两个故事告诉你，PLC从哪里来

可能有朋友会有疑问，这又不是历史课，为什么要讲起源和历史地位呢？正所谓，以史为鉴，可以知兴替。了解PLC的来龙去脉，才能更清晰的明白PLC存在的目的，了解它的重要性，才能学得更有方向性。不过，也请朋友们放心，历史并不枯燥，那都是故事串联起来的。下面跟大家分享两个跟PLC起源有关的故事。

PLC的起源的两个小故事

曾经有一个爱滑雪的工程师，名叫迪克·莫利，他从MIT毕业之后进入一家公司，从事飞行器、导弹与通讯系统的设计工作。平静的迪克认真地做着设计、沉浸其中，虽没人注意，但正是他，永久的改变了整个制造业。

1968年1月1日酩酊大醉之后，迪克灵光乍现写下了人类历史上第一个PLC的蓝图。这个还没命名的东西应有如下特性：没有过程中断；直接映像进入存储器；没有软件处理重复的事务；坚固的设计以便能真正地工作；运行速度慢，当然，莫利先生随后认识到该特性是一个错误；还要有自己的编程语言，值得一提的是，几个月之后，梯形图逻辑就此问世。

后来，迪克就和他的朋友创立了莫迪康公司来完成这个构想。PLC随后诞生了。

PLC的起源的两个小故事

第二个故事：

第三次工业革命的兴起，给了莫利先生的PLC团队一个青史留名的机会。

通用汽车公司发现，每次生产新的车型，整个生产线就要重新折腾一遍，成千上万根电缆都要重新接，不但时间长，还容易出错，出了错还不好找，号称“查找5小时，修理5分钟”。1968年，为了适应汽车型号不断更新的需求，并能在竞争激烈的汽车工业中占有优势，通用汽车公司提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，拟定了10项公开招标的技术要求。包括Modicon084在内的3款产品参与竞争，另外两个品牌分别是，美国数字设备公司的PDP-14和3-I公司的PDQ-II。

通过竞争，Modicon084凭借操编程简单、操作便利、环境适应性强等特点成功获得了通用汽车的控制器研发项目，最后通用从莫迪康采购了100万美元左右的设备，从此PLC开始风行世界。

PLC在第三次工业革命中的地位

再来看看PLC在第三次工业革命中占据了怎样的地位。

事实上，从20世纪四五十年代以来，原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术等领域不断取得重大突破，第三次科技革命随之到来。这期间，一大批新型工业诞生，其中最具划时代意义的是电子计算机的迅速发展和广泛运用，不仅开辟了信息时代，也带来了知识经济。知识经济发达程度的高低更是成为各国综合国力竞争中成败的关键所在。

而电子计算机技术在工业上广泛运用的代表就是PLC， 1969年世界上第一台PLC：Modicon084， 可谓是开启了工业控制的 PLC 时代。PLC集软件编程、芯片技术、自动化技术于一体，堪称完美。在自动化世界上，还没有哪个单一发明能对制造业有如此大的影响。

PLC与DCS的区别

说到PLC，就不得不提DCS，两者如影随形。

这个话题，在工业界已经争论了至少40年，要搞懂他们在争论啥，就一定要弄清楚二者之间的根本差异。很多刚入行的朋友，甚至工作几年的老工程师都不能系统的讲清楚这两者的区别。今天我从历史渊源的角度来谈谈两者的区别，希望对大家的理解有所帮助。

先导入观点：DCS，侧重于系统控制，而PLC，侧重于逻辑控制。这是谁规定的？为什么要这么划分呢？

从起源上说 ：DCS是从模拟量仪表发展起来的，以模拟量为主。PLC是从电气继电器发展起来的，以数字量为主。所以DCS侧重于模拟量系统的整体控制，而PLC侧重于局部的逻辑控制。

再从网络结构上说 ，他们最大的差异还在于通讯，因为DCS通讯网络的通用性让DCS具备很好的扩展性。而PLC搭建好后则很难随意增减，也就很难随意扩展了。

从稳定性上说 ，DCS为双冗余，可实现无忧切换，而双路PLC，成本就会较高。

从发展趋势上说 ，DCS和PLC各有优势，两者分别向对方擅长的行业相互渗透和融合。

综合来说，DCS和PLC是在不同行业应用需求下的产物，在各自擅长领域发挥价值。之所以有区别，主要是在应用需求方面，DCS常常应用在要求高级控制算法的行业，如炼油行业； PLC因为处理速度快，经常用在联锁上，甚至是故障安全系统上。DCS厂家吸收PLC的优点来完善DCS的控制器的性能和稳定性，PLC的厂家吸收DCS组态和网络的优点来是使PLC系统化。

