摘要：
微处理器进入工业控制首先是在机械自动化领域。1969年美国通用汽车公司招标采购微机控制器替代继电器逻辑用在汽车生产线上，这种被称为PLC的具有内 部逻辑运算功能的控制器后来由于其可靠、灵活、小巧而得到大量应用，成为计算机控制的主导产品之一。但到了90年代，由于PC技术的迅猛发展，PC开始向 工业应用发起了猛烈的进攻;也是在这个时候，一些传统用户对PLC的抱怨日渐增多，而通用汽车更是在90年代中期就开始使用IPC(工业PC)代替原来的 PLC，在工业控制界引起了不小的振动。而今，以PC为平台的所谓“软PLC”已被越来越多的人所接受。
1. PLC的特征：
1.1 PLC与PC的硬件结构
PLC与PC都是以微处理器CPU为核心的计算机产品，两者都包括了存储器和I/O设备等，只是由于发展的方面不同，各种硬件出现的形式各不相同，而且对 外的总线结构也不一样。PLC的部件通常是装在密封的机壳内以工业卡件的结构出现，插在生产商专门设计的机笼内，整机为盘装形式出现，各卡件间通过机笼背 板上的针座按厂商的规约通讯。为了扩展其应用的物理范围，PLC往往还在主机笼内增加专用的通讯卡与远程I/O通讯：PC则是以商用起步，其 CPU(CPU座)和管理芯片组焊装在一个母板上，上面插上存储器，母板上的标准(1SA、PCI等)插口可以安装各种接口卡，与支持相同标准的外设通 讯，其通常出现的形式是办公用的桌面放置机箱。但从应用的观点来说控制器的特定硬件结构并不是最重要的，PC和PLC两类设备虽然外形不同，但其典型硬件 结构都是以一个微处理器为核心的，另外还应包括存贮器(只读或读写存贮器)和I/O装置，而这个结构究竟被设计来完成什么任务、效果如何关键取决于所配的 软件体系，软件的不同才是真正的区别所在。在许多工业应用领域，硬件设备必需能够适应各种极端的环境条件。从目前来说这个要求对于IPC和PLC都不成问 题，不论特定方案(PLC型)和通用方案(PC型)都有适应工业控制的硬件产品，而所装软件才是将传统的PC和PLC区别开来，将某些设备定制为商用计算 机或工业控制器。
早期PLC多采用专用的位片机作为CPU，以提高其逻辑运算速度，但这也限制了其在数据处理和运算方面的能力。到了80年代，多位处理器的迅速发展，特别 是速度的极大提高，也使不少PLC厂商开始采用这种高速廉价的主流CPU芯片，如GE的90系列就全面采用了Interl的80x86系列芯片，至此 PLC与PC在硬件组成上的界限已几乎消失;但PLC的这种单纯从芯片上的改进未能全面触及总线结构和软件体系，也就为PC的竞争留下了可趁之机。
1.2 PLC的软件特征
PLC系统的软件包括了编程软件和工作软件两大部分。作为一个OEM产品，早期的PLC的编程软件是在工业控制中继电器等控制元件的基础上开发了多个功能 块，然后在编程中将功能块连成类似于继电器图的梯形图组成控制逻辑，将复杂的计算机编程简化成为非计算机人员可以很快应用的实用工具，极大地方便了用户， 也是其成功的最重要因素之一。这种编程方式被广泛接受，逐步演变成IEC61131—3通用标准。利用编程软件编制的应用程序通过编程器编译后写入存储器 装在PLC上运行，而PLC的工作软件通常是由厂商自行开发的专用系统，基本上是以自诊断、输人数据、用户逻辑库、输出结果、上位机通讯这五步进行的，这 五步的执行时间为一个扫描周期，为了缩短周期，绝大多数PLC厂商都尽可能简化工作程序，减少与外部的交流，这对早期的PLC起到了一定的作用，保证了在 有限的硬件资源的条件下实现扫描周期小于100mS这个“实时执行任务”的要求，但随后出现的问题就是工作程序对外界的其它任务的支持不足。
总的来说PLC作为一个成功的工业控制器产品其软件的特征就是用户程序编制方便、用户程序实时运行、提供与工业I/O的直接(快速)通讯。
1.3 传统PLC的局限性
社会的发展使用户的要求越来越高，机械加工中心和柔性制造系统的出现使原仅以逻辑处理见长的PLC显得有些吃力，再加上企业网络的普及使得传统系统的“自 动化孤岛”现象日益突出。1994年包括GM在内的美国三大汽车厂商联合了波音、宝洁和康明斯等公司成立了一个名为开放制造自动化协会的组织 (OMAC)，在制造自动化领域推广开放化模块式结构的控制器。在OMAC出版的研究报告中对不同厂商提供的专用控制设备作了评价，他们对以PLC为代表 的专用系统的抱怨是：性能有限;厂商确定价格、对外接口不通用、将控制器集成到企业网络中的费用高;各厂产品在编程和运行维护等方面不尽相同，用户需要在 运行和维护方面做特殊的培训;由于只能由原厂提供备件，因此用户不得不花费按照厂商确定的价格财力备齐必要的备件，积压大量资金。更严重的是：由于厂商的 兼并破产或产品升级使得用户原有的产品不再能得到继续的支持。为了解决这类问题，OMAC建议采用开放结构的PC作为控制器。采用开放结构的PC用作机械 设备的控制器用户可以根据自己的需要选用不同厂商的部件构成系统，可以广泛采用市场上的高性能商品软件来极大的提高自动化性能，并且可以向全厂的MIS系 统提供生产数据，因而其性能价格比较低并且维护较为容易。
