編程邏輯控制器（PLC）zui初是被設(shè)計(jì)用來(lái)替代那些由成百上千的繼電器、凸輪定時(shí)器、鼓時(shí)序和閉環(huán)控制器組成的硬接線系統(tǒng)的。更新這些基于繼電器的系統(tǒng)，以支持對(duì)受控設(shè)備和過(guò)程的更改和升級(jí)是一個(gè)漫長(zhǎng)且昂貴的過(guò)程。它要求電氣工程師增加元器件，做擴(kuò)展性重新布線。故障排查簡(jiǎn)直是一個(gè)噩夢(mèng)，因?yàn)閿?shù)以千計(jì)的連接、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)和成百上千的元器件都有可能是問(wèn)題的原因。

I/O可以通過(guò)高速雙向串行或者以太網(wǎng)通訊鏈路與主PLC建立有線或者無(wú)線連接。自從20世紀(jì)60年代*臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在執(zhí)行速度、編程方法、功能特性、內(nèi)存容量、通訊和其他方面經(jīng)歷了巨大的改進(jìn)。本文的討論將會(huì)揭示PLC如何以更低的成本、更短的時(shí)間完成更多的功能，這使得現(xiàn)在的PLC在功能方面能夠與可編程自動(dòng)化控制器（PAC）比肩。

越來(lái)越強(qiáng)的I/O容量

通常PLC都有兩種配置：一種是具有固定數(shù)量的內(nèi)置I/O單元的一體式PLC，另外一種是通過(guò)將獨(dú)立的電路板卡插入本地或者遠(yuǎn)程機(jī)架以提供自定義I/O容量的模塊式PLC。這兩種類(lèi)型各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一體式PLC外形小巧，成本較低，但是經(jīng)常發(fā)生性能不足或者I/O不夠的問(wèn)題。但是，新型設(shè)計(jì)正在提升PLC處理器的內(nèi)置功能特性，一體式PLC的能力也得到了提升。

模塊式PLC應(yīng)用范圍更加廣泛，能夠處理更多的I/O端口數(shù)量，但是價(jià)格更加高昂。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)占用更多的機(jī)架空間，新型PLC處理器降低了通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和其他特殊功能板卡對(duì)于機(jī)架空間的需求——實(shí)際上就是為I/O單元提供了更多的空間?，F(xiàn)在的PLC不僅具有內(nèi)置的通訊協(xié)議，而且其協(xié)議也比以前具有更高的開(kāi)放性，支持與來(lái)自于不同供應(yīng)商的多種類(lèi)型的I/O單元相連接。

對(duì)于一體式PLC和模塊式PLC，新型I/O單元能夠通過(guò)高速數(shù)字通訊協(xié)議（主要是以太網(wǎng)）與主PLC處理器直接建立連接，這種能力本質(zhì)上增加了I/O容量。這些遠(yuǎn)程I/O模塊具有各種各樣的配置和外殼，適用于無(wú)機(jī)柜或外殼安裝。

的芯片設(shè)計(jì)在一塊微處理器中集成了多種通訊接口和其他*的功能特性，它可以被作為PLC的CPU使用。這意味著以前為了實(shí)現(xiàn)具有多個(gè)元器件以及一個(gè)或者多個(gè)獨(dú)立機(jī)架安裝的PLC板卡的功能特性，需要單獨(dú)留出印制電路板空間，，而現(xiàn)在由PLC主處理器就能夠提供了。 

更便捷的編程

zui近的PLC能夠提供靈活和*的操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)中集成新設(shè)備和指令集更加容易。例如，現(xiàn)在的供應(yīng)商經(jīng)常在PLC處理器或者特殊功能板卡中使用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）來(lái)完成一些任務(wù)，例如超高速控制和同步。有了FPGA，供應(yīng)商就能夠以低廉的成本快速提供定制功能或者功能。

在設(shè)備驅(qū)動(dòng)層提取PLC處理器，用戶(hù)代碼就能夠與物理層*隔離，PLC類(lèi)型（一體式或者模塊式）或者I/O架構(gòu)（本地、擴(kuò)展或者遠(yuǎn)程）不再是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，開(kāi)發(fā)人員可以*行代碼開(kāi)發(fā)，隨后再選擇目標(biāo)硬件。

編程人員在軟件開(kāi)發(fā)階段不再需要確定目標(biāo)硬件，只需要在所有代碼編寫(xiě)并測(cè)試完成之后選擇*的PLC目標(biāo)平臺(tái)即可。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這種模式使成本降低，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員無(wú)需考慮為性能和I/O容量預(yù)留余量而選擇更貴的PLC，只需要針對(duì)應(yīng)用選擇合適的PLC即可。硬件和軟件工程任務(wù)量也有所降低，因?yàn)橛布こ毯蛙浖こ炭梢愿营?dú)立地進(jìn)行，雖然有些情況下必須考慮相互配合，但是仍舊減少了所需的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

更優(yōu)秀的指令集和地址映射

由于*臺(tái)PLC的設(shè)計(jì)目的是為了取代基于繼電器的系統(tǒng)，所以它采用梯形圖進(jìn)行編程，與繼電器電氣圖在外觀上很類(lèi)似。編程需要使用的編程終端設(shè)備，PLC的內(nèi)存容量也很有限。隨著20世紀(jì)80年代PC的出現(xiàn)，編程軟件發(fā)展為DOS然后是Windows，但是仍舊具有局限性。

