1968年,通用汽车(General Motors,GM)的工程师团队在西屋电气论坛上发表了一篇论文,详细阐述了他们在工厂机器可靠性和文件记录方面遇到的问题。其中一位叫Bill Stone的工程师提出了“标准机器控制器”的设计标准。
该标准规定,设计需要在改变模型过程中消除装配线继电器报废带来的昂贵成本以及替换不可靠的机电式继电器。它还需要:
●将静态电路的优势扩展到工厂90%的机器上。
●降低与控制问题相关的设备停机时间。
●易于维护,并根据已有继电器梯形图进行编程。
●为未来的扩展做好准备。它必须是模块化的,以方便替换组件和扩展。
●在有灰尘、水汽、电磁和振动的工业环境中工作。
●除数据压缩功能外,还应包括完整的逻辑功能。
这些规范,连同一个建立原型的建议书,给了如下四家控制器制造商:
●艾伦-布拉德利(密歇根州的信息仪器公司);
●数字设备公司(DEC);
●世纪底特律(Century Detroit);
●贝德福德联合公司(Bedford Associates)。
DEC团队为通用汽车带来了一台“微型计算机”(Mini-Computer),但遭到了拒绝。主要原因之一是缺乏静态存储器。
艾伦-布拉德利是继电器、变阻器和电机控制的主要制造商。尽管这个新想法与它的核心业务之一——机电式继电器形成竞争,但是它们在5个月时间内将制造原型变成了生产单元。第一个样机是程序数据量化器(Program Data Quantizer),即PDQ-Ⅱ,被认为太复杂和难以编写程序,而且体积太大。接下来的样机是可编程矩阵控制器(Programmable Matrix Controller,PMC)。虽然体积变小,也容易编程了,但还是不能满足通用汽车。
按照通用汽车的设计标准,贝德福德联合公司也在致力于设计工作。它的系统是模块化的和坚固耐用的,它不使用中断处理,而是直接映射到内存中。由于这是该公司的第84个项目,他们将这个装置命名为084。该项目组成员包括理查德·莫利、迈克·格林伯格、乔纳斯·兰道、乔治·施文克和汤姆·博伊斯瓦因。在获得资金后,该团队成立了一家名为莫迪康(Modicon)的新公司,这是模块化数字控制器( Mo dular Di gital Con troller)的字母缩写。
Modicon 084坚固,没有开关,没有风扇,完全封闭。理查德·莫利解释说:“没有风扇,外部空气不能进入系统,以免造成污染和腐蚀。在我们的想象中,可编程控制器就在一辆卡车的下面,在户外,在得克萨斯州和阿拉斯加被驱动着。”
“在这种情况下,我们希望它能持续正常工作。另一个要求是,将它放在杆上,服务于公共事业或微波站,而这个公共事业或微波站不受气候影响,也不需要任何维护。”
1969年,贝德福德联合公司和莫迪康公司向通用汽车公司展示了他们的084可编程控制器,并赢得了合同。控制器是由处理器板、存储器和逻辑运算器板三部分组成的,其中的逻辑运算器采用梯形图的形式求解问题。
据莫利说,这个机器最初只有125字的存储器,不需要运行得很快。在接受霍华德·亨德里克斯采访时,他说:
“你可以想象发生了什么!首先,我们瞬间用尽了内存;其次,机器运行速度太慢,无法执行接近继电器响应时间的任何功能。继电器的响应时间约为1/60s,许多装满继电器的柜子形成的拓扑结构转换成代码后明显大于125字。我们把内存扩展到1KB(1024字),然后再扩展到4KB。4KB的存储,经受住了时间的考验。最初,市场销售的内存大小为1KB、2KB、3KB和4KB。3KB是地址受限的4KB版本,因此很容易将字段扩展到4KB。”
与此同时,艾伦-布拉德利又从头做起。到1971年,工程师Odo Struger和Ernst Dummermuth有了一个新的想法,用以改进他们的PMC——可编程矩阵控制器。这就有了后来的Bulletin 1774 PLC,如图1—5所示。艾伦-布拉德利将其命名为“可编程逻辑控制器”(PLC);这个术语后来成了行业标准,而PC是个人计算机的首字母的缩写词。
图1—5 Allen-Bradley Bulletin 1774 PLC
1972年,艾伦-布拉德利还提供了第一台作为编程终端的计算机。20世纪70年代和80年代的其他制造商通常使用带有(或不带有)小屏幕的专用编程终端。输入的指令为三个或四个字母的助记符。随着技术的改进,这些终端在尺寸上缩小为一个手持设备。
到20世纪70年代后期,其他几家公司也进入了PLC市场,包括通用电气、Square D、欧姆龙和西门子。
在1973年,莫迪康对Modicon 184进行改进,推出Modicon 084,后者成为市场的早期领先者。随后莫迪康在1975年推出了284和384型号。984型号于1986年生产,多年来一直是莫迪康的标准。在与AEG Schneider Automation合资的过程中,莫迪康于1994年发布了Quantum系列控制器。1977年,莫迪康被古尔德电子公司(Gould Electronics)收购,后来在1997年被施耐德电气(Schneider Electric)收购,施耐德电气至今(2016年)仍拥有莫迪康。