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1969年美国的DEC公司研制成功了世界台PLC。1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化，由日本公司研制成功了日本的台 PLC。从70年代初开始，不到三十年时间里，PLC生产发展成了一个的产业，据不统计，现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家，生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂过100家，生产大约二百个品种；日本有60~70家PLC厂商，也生产200多个品种的PLC产品；在欧洲注册的也有几十家，生产几十个品种的PLC产品。
PLC产品的产量、及用量在所有工业控制装置中居，市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来，全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。面对二百多PLC厂家，400多个品种的PLC产品，另人目不暇接、眼花缭乱。这无疑会给广大的PLC用户在选择、开发、使用及学习PLC时造成许多困难。
学通一种PLC，是否能举一反三，一通百通呢？如果说对于单纯的逻辑控制还有一点可能的话，那么随着PLC功能的发展，要想一通百通几乎是不可能了。熟悉西门子S5系列PLC的人都知道，他是采用结构化编程的方法，尽管他也设有梯形图、逻辑图等多种其他编程语言，单少许复杂一点的问题就采用语句表，通过STEP5语言，调用各种功能来实现。然而美国A-B公司的PLC-5系列可编程控制器则与西门子S5系列PLC相去甚远，A-B的PLC-5根本就没有语句表，他所有的程序都要依靠梯形图编制，因而A-B的梯形图与西门子的梯形图在形式、功能及用法上相差很大。
日本的微型小型PLC产品是非常有特色的，他对梯形图、语句表并重，而且配置了包括功能指令在内的功能很强的指令系统。用户常常会发现，同一个应用问题，选用日本的小型PLC产品就能解决，而用欧美产品常要选用中型乃至大型PLC才行。这主要是欧美小型PLC产品指令系统太弱所制。
随着PLC功能的发展，企图学通一种就一通百通显然是不可能的，那么是否要对每种PLC都学习呢？这样做既不现实，也没有必要。追溯PLC的发展历史可以看到，世界上200多家PLC厂商，400多品种的PLC产品大体可以按地域分成三个流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，还有一个流派是日本产品。同一地区的产品相互借鉴的比较多，相互影响比较大，技术参透比较深，面临的主要市场相同，拥护要求接近，这一切就使得同一地域的PLC产品表现出比较多的相似性。
美国PLC技术的形成与欧洲PLC技术的形成是在相互隔离的情况下，自研究开发获得的，因此美国的PLC产品与欧洲的PLC产品常表现出来明显的差异性。日本的PLC技术是由美国引进的，因此日本的产品对美国的产品有一定的继承性。单日本把自己主推产品定位在小型PLC上，因面临的主要市场在亚洲，因此他对美国的PLC技术既有继承，多的是发展。在小型PLC方面，他已是青出于蓝而胜于蓝，日本产品在世界小型PLC市场上占70%的份额。
按照把PLC产品划分成三种流派的思路，从每派中选泽有代表性的几家厂商，再结合他们的产品在我国的用量来决定本书内容的取材。据不统计，我国每年引进的PLC产品在5500万美元左右，其中美国产品约2000万美元，欧洲产品约2500万美元，日本产品约1000万美元。欧美产品以大中型PLC为主基本上是德国西门子公司与美国A-B公司平分秋色。小型PLC主要是日本产品，其中OMRON公司占，而松下电工是后起之秀，大有后来居上之势。
按地域划分PLC产品流派的做法并不很科学，单他有一定的使用，同派PLC产品表现较多的相似性，不同流派PLC产品表现出的明显差异性，这启示我们介绍每派中有代表性的产品，以后与到其他品种时，就比较容易举一反三，触类旁通。
PLC的兴起，是与美国现代工业自动化生产发展的要求密不可分的。
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PLC 源起于1960 年代，当时美国一汽车制造公司，为解决工厂生产线调整时，继电器顺序控制系统之电路修改耗时，平时检修与维护不易等问题。
在可编程逻辑控制器出现之前，汽车制造业中的一般控制、顺序控制以及互锁逻辑控制依靠众多的继电器、定时器以及专门的闭回路控制器来实现。它们体积庞大、有着严重的噪音，不但每年的维护工作要耗费大量的人力物力，而且继电器-接触器系统的排线检修等工作对维护人员的熟练度也有着很高的要求。
针对这些问题，美国通用汽车公司在1968年向社会公开招标，要求设计一种新的系统来替换继电器系统，并提出了的“通用十条”招标指标，即：
1、编程方便，现场可修改程序；
2、维修方便，采用模块化结构；
3、性继电器控制装置；
4、体积小于继电器控制装置；
5、数据可直接送入管理计算机；
6、成本可与继电器控制装置竞争；
7、输入可以是交流115V；
8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；
9、在扩展时，原系统只要很小变；
10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
随后，美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研制成功了台PDP-14控制器，并在汽车自动装配线上使用并获得成功。由于当时系统主要用于顺序控制、职能进行逻辑运算，所以被命名为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。
