PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。
而基于這樣的梯形圖邏輯進行編程，只需要根據現場工廠環境的的生產流程對照編程梯形圖邏輯即可，從而實現控制過程的可編程性。這個可編程邏輯控制器（PLC）雖然是可編程的，但是和現今熱炒的軟件定義還是有一些區別，主要在于可編程邏輯控制器（PLC）的可編程性具有一定的限制條件。即每臺可編程邏輯控制器（PLC）對其進行編程，都需要特定的編程軟件將程序實現之后，通過和可編程邏輯控制器（PLC）通訊來實施最終的控制過程程序的上載。可編程邏輯控制器（PLC）介于傳統硬件設備和軟件定義之間，實現了數據平面的可編程性，但是控制平面并沒有抽離出來實現統一集中控制。
PLC是為了應對機電繼電器復雜的機器控制而開發的。目的是開發更靈活的控制系統，減少機器停機時間，并用這種新設備執行邏輯功能。從PLC開發出來到現在，確實也達到了最初設計和開發的目的。PLC已經在工業自動化領域默默奉獻了有幾十年的歷史，即使在對安全至關重要的應用中，它們也已經實現了對機器進行控制的可靠性。以至于幾乎所有的現代工業自動化的控制器都是由PLC實現，在工業環境下，PLC幾乎無所不能。
工業控制系統發展趨勢
第一次工業革命發生于18世紀到19世紀，通過創造新的制造工藝改進了生產流程從而促進了社會的進步。當時的制造業主要依賴于手工進行商品的生產，而誕生于英國的第一次工業革命改變了這種狀況，使得機器制造業能夠更好地利用水和蒸汽動力促進生產力提升。而這些改進的創新思想和體系在第二次、第三次工業革命中自然也起了很大的作用。正在進行的工業革命是第四次工業革命，也被稱為工業4.0（德國提出）或工業互聯網（美國提出）。工業4.0的基本概念與其他工業革命相同：通過改進業務流程和制造工藝，減少生產時間，降低生產材料成本，減少制造缺陷產品的數量，并通過創造能夠代替人工作的機器來使工業制造更容易。
工業4.0或工業互聯網是正在進行的工業革命的術語。它最初是指制造業的數字化，但實際上也指醫療、物流、石油和天然氣等其他行業的數字化。也指我們經常聽到的有關智能工廠，智能城市或智能設備的概念。工業4.0是關于物聯網（IoT），網絡物理系統（CPS），信息技術（IT）和操作技術（OT）的融合，其中，變革首先從信息技術領域引發，云計算，機器學習和大數據等IT技術引導現代信息企業采用新的業務模式，改進自身業務流程和運營效率，提升企業核心競爭力。而這些IT新技術的發展解決了互聯網企業和傳統企業共同的一個訴求，即解決規模不斷擴張、業務快速變化的挑戰，同時還有效控制成本。在傳統企業中，其他類型的企業愿意通過在早期階段部署新技術來承擔風險，而工業企業可能會更謹慎。由于工業環境的特殊性，工業企業的這個訴求是否能夠借鑒互聯網企業的成功還是一個未知數。為了克服這個門檻，這個行業需要創新，因此類似工業4.0等概念和體系的興起，目的就是為了進行大量的研究、測試和實施這些技術變革引導到工業企業中。
關于實踐的最新進展情況，我們通過分析傳統的自動化金字塔模型來進行說明。傳統的自動化金字塔（圖1）代表了當今工業控制系統領域的一個典型模型。從傳感器到執行器的所有物理設備都處于現場級，用于控制這些現場級物理設備的數據和動作處于第二級，第二級通過使用PLC等物理硬件來控制現場級的物理硬件。第三個級別是一個數據采集和監控級別，允許用戶通過SCADA系統監視和控制他們的工業控制過程。SCADA是數據采集與監視控制系統的縮寫，典型的SCADA架構包括傳統自動化金字塔的前三個級別。MES和ERP系統則在SCADA架構之上。MES代表制造執行系統，它是指實時監控制造數據的系統。MES系統可以跟蹤整個生產過程的貨物情況。企業資源規劃（ERP）系統提供了自動化金字塔的最高級別。ERP系統管理核心業務流程的實時監控，如生產或產品計劃，物料管理和財務情況等。