現(xiàn)在，新型操作系統(tǒng)和指令集使用戶(hù)創(chuàng)建程序的過(guò)程更加容易，節(jié)省了時(shí)間，減少了故障。使用標(biāo)準(zhǔn)指令，程序員現(xiàn)在經(jīng)常使用2到3條指令就能夠完成以前需要很多行代碼才能完成的功能。這種將代碼打包形成更高級(jí)別指令的方式不僅僅簡(jiǎn)化和加速了編程過(guò)程，還提升了程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度，其他人理解軟件程序更加容易。

有了諸如功能模塊之類(lèi)的更高級(jí)的指令，用戶(hù)創(chuàng)建自己的子程序也更加容易，此項(xiàng)功能對(duì)于很多應(yīng)用尤為重要?？梢灾貜?fù)使用的子程序使邏輯開(kāi)發(fā)更加高效，程序開(kāi)發(fā)本身也更加面向?qū)ο蠡?，這是一種借鑒現(xiàn)有成果提高編碼的常用技術(shù)。

新型PLC的另一項(xiàng)*之處在于地址映射。說(shuō)得明白一點(diǎn)，就是不同的內(nèi)存映射以前需要將整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和十六進(jìn)制（HEX）數(shù)映射到一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中，而新型PLC為整數(shù)、浮點(diǎn)和HEX數(shù)提供了獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)，這種方式簡(jiǎn)化了地址映射過(guò)程并且還帶來(lái)了其他好處。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)式新型PLC經(jīng)常包含的一種功能，這種功能允許zui終用戶(hù)將多個(gè)內(nèi)存地址編組管理。如果這些內(nèi)存地址具有相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，就可以使用數(shù)組尋址。但是如果一個(gè)編組中包含了不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，就需要使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能了。

例如，一個(gè)PID循環(huán)可以被定義為“Tank1”，循環(huán)中的每一個(gè)參數(shù)都可以將這個(gè)識(shí)別代碼與其他后綴搭配使用，例如對(duì)PID循環(huán)的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，可以在PLC和HMI編程中使用“Tank1.PV”。類(lèi)似的，“Tank1.SP”也可以用來(lái)表示PID循環(huán)的設(shè)定點(diǎn)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能使用戶(hù)程序開(kāi)發(fā)和維護(hù)的過(guò)程更加方便，因?yàn)樽R(shí)別代碼可以使用實(shí)際的名稱(chēng)，而不是晦澀難懂的系統(tǒng)命名。

高速處理和高速I(mǎi)/O模塊

更高的CPU速度提供更優(yōu)的性能，縮短了任務(wù)執(zhí)行時(shí)間。對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用來(lái)說(shuō)這種能力尤為重要，而且高速I(mǎi)/O模塊也應(yīng)運(yùn)而生，一些以前需要使用運(yùn)動(dòng)控制器的功能如今使用PLC也能夠?qū)崿F(xiàn)了。

或許PLC性能的zui大提升就在于過(guò)程控制領(lǐng)域。老式的PLC只能操控相對(duì)較少數(shù)量的PID循環(huán)，而新型PLC能夠操控?cái)?shù)以千計(jì)的此類(lèi)循環(huán)。通常這意味著無(wú)需使用外部單循環(huán)控制器，節(jié)省了成本和機(jī)柜空間，整個(gè)控制系統(tǒng)也*地簡(jiǎn)化了。

更高的處理速度也使PLC的CPU能夠支持內(nèi)置的以太網(wǎng)連接和自定義通訊協(xié)議功能，而這以前需要使用獨(dú)立的模塊和機(jī)架空間才能夠?qū)崿F(xiàn)。

PLC還是PAC?

大體上講，PLC和PAC能夠提供相同的功能特性，而且新型的PLC所具有的優(yōu)秀性能和功能特性使PLC和PAC之間的抉擇愈發(fā)困難。判斷一個(gè)控制器是一臺(tái)PLC還是一臺(tái)PAC很困難，因?yàn)樵谧詣?dòng)化行業(yè)中這兩者已不存在明顯的劃分。

一般來(lái)說(shuō)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，PAC在網(wǎng)絡(luò)、擴(kuò)展性和用戶(hù)選件上提供了更多選擇。PAC的采購(gòu)成本和編程軟件價(jià)格也更高一點(diǎn)，相比之下，PLC的采購(gòu)價(jià)格中通常已經(jīng)包含了編程軟件的價(jià)格。

在以前的討論中，PLC編程通常都是用一種叫做梯形圖邏輯的，與繼電器電氣圖類(lèi)似的圖形編程語(yǔ)言。新型PLC和PAC的控制程序通常使用符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言的軟件工具，可提供更多的編程選擇，便于在工廠或者整個(gè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)程序代碼的標(biāo)準(zhǔn)化。

PLC自從20世紀(jì)60年代面世以來(lái)經(jīng)歷了巨大的發(fā)展控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，編程終端和晦澀局限的指令集的年代已經(jīng)一去不返了。今天的PLC需要更少的機(jī)柜空間，提供更簡(jiǎn)便的編程方式，具有超快的執(zhí)行速度，使其適用于更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

新型PLC架構(gòu)通過(guò)采用硬件抽象技術(shù)使編程更加靈活，改進(jìn)的指令集和更加明確的地址映射幫助開(kāi)發(fā)人員縮短程序編寫(xiě)時(shí)間，提升功能特性，而且對(duì)程序進(jìn)行改動(dòng)也更簡(jiǎn)單易行。

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