早期之PLC只具有简易之逻辑开/关(on/off)功能，但比起传统继电器之控制方式，已具有容易修改、安装、诊断与不占空间等优点。
1970 年代初期，PLC引进微处理机技术，使得PLC具有算术运算功能与多位元之数位信号输出/输入功能，并且能直接以阶梯图符号进行程式之编写。这项新技术的使用，在工业界产生了的反响。日本在1971年从美国引进了这项技术，并很快研制成功了自己的DCS-8可编程逻辑控制器，德、法在1973年至1974年间也相继有了自己的该项技术。中国则于1977年研制成功自己的台可编程逻辑控制器，但是使用的微处理器为MC14500。
1970 年代中期，PLC功能加入远距通讯、类比输出输入、NC 伺服控制等技术。
1980 年代以后引进PLC 高速通讯网络功能，同时加入一些特殊输出/输入界面、人机界面、高功能函数指令、资料收集与分析能力等功能。
PLC之功能早已不止当初数位逻辑之运算功能，因此近年来PLC常以可编程控制器(Programmable Controller)简称之。
一般讲，PLC分为箱体式和模组式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模组式PLC，有CPU模组、I/O模组、内存、电源模组、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下：
硬件结构
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是一种具有微处理机的数位电子设备，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。
可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数位类比...等单元所模组化组合成.
处理单元
PLC中的CPU是PLC的，起神经的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程式赋予的功能接收并存贮用户程式和资料，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或资料，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程式存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用电脑一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的资料、控制及状态总线构成，还有周边芯片、总线界面及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程式及资料，是PLC不可缺少的组成单元。
CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。CPU的运算器用于进行数位或逻辑运算，在控制器指挥下工作。
CPU的暂存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。
CPU模组的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模组总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线界面，用于接I/O范本或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模组上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。
PLC的CPU内部包含CU、ALU、暂存器三大部分：
CU：(控制单元-指令) 负责将储存在内存内的程式解码成控制信号，用以决定各单元模组的工作状态，是PLC的指挥部。
ALU：(算数及逻辑运算单元)专门负责做加减乘除的算术运算及AND、OR、NOT逻辑运算
暂存器：CPU内部内存可以暂时存放运算的结果，等待下一次运算。
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内存
PLC内部存放撰写完成编辑的程式指令及资料的地方，通常也可使用RAM或EEPROM等内存卡片方式扩充(但扩充能力得依各厂牌与型号有所不同)。输入/输出单元(IO单元)
PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模组与外界联系的，按I/O点数确定模组规格及数量，I/O模组可多可少，但其大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受大的底板或机架槽数限制。I/O模组集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
输入单元是用来连结撷取输入元件的信号动作并透过内部总线将资料送进内存由CPU处理驱动程式指令部分。PLC输入模组PLC系统的架构和输入模组产品的选择端视需要被监测的输入讯号位准而定。
来自不同类型被监测的传感器与流程控制之变量讯号，可以涵盖从±10mV至±10V的输入讯号范围。
输出单元是用来驱动外部负载的接口，主要原理是由CPU处理以书写在PLC里的程式指令，判断驱动输出单元在进而控制外部负载，如指示灯、电磁接触器、继电器、气(油)压阀等。
PLC输出模组在工业环境中用来控制制动器、气阀及马达等的PLC系统类比输出范围包括±5V、±10V、0V到5V、0V到10V、4到20mA、或0到20mA等。
AD/DA 类比/数位 单元(类比数位转换控制)
AD-类比讯号转数位讯号：主要是把外部微电压微电流以及0与1的资料，透过模组接面接收，再以指令转换运算给程式运用。
DA-数位讯号转类比讯号：主要是把PLC内部数学数值及指令以CPU做运算，并透过模组将数学数值转微电压微电流信号再加以控制外部设备，如变频器、温控器等包含其他具有数位类比收送的接口设备。