而基于這樣的梯形圖邏輯進行編程，只需要根據現場工廠環境的的生產流程對照編程梯形圖邏輯即可，從而實現控制過程的可編程性。這個可編程邏輯控制器（PLC）雖然是可編程的，但是和現今熱炒的軟件定義還是有一些區別，主要在于可編程邏輯控制器（PLC）的可編程性具有一定的限制條件。即每臺可編程邏輯控制器（PLC）對其進行編程，都需要特定的編程軟件將程序實現之后，通過和可編程邏輯控制器（PLC）通訊來實施最終的控制過程程序的上載。可編程邏輯控制器（PLC）介于傳統硬件設備和軟件定義之間，實現了數據平面的可編程性，但是控制平面并沒有抽離出來實現統一集中控制。
PLC是為了應對機電繼電器復雜的機器控制而開發的。目的是開發更靈活的控制系統，減少機器停機時間，并用這種新設備執行邏輯功能。從PLC開發出來到現在，確實也達到了最初設計和開發的目的。PLC已經在工業自動化領域默默奉獻了有幾十年的歷史，即使在對安全至關重要的應用中，它們也已經實現了對機器進行控制的可靠性。以至于幾乎所有的現代工業自動化的控制器都是由PLC實現，在工業環境下，PLC幾乎無所不能。
工業控制系統發展趨勢
第一次工業革命發生于18世紀到19世紀，通過創造新的制造工藝改進了生產流程從而促進了社會的進步。當時的制造業主要依賴于手工進行商品的生產，而誕生于英國的第一次工業革命改變了這種狀況，使得機器制造業能夠更好地利用水和蒸汽動力促進生產力提升。而這些改進的創新思想和體系在第二次、第三次工業革命中自然也起了很大的作用。正在進行的工業革命是第四次工業革命，也被稱為工業4.0（德國提出）或工業互聯網（美國提出）。工業4.0的基本概念與其他工業革命相同：通過改進業務流程和制造工藝，減少生產時間，降低生產材料成本，減少制造缺陷產品的數量，并通過創造能夠代替人工作的機器來使工業制造更容易。
工業4.0或工業互聯網是正在進行的工業革命的術語。它最初是指制造業的數字化，但實際上也指醫療、物流、石油和天然氣等其他行業的數字化。也指我們經常聽到的有關智能工廠，智能城市或智能設備的概念。工業4.0是關于物聯網（IoT），網絡物理系統（CPS），信息技術（IT）和操作技術（OT）的融合，其中，變革首先從信息技術領域引發，云計算，機器學習和大數據等IT技術引導現代信息企業采用新的業務模式，改進自身業務流程和運營效率，提升企業核心競爭力。而這些IT新技術的發展解決了互聯網企業和傳統企業共同的一個訴求，即解決規模不斷擴張、業務快速變化的挑戰，同時還有效控制成本。在傳統企業中，其他類型的企業愿意通過在早期階段部署新技術來承擔風險，而工業企業可能會更謹慎。由于工業環境的特殊性，工業企業的這個訴求是否能夠借鑒互聯網企業的成功還是一個未知數。為了克服這個門檻，這個行業需要創新，因此類似工業4.0等概念和體系的興起，目的就是為了進行大量的研究、測試和實施這些技術變革引導到工業企業中。
關于實踐的最新進展情況，我們通過分析傳統的自動化金字塔模型來進行說明。傳統的自動化金字塔（圖1）代表了當今工業控制系統領域的一個典型模型。從傳感器到執行器的所有物理設備都處于現場級，用于控制這些現場級物理設備的數據和動作處于第二級，第二級通過使用PLC等物理硬件來控制現場級的物理硬件。第三個級別是一個數據采集和監控級別，允許用戶通過SCADA系統監視和控制他們的工業控制過程。SCADA是數據采集與監視控制系統的縮寫，典型的SCADA架構包括傳統自動化金字塔的前三個級別。MES和ERP系統則在SCADA架構之上。MES代表制造執行系統，它是指實時監控制造數據的系統。MES系統可以跟蹤整個生產過程的貨物情況。企業資源規劃（ERP）系統提供了自動化金字塔的最高級別。ERP系統管理核心業務流程的實時監控，如生產或產品計劃，物料管理和財務情況等。
圖1--傳統的自動化金字塔
