nèi)的整個(gè)控制系統(tǒng)都具備極高的可靠性保障。
PLC大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，能夠適應(yīng)各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)景。PLC不僅具備強(qiáng)大的邏輯處理能力，還擁有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，適用于各種數(shù)字控制環(huán)境。隨著PLC功能單元的不斷豐富，其在位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。加之PLC通信能力的提升以及人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。
PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。PLC接口容易，編程語(yǔ)言易于工程技術(shù)人員接受；梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。這極大地降低了對(duì)電子電路專(zhuān)業(yè)知識(shí)和計(jì)算機(jī)原理的依賴(lài)，有利于非專(zhuān)業(yè)人士利用PLC進(jìn)行工業(yè)控制操作。
PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)使其維護(hù)也變得容易起來(lái)，而且使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序進(jìn)而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能，尤其適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。
以超小型PLC為例，新近研發(fā)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于其體積小重量輕的特點(diǎn)，PLC易于嵌入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。
PLC分類(lèi)
按點(diǎn)數(shù)分類(lèi)
PLC可分為大型機(jī)、中型機(jī)及小型機(jī)等。
大型機(jī)一般I/O點(diǎn)數(shù)（輸入/輸出端子數(shù))大于2048點(diǎn)，具有多CPU，16位/32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8~16KB；
中型機(jī)一般I/O點(diǎn)數(shù)為256~2048點(diǎn)，單/雙CPU，用戶存儲(chǔ)容量2~8KB；
小型機(jī)一般I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，單CPU，8位或16位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量4KB以下。
按結(jié)構(gòu)分類(lèi)
整體式PLC
整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)，小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱(chēng)主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成，基本單元內(nèi)置CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EEPROM（電可擦編程只讀存儲(chǔ)器）寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等電路，沒(méi)有CPU。基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC還配備特殊功能模塊，如模擬量、位置控制等模塊，使其功能得以擴(kuò)展。
模塊式PLC
模塊式PLC是將PLC各組成部分分別制作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由各種模塊與框架或基板組成。模塊裝在框架或基板的插座上。模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，并且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。
疊裝式PLC
疊裝式PLC是將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，這類(lèi)PLC的CPU、電源、I/O接口等電路是各自獨(dú)立的模塊，在實(shí)際使用時(shí)，可根據(jù)需要靈活配置模塊，用電纜連接。由于各模塊可以一層層地疊裝，所以系統(tǒng)體積可做得更小。
按功能分類(lèi)
PLC可分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。
低檔PLC具有邁輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能，主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)；
中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)；
高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等，高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。
按輸出形式分類(lèi)
繼電器輸出：為有觸點(diǎn)輸出方式，適用于低頻大功率直流或交流負(fù)載；
晶體管輸出：為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，適用于高頻小功率直流負(fù)載；
晶閘管輸出：為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，適用于高速大功率交流負(fù)載。
性能指標(biāo)
PLC主要通過(guò)I/O總點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、編程語(yǔ)言、掃描時(shí)間、內(nèi)部寄存器的種類(lèi)和數(shù)量、通信能力、智能模塊這幾個(gè)模塊來(lái)判斷PLC的性能指標(biāo)。
I/O總點(diǎn)數(shù)
I/O總點(diǎn)數(shù)的作用是衡量PLC中接入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量，PLC的輸入輸出有開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N表示，其中開(kāi)關(guān)量用I/O最大點(diǎn)數(shù)表示，而模擬量用I/O最大通道數(shù)表示。
存儲(chǔ)器容量
存儲(chǔ)器容量是用于衡量可存儲(chǔ)用戶應(yīng)用程序多少的指標(biāo)，通常以字或K字為單位，一般的邏輯操作指令每條占1個(gè)字，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和移位操作等指令占2個(gè)字，而數(shù)據(jù)操作指令占2~4個(gè)字。
掃描時(shí)間
掃描時(shí)間是表示PLC掃描接收到的1000條指令所需要的時(shí)間，通常為10ms左右，小型機(jī)可能大于40ms，掃描時(shí)間越短，PLC運(yùn)行速度越快。
內(nèi)部寄存器的種類(lèi)和數(shù)量
內(nèi)部寄存器的種類(lèi)和數(shù)量可以用來(lái)衡量PLC的硬件功能，它主要用于存放變量的狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還提供大量的輔助寄存如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)寄存器等，以便用戶編程使用。
通信能力
通信能力是指PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送和交換能力，如果是在工廠自動(dòng)化的地方，那工廠所使用的PLC需要具備較強(qiáng)的通信能力，而且PLC不論是大型、中型機(jī)或是有些小型機(jī)，都配有一或兩個(gè)通信端口。
智能模塊
智能模塊是指PLC具有自己的CPU和系統(tǒng)模塊，智能模塊一般作為PLC中央處理單元（CPU）的下位機(jī)，不參與PLC的循環(huán)處理過(guò)程，但接受PLC的指揮，可獨(dú)立完成某些特殊的操作，如常見(jiàn)的位置控制模塊、溫度控制模塊、PID控制模塊、模糊控制模塊等。
支持的編程語(yǔ)言
國(guó)際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-3）有：
應(yīng)用領(lǐng)域
PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為以下幾類(lèi)：
開(kāi)關(guān)量的邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線，如注機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
模擬量控制
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等，都屬于模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的AD和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。
運(yùn)動(dòng)控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械及機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。
過(guò)程控制
過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大、中型PLC都有PID模塊，許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。
數(shù)據(jù)處理
PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算），數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，排序，查表，位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng):也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC具有的通信接口，使通信非常方便。
發(fā)展趨勢(shì)
PLC 的發(fā)展趨勢(shì)有如下幾個(gè)方面：
3.小型化、低成本、簡(jiǎn)單易用。
4.不斷提高編程軟件的功能：編程軟件可以對(duì)PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，在屏幕上可以直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。程序可以下載、存盤(pán)和打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或電話線，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程。
5.適合PLC應(yīng)用的新模塊：隨著科技的發(fā)展，對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)⑻岢龈摺⒏厥獾囊螅虼吮仨氶_(kāi)發(fā)特殊功能模塊來(lái)滿足這些要求。
6.PLC的軟件化與微機(jī)化：已有多家廠商推出了在微機(jī)上運(yùn)行的可實(shí)現(xiàn)PLC功能的軟件包，也稱(chēng)為“軟PLC”。“軟PLC”的性能價(jià)格比比傳統(tǒng)的“硬PLC”更高，是PLC的一個(gè)發(fā)展方向。
參考資料 >
可編程控制器.中國(guó)大百科全書(shū).2024-03-22
探討:智能制造時(shí)代PLC面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇.控制網(wǎng).2024-03-23