通常在使用AD/DA模组时都会去考虑到设备的分辨率，因为分辨率会影响到度，所以我门通常会选用高分辨率的设备使用，并遵照期线性比例做数学运算。
电源模组
有些PLC中的电源，是与CPU模组合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模组的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。
通讯
现在PLC大多具有可扩充通信网络模组的功能，简单的PLC以BUS缆线或RS-232方式通讯连结，较高阶的PLC会采用USB或以太网路方式做通讯连结。它使PLC与PLC 之间、PLC与个人电脑以及其他智慧设备之间能够交换资讯，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信网络功能，它和电脑一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换资讯。
当然，PLC之间的通讯网络是各厂家的，PLC与电脑之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协定靠近，这将使不同机型的PLC之间、PLC与电脑之间可以方便地进行通讯与网络。
PLC的外部设备
外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类
编程设备
有简易编程器和智慧图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。
监控设备
资料监视器和图形监视器。直接监视资料或通过画面监视资料。
存储设备
有存储卡、存储磁带、软碟或只读内存，用于性地存储用户资料，使用户程式不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。
输入输出设备
用于接收信号或输出信号，一般有条码读入器，输入模拟量的电位器，打印机等。
PLC内主要元件
PLC利用内部内存，规划许多顺序控制程式上常会使用到的元件，这些元件包括: 输入继电器、输出继电器、补助继电器、计数器、计时器、资料暂存器等主要元件，各元件功能与使用方法，说明如下：
输入接点(bbbbb)与输出接点(Output)
用于PLC与外部元件之间的状态传送。可连接外部器件，及按钮开关、选择开关、光电开关、数字开关等，使用过大电流将会造成内部接点元件损坏。
PLC输出（Yn）与输入(Xn)之继电器对应至实际输出与输入之接点状态，由PLC内部之记体来记忆，在每回程式执行完毕后，PLC会将运算结果后内存之值（0 或1）反应至输出接点Yn（ON或OFF）；接着扫描输入接点Xn之状态，并新所有输入点内存内之值，以备下一回程式执行使用。
输入点Xn与输出点Yn可当作一虚拟继电器的接点，因此可作常开接点(-| |-)与常闭接点(-|/|-)处理，每个输出点Yn(-( )-)只能使用在程序一次(步进指令STL+RET例外)，但如作为接点，则可在程式设计的程序中无限使用。
以上为三菱PLC标记方式，其中n 代表接点之编号，接点编号方式各厂牌不同，有些PLC采八进制而非惯用之十进制。 内部继电器(M)
PLC内部提供很多补助继电器（通常以M或者R表示），用来取代传统顺序控制中的继电器。传统继电器包括接点与线圈二部份，但实际上PLC是以内存来记忆补助继电器之状态，若线圈被驱动则将1 写入，否则将0 写入。接点之运算则直接读自所对应之内存值（0 或1），其但原理与传统继电器相同，只有持续输出电源或采用自我保持设计，才可保持继电器的ON(1)状态，如果切断PLC的电源，或者对PLC进行复归，内部继电器都将断开OFF，除非是停电保持形态之内部继电器。
补助继电器可分为一般型与停电保持型，差别在系统重新启动或断电后，停电保持型会记忆启动或断电前之状态。
依各厂生产型别，尚可能有网络继电器(B)、步进继电器(S)...等特殊型态。
计数器(Counter)
计数器在程式中被用来计算重复动作的次数。
每一个计数器Cn 有一个位元内存位址代表其接点状态，另有一字符暂存器用来记录目前所计数之大小。
一般PLC的计数器计数方式可分为上数或下数方式，有的计数器则同时具有上数与下数方式。上数指的是由小往大数(如:1,2,3...)，下数指的是由大的往小数(如:9,8,7...)。因此要了解所使用之计数器到底是上数或下数。
一般PLC中的计数器并非真有硬件计数器存在，而是以内存配合软件的模拟方式来完成计数等功能。但有的PLC具有高速计数器，则是以实际的硬件来完成所需的高速计数工作。顺序控制使用一般计数器即可，但若输入讯号为高速脉波，则须改采高速计数器。
有的PLC为避免意外停电后计数器计数值的遗失，也提供部份计数器具有停电后保持计数值与接点状况之功能。
计时器(Timer)
计时器用来计算动作的时间长短。
每一个计时器Tn 有一个内存位址记忆其接点状态，另有一暂存器用来记录目前所计时之次数。每单位计时时间乘上计时次数，代表所计时之时间长短。
一般型计时器按其接点动作方式可分为“启动延迟型”或“断电延迟型”二种
另有一积算型计时器，在输入讯号消失或停电后，计时器内之资料会被保存。因此积算型计器内之资料在每一次重新计时动作前，应先予以归零。
“启动延迟型”计时器:在启动讯号输入后开始计时，等到计时终了才启动计时线圈与接点；
“断电延迟型”计时器:则在启动讯号输入后，除了开始计时，并启动计时线圈与接点，等到计时终了才将计时线圈与接点关闭。
资料暂存器(Data)
资料暂存器（Dn）用来储存字符组之数值或字符资料。
其资料型态使用二进制符号，数据用O与1表示。每个暂存器使用16位元储存，但是如果使用二个资料暂存器，则可处理32位元的数据。
数值存入后其内容会一直保持，直到新数据送入或程式停止运转才归零。
依其功能可分为一般用、停电保持用、特殊用、档案暂存用四种。