通过以上说明，不难看出：

1、PLC是一种产品，由它可以构成DCS；

2、DCS 是过程控制发展起来的，PLC是继电器—逻辑控制系统发展起来的；

3、PLC 是设备，DCS是系统。DCS主要用于过程自动化，PLC主要用于离散制造业。

因此，也可以简单的认为：DCS是厂站管理层 ，PLC是现场设备层。朋友们，以后记得哦，有人问你DCS和PLC有什么区别的时候不要把他们对立起来哦。

第三次工业革命成就了PLC的历史地位，也成就了PLC的老爹莫利先生，很遗憾PLC之父莫利先生在去年永远离开了我们，但是PLC作为最重要的工业控制产品却会一直延续下去，新一次的工业革命，PLC作为最重要的现场层设备也将再放光芒。

“PLC之父”迪克·莫利先生

PLC的系统构成

世间万物都不是孤立存在的，他们都有一定的共性

前面讲PLC发展历史的时候提到，PLC的产生是为了解决继电器控制的繁琐问题，提供自动控制的水平，进而简化操作人员的工作难度，说到底就是用一套自动控制设备来替代人的部分工作。那么这套控制设备必然是对人的功能进行模仿的，并在这个基础上不断提高精度和效率。因此，我们仔细思考不难发现，PLC控制系统就像一个简单的人一样。有眼睛去发现，有手臂去执行，有大脑去运算。往这方面思考，对PLC系统的集成架构就不难理解了。

纪念PLC之父：1969年开创可编程控制器，50年来屹立工业控制领域

永远怀着创新进取的精神，纪念PLC之父Morley有感。

——彭瑜（上海工业自动化仪表研究院，PLCopen中国组织）

PLC之父Morley

01

被称为PLC之父的美国发明家Dick Morley 于2017年10月逝世，迄今已经两年多了。他在全球工业自动化界赫赫有名，是因为他在1969年开创了面向逻辑控制和顺序控制的可编程控制器，50年来屹立工业控制领域，在离散制造业的控制器中始终占据统治地位，还逐渐扩散到流程工业和间歇制造的批量生产过程。

当然，现在的PLC的功能和性能已经与当初不可同日而语了。由于算力和存贮能力的极大强化，软件技术的极大进步，由于智能制造和工业互联网的急切需要，PLC的创新，不仅仅表现在硬件（例如多核处理器、极高速输入等）、软件（例如面向对象的编程OOP等）以及通信（例如OPC UA等）。

尤其是软硬和通信的结合，前些年开创了将运动控制和经典的PLC控制结合，再加上视觉功能和PLC一体化，开创了适合生产线运用的机械PLC控制器，可以用一套PLC系统协调而同步地控制机器人、机械设备、数控装备和传送带；去年又开创了可编程的工业边缘控制器的新类型。

更值得关注的是PLC的体系架构正面临着颠覆性的创新，下一代的PLC极大可能会是分布式控制节点（DCN）取代现场要求实时控制的PLC，处在本地云端的虚拟PLC承担非实时要求或实时性要求不高的PLC功能，依靠强有力的OPC UA over TSN，构成开放的分布式的新型PLC系统（详见附图）。

从另一个视角看，当下围绕PLC设计、制造、销售、集成和应用的从业人员估计在全世界不下十几万。这一切使工业自动化领域广大的从业人员不由得对Morley表示崇高的敬意和怀念。

图源：德国Belden公司

02

可是很少有人知道他还拥有像软盘和反抱死制动和许多其他技术的专利权。与此同时，他还是一位目光如炬的工业预言家和思想家，他留下的思想遗产之广泛深刻远远超出芸芸众生的想象。

1999年他和Patricia Moody合写了一本书《技术机器— 2020年制造业如何工作》（The Technology Machine—How Manufacturing Will Work in the Year 2020） 。这本书至今在亚马逊网站上仍然有售，大约15美元多一点。

