简述可编程控制器plc的工作过程（独家揭秘全球第一台PLC）

简述可编程控制器plc的工作过程（独家揭秘全球第一台PLC）图2 1968年6月，招标书发布，定义了第一台PLC是什么，招标书包括仅有四页纸的设计规范书，其中有一条要求是“内存字的长度至少是8位”。Richard Lundy是3-I公司时任项目经理，他回忆说，“Hydra-Matic两个小组之间的竞争相当激动人心。”他这样描述：电路系统部门希望复制现有逻辑图，而计算机部门则希望使用非顺序的编程，和目前正在使用的生产线末端测试系统有点类似，提供一种更具有鲁棒性的指令集，从而可以降低处理时间。每一种方案的优点和局限性随着项目的进展而变得日益清晰。1968年4月，Hydra-Matic一个年轻的工程师Dave Emmett，建议开发一套他称之为“标准机器控制器”的设备。他设想了一种控制器，能够替代当时用于控制机器运行的继电器系统。Emmett当时负责电路系统小组，他设想某种机器能够减少维护费用，改善机器诊断，降低盘台所需空间。据后来为Emmett 工作的

1970年，位于美国密歇根州Ypsilanti的通用汽车公司内，Hydra-Matic传动部门正进行着一场开发第一套可编程逻辑控制器的竞赛。最重要的是获胜者将会成为第一套可编程逻辑控制器（PLC）程序的所有者，而且其成果不仅会影响第一台PLC的设计，而且还将对未来自动控制领域的发展产生革命性的影响。

1 PLC孵化器

作为通用汽车公司最主要的生产技术部门，Hydra-Matic部门能够成为PLC的孵化器，并非偶然。Hydra-Matic部门当时已是闻名全国的技术领导者，它已经安装了一台早期的IBM1800系列电脑：IBM1801。

图1 1968年4月， Dave Emmett建议开发一套他称之为“标准机器控制器”的设备。他设想了一种控制器，能够替代当时用于控制机器运行的继电器系统。 文章所有图片来源：RedViking

第一批PLC的供应商Richard Lundy为我们讲述了一个有趣的故事。当时该部门计算机小组的工程师Ed O'Connell认为，通用汽车公司并没有从IBM公司获得足够技术支持。 “由于那台计算机的原因，导致整条测试生产线停掉了，” Richard Lundy说，“这使得它特别脆弱，Ed对他所获得的技术支持不满意。所以他就打电话给Watson。”这位Watson就是IBM创始人的儿子、IBM公司的CEO Thomas Watson，Jr.。这样，Hydra-Matic部门拥有的IBM系统就获得了更多的技术支持。

2 竞争是创新的动力

1968年4月，Hydra-Matic一个年轻的工程师Dave Emmett，建议开发一套他称之为“标准机器控制器”的设备。他设想了一种控制器，能够替代当时用于控制机器运行的继电器系统。Emmett当时负责电路系统小组，他设想某种机器能够减少维护费用，改善机器诊断，降低盘台所需空间。

据后来为Emmett 工作的Randy Brodzik回忆，Emmett非常清楚他所需要的东西：“Dave说，他的目的就是开发一种技术，能够明显的降低改变机器控制序列所花费的时间。如果使用继电器，首先你得准备所有文件，然后改变接线。这将需要花费数小时的时间。”

几乎在同一时间，Hydra-Matic的另外一个小组，也正在设想着为通用汽车公司开发一种不同的机器控制系统。计算机部门已经聘请信息仪表公司（3-I），来开发一种由计算机控制的装配机器，用于控制正离合器生产线。在这个新的控制系统中，对梯形图逻辑的元素数量没有限制，包括并行处理，而且可以加入复杂的布尔方程运算。

Richard Lundy是3-I公司时任项目经理，他回忆说，“Hydra-Matic两个小组之间的竞争相当激动人心。”他这样描述：电路系统部门希望复制现有逻辑图，而计算机部门则希望使用非顺序的编程，和目前正在使用的生产线末端测试系统有点类似，提供一种更具有鲁棒性的指令集，从而可以降低处理时间。每一种方案的优点和局限性随着项目的进展而变得日益清晰。

图2 1968年6月，招标书发布，定义了第一台PLC是什么，招标书包括仅有四页纸的设计规范书，其中有一条要求是“内存字的长度至少是8位”。

图3 在探索如何响应通用汽车公司 Hydra-Matic的设计需求——什么是PLC时，三个供应商以及Hydra-Matic的支持者之间的竞争非常激烈。在对三个控制器进行为时两年的评估后， 终于在1970年6月3日，完成对设计要素比较文件的定稿。