2. PC的发展
2.1 硬件的发展与进步90年代末，PC已发生了巨大的变化，它的可靠性和计算能力发生了翻天覆地的变化，硬件已彻底标准化而且性能也十分稳定，存储器容量和 CPU速度已增加了数百倍，价格却在不断下降。快速网络将PC和其它设备连接起来并向网络服务器提供各种资源，并且很多商品控制设备都提供与PC相连的多 种方式和接口以及包括编程、监视和监控的相应软件。与此同时，PC产品都已趋于标准化：不同厂商都按同一标准生产扩展硬件(ISA、PCI、SCSI等总 线结构)、并串行接口设备、网络设备、显示接口、输入接口(鼠标、键盘等)等，因而产品可以在系统中“即插即用”，为用户带来了极大的便利。诸如CD— ROM、声卡、语音辨识器、扫描仪、高性能磁带机、打印机等配套的外设和多种晶牌规格的I/O以及其它来源广泛价格低廉的设备越来越多。几乎每半年就有一 代新PC的硬件出现，而PLC硬件的换代往往需要二到三年。
在工业环境中，控制器必需有足够的物理可靠性来适应不同工厂环境。IPC的生产商在产品设计和生产时采用了和PLC同样的结构和技术如：插卡的四点固定、 高强度外壳材料、密封式前面板防止振动、撞击和灰尘进人，并按照工业标准对电气配件作撞击、振动、变温和电子干扰等试验。主机装在特殊设计的工业集成机箱 内，这种密封式的机箱很小，价格便宜，可以适应0一50℃环境，带有内置式工业电源和ISA插口底板。它可以通过LAN网络与任可地方运行的操作员接口或 编程终端进行数据交换。装有CPU和存储器的主板插卡插在背板上，当发生故障和需要升级时很容易更换。由于采取这些措施使得工业IPC在常见的工厂环境下 工作的可以达到和PLC一样的MTBF。
PC在网络互联上比PLC有极大的进步，开放式PLC具备个人计算机网络技术的惊人的创新的能力，速度越来越快、接口设备价格得越来越便宜。传统的PLC 网络只能与个别厂商相联，虽然几乎所有的PLC厂商都提供他们的网络和PC直接相连的网络接口硬件，便速度价格还不尽人意。
2.2 软件开发
由于硬件技术的极大进步，使得有可能在工业控制系统中采用大型商业软件。现代的控制系统不论IPC还是PLC都基于实时操作系统(RTOS)，操作系统将 管理CPU时间的分配、系统存贮器、中断和其它机器运行时的资源。控制系统中使用的操作系统基本上是相似的结构，一些厂商采用自己开发系统而另一些则使用 商业系统。当评价一厂商的控制系统的软件可靠性时，非常重要的是要注意操作系统的稳定性记录，这是控制系统可靠的根本。如果系统软件设计的合理则控制系统 稳定可靠，用户的控制源代码在意外情况下将受到保护。很多厂商采用Intel公司的iRMX操作系统，是一个保护得很好、可靠的操作系统，仅在工业控制领 域就有二百多万个用户。
PC机在商业上的广泛应用使厂商积极地开发易装、易懂、易用的产品，最成功的例子就是微软开发的Windows操作系统，使非技术人员也可以方便地使用计 算机。这些成果也能被PC型控制系统用户所利用。在Windows平台上开发的应用软件，从控制软件到HMI品种繁多、各有所长，可以被全厂的各类人员包 括程序员、操作员、维修工等容易使用，从而提高生产率。PC机作为主流产品保证了软件的相对长期可用，使控制系统平稳升级。
2.3 IPC与PLC的融合
尽管早期开发的PC软件可以方便地进行组态和监控，并且在许多方面比某些专用设备做得更好。但绝大多数用户认为PC只是一个脆弱的装置、而且很容易发生突 出故障，用于工业控制太危险了。
Tele—Denken Resources公司是个与PLC公司合作十多年的PC专家，最早是为AB等PLC公司提供PC平台上的编程和文档管理软件的。到了90年代初，该公司 尝试进人PC控制市场，推出了一个装在PC上的软件包称为软PLC，它的梯形逻辑图在编程和运行上十分类似标准的传统PLC，软PLC在运行操作上十分类 似PLC因而被称为克隆PLC。该公司采用了将PC融入PLC的方式进入市场，逐渐建立起PC作为控制器这个概念，逐步以成功的事例来赢得市场的信任;因 此，软PLC不推出任何新的编程概念而采用传统的梯形图，PC本身也采用PLC的工业卡形式，定位为“开放式PLC”可以直接插在原有的机笼内替代PLC 硬件。它只是目前提供将PC转换为PLC的众多软件中的一个。PC结合了软PLC软件成功地克隆PLC，提供了所有的传统功能并且在性价比上也有很大的提 高，它具有多个编程和通讯接口，可以在运行状态下编程并对I/O在线查找和进行强制，并将程序和组态数据存贮在固态存储器中。
3. I/O的支持
绝大多数传统的PLC<