一般人很难想象在21年前两位作者是如何荡漾在科学遐想的技术世界中，而到如今书中所描述的许多技术竟然梦想成真 。

他曾提出自洽的智能体，举的例子就是波士顿的出租汽车司机，他们根本不需要任何形式的集中调度，只要从车上的显示屏中就可以接到生意，就与现在的优步（Uber）类似。

他还建议向劳动者授权和自我管理，好比一种政策扫描仪总在运行和处理。为了响应市场总在变化的条件和状况，要动员劳动者让他们变得敏捷。

他说过：“在我们的业务和制造领域，人力的开发变得很重要。”为此他认为用钱来激励人们将会限制他们的灵活性和成长。

计件生产率指标将与技巧的获得相互补充，就好像跨企业的通信交流那样。在零售业中一个员工的诚实忠诚非常重要，忠诚将是一个可度量的分量。而在技术驱动知识的年代将特别需要知识工人。对于知识工人来讲，新鲜的想法和思路将变为财富。每一个公司总需要努力创新，努力搞出新的推动制造的技术，这就是公司的底线。但是要做到这一点，必须遵循Morley的剧本。

譬如他建议取代为人们做事付钱的老方式，采用为人们所想的事付钱的新方式。如果能这样做，将会给智能的特性一个全新的面貌。

03

在这本书中他做了许许多多的预测和估计，可以说是基本正确，十拿九稳。

下面列举若干例子。

他指出技术将改变我们与自然界的边界和通信交互的方式；的确如此，谁会想到如今刷卡权也会包含某种意图呢？

他预测带宽的需求将呈爆炸式的增长，数据无处不在，无时不有；事情正在如他的预言在推进。

他认为由于对付每一种状态和情况的药物的需求，制药公司的重要性将在世界上居于统治地位；今天新冠病毒在全世界的肆虐，吞噬了数以万计人民的生命，证明了他很有预见。

在21年前他预测未来的岁月智能无处不在，物联网IoT可读/写和传输数据；最近几年来的各种物联网的热潮一浪高过一浪，可见他所言不虚。

他预测过无人驾驶汽车，现在已经有了。

他预言纳米机器人将有助于人体内的疾病诊断和治疗；现在这一方法离实用越来越近了。

他提出糖尿病患者将会用一种扫描仪来检查血糖的高低；现在运用这样的智能传感器在美国已经相当普遍。

他还指出，知识产权将变得越来越重要，有关知识产权的法律和律师已成为不可或缺的事实。诸如此类的预言还有很多，就不一一列举了。

当然他的有些预言有部分的准确性，但并没有百分之百的兑现。譬如他说软件将会逐渐消亡，而嵌入式智能将占统治地位；而如今他指的嵌入式软件和分布式软件的确发展很快，但也并非到了除嵌入式的智能之外，非嵌入式的软件就没有生存的空间这样的地步，大量的非嵌入式软件还依然有其用武之地。

再譬如，他认为有些庞然大物的公司像美国通用汽车GM将出现意外；果不其然Tesla的崛起对其产生一定的冲击，但GM经过调整和适应还是坚持在发展。他还预言由于其技术不够灵活、难以转变，下一个遇到问题的庞然大物公司将是微软。幸亏他预言在先，微软这几年调整了战略，不再全部依赖于Windows，而采取了开放的策略，避免了被颠覆的命运。

结语

今年是2020年了，到年底书中所有的预测和预言，不论是在技术上是成功的还是失败的，只要是当年两位作者明确的想法和好奇的想法，都将见分晓。毫无疑问，Dick Morley在已经过去的二十年里确实是工业技术界的思想领袖。那么，未来的新的十年谁会成为类似的思想领袖人物呢？ 说不定这样的人就可能出现在你的身边。

最后请允许我引用Elon Musk这位同样伟大的发明家的名言：“我不把我的时间花在有关高端概念的空谈上，我把我的时间花在解决工程和制造的问题上。”（“I don’t spend my time pontificating about high-concept things; I spend my time solving engineering and manufacturing problems.”）如果要创新要发明，请切忌空谈，一定务实。

版权提示： 本文为彭瑜教授为“工控百家谈”“工控参考”公众号独家撰文，如需转载，请联系本微信公众号获得授权。

作者简介

彭瑜，教授级高工，上海工业自动化仪表研究院技术顾问，PLCopen中国组织名誉主席，工信部智能制造标准化体系建设工作组专家，国家智能制造标准化协调推进组专家咨询组专家。

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