3 3 个方案 不同的架构

1968年4月和5月，完成了招标书的编制。按照今天的标准，这个招标书无疑是非常简单的。1968年6月，招标书发布，包括仅有4页纸的设计规范书，其中有一条要求是“内存字的长度至少是8位。” Douglas Brant当时负责Hydra-Matic部门设备采购的规范书。他说，在制定规范书的过程中，电路系统部门和计算机部门之间的竞争非常激烈。“我想这应归结为人们的管辖权之争。”

在众多收到招标书的公司中，三个公司最终入围进入评标阶段：美国数字设备公司（DEC），3-I 和一家咨询公司Bedford Associates（Modicon公司的前身）。它们的产品分别为：DEC 公司的PDP-14 3-I 公司的PDQ-II 以及Bedford公司的Modicon 084（Modicon名字源于Modular （模块的）Digital（数字的） Control（控制）三个单词的组合）。

1969年6月，DEC公司的PDP-14被安装实施，用于控制齿轮研磨机。Richard Lundy说，尽管通用汽车公司和DEC公司的关系非常好，但是DEC公司由于对内存故障问题的担心所采取的相应措施，大大影响了PDP-14的竞争力。为了修改DEC程序，“你必须将客户应用程序发给他们，然后他们再将硬接线连接的内存板发还给你。” Lundy说。为了做某些修改，必须将控制器内存从工厂拿走，这一处理方法，最终证明是DEC公司落选的主要原因。

4 强强联合

3-I公司和Hydra-Matic的计算机小组组成了联合体。Lundy透露，在评标阶段，计算机和电路系统小组的竞争进一步升级。对于计算机小组来讲，更高级逻辑运算功能的优势非常明显，因此选择PDQ-II也就自然而然。3-I公司将其方案以及复杂的编程，用于正离合器生产线的控制，运行的非常完美。Lundy说，PDQ-II很快就在计算部门内部出名了，因为它“实在是太快了”。

Emmett及电路系统小组则力挺Modicon 084。计算机小组认为是优势的编程能力， Emmett的团队则认为是缺点。因为Modicon的编程语言与电路系统部门内非常熟悉的继电器梯形图逻辑类似，这样就可以预想，转变过程就会非常顺利，而且培训和支持的费用也比较低。Randy Brodzik回忆道，Emmett持有一种实用的观点，“他认为，为了使新技术获得更广泛的接受，PLC应采用实际中正在应用的设备和功能。”

Modicon 084的另外一个优势是，它是唯一一个安装在硬质外壳内的控制器，提供了其它两个选项所没有的电厂车间层面的保护。

图4 Dave Emmett及电路系统小组则力挺Modicon 084。因为Modicon的编程语言与电路系统小组内非常熟悉的继电器梯形图逻辑类似，这样新产品的推广过程就会非常顺利，而且培训和支持的费用也比较低。

图5 对于计算机小组来讲，更高级逻辑运算功能的优势非常明显，因此选择PDQ-II也就自然而然。3-I公司将其方案以及复杂的编程，用于正离合器生产线的控制，运行的非常完美。

5 PLC的设计比较

在随后两年中，Hydra-Matic对3个控制器进行了评价。1970年6月3日，设计要素比较文件完成最终版本。不出所料，3个供应商及其支持者之间的竞争非常激烈。

Douglas Brant回忆说，并不难想象，PLC将成为一个非常有前景的产品。

“人们认为那是可行的，他们所需要做的就是走进工厂，数数有多少机器，然后统计一个数字，就像国债一样。” Brant说。

Hydra- Matic对设计需求进行比较之后，最终导致DEC公司的PDP-14落败的局限性逐渐暴露出来了。针对有关存储数据的需求，相关文档中指出：“PDP-14不能满足要求，因为它是只读的。” DEC公司也是三个厂家当中唯一一个不提供布线表的程序列表的公司。通过比较，凸显了3-I和Modicon公司的优势：“布线表的程序列表可以加速安装和检修。还可以减少错误。”文件中说。

尽管DEC公司的计算能力比较强，但是它维持闭环控制的方法被证明具有太多的局限性，而且费用较高。

尽管所有三个公司都将其“标准机器控制器”置于工业环境下，但Modicon公司和3-I公司被证明具有更有效的实施。3-I公司在1971年被Allen-Bradley收购。直到今天，Modicon公司采用的继电器梯形图的编程语言，还被PLC生产商广泛使用。