一般与停电保持用资料暂存器用来暂存程式中之运算值；特殊用资料暂存器用来控制或监视PLC 内部各项要素；档案暂存资料暂存器用来读入周边装置资料。
PLC是一种监控装置, 为了监视及控制各项机电等设备, 当然与那些设备有相互沟通的方式.
在这些机电设备的世界里, 人类发明了各种形式的讯号, 以作为它们之间的沟通媒介.
目前来说, 人们研发出来的各种侦测如: 温度, 湿度, 压力等自然现象的侦测元件, 都是将所测得的数据转换为线性对应的电流信号, 通常是4~20mA.
PLC接受这样的信号, 就可依据电流的大小而知道侦测器侦得的目前状况.
Pulse(脉冲)信号是一种形式的接点信号. 它的意思是每"达到条件"时, 接点会闭合一次. 例如: 某个转轮式的流量计, 可能被设计成--当它计算出水流累计量达到一度时, 就将输出接点闭合一次.
至于所谓的RS232讯号, 乃是指一种"通讯"的方式(RS232是一种电气规格). 以上所提的各种信号都是电气形式的讯号. 而且每个信号都需要立的线路来作传递.
通讯的方式, 则可以把它当作设备用"交谈"的方式来做沟通. 它们彼此间以一串行的数值信号来组成所要传递的资料, 使得多样化的资料能够借由一组通讯线路来达成.
4~20mA算是通用规格. 另外常见的还有 0~20mA.
另外还有电压式的: 0~5V, 1~5V, 0~10V, 等等.
当然还有以其他形式来表达自然环境中各种"连续性"数值的方式, 像是: 电阻式, 以及其他变化应用.
总之呢, 4~20mA的规格多.
但是, 事实上, 4~20mA的电流信号, 在进入电路板时, 还是会串上一个250或500欧姆的电阻, 而获得一个1~5V或2~10V的电压, 然后再由A/D(类比/数位)转换IC得到一个对应的数值.
这个"5V"或"10V"的原因, 乃是人们研发出来的A/D IC容易且廉价的关系而已. 至于为何以电流的方式较多, 因为4~20mA控制电流不易因传送距离较长而导致讯号衰减。
上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次，其深度和广度将过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。 在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。本文试就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析，指出它们之间的渊源及发展方向。
PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：
1 PLC
（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
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（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
（5）PLC网格既可作为立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。
2 DCS或TDCS
（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术。 内容来自 //www.
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。
（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。
（10）制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB （瑞士）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、（美）等。3 FCS
（1）基本任务是：本质（本征）、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制，取代每台仪器两根线。
（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
（6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
（7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
（8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。
（9）局域网，再可与internet相通。
（10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
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（11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
（12）3类FCS的典型
1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是重要的，典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA；
2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；
3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LON Work、Profibus—FMS。
从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。
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