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从20世纪60年代开始，人们相继开发了各式各样的控制装置来满足上述要求，如半导体逻辑元件控制装置。半导体逻辑元件是一种由半导体电子器件（各种晶体管、电阻、电容和硅可控整流元件等）组成的自动化元件，它种类很多，如各种逻辑门（与、或、非）、触发器、延时元件、振荡器、开关放大器、电平检测器、接近开关、交流可控硅开关等。用这些元件可按某种控制需要构成相应的无触点逻辑控制系统及控制装置；也可用逻辑元件组成通用的顺序控制装置。常用的一种顺序控制装置利用二极管矩阵来实现输入/输出逻辑关系，只要改变矩阵板上二极管插头的位置就可以改变动作的顺序，即可大大增加控制系统的灵活性。随后由于小型计算机的出现和大规模的生产，以及多机西门子技术的发展，人们也曾试图用小型计算机来实现工业控制的要求，但由于价格昂贵、输入/输出电路的不匹配及编程技术复杂等原因（因为当时计算机的接口技术、编程技术还远远没有达到目前的水平）并未得到推广应用。
（1）编程简单，可在现场修改程序；具有数据通信功能，数据可直接送入管理计算机；
（8）易于系统扩展，在扩展系统时只要很小的改变；
（9）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB以上。
这些要求实际上是提出了将继电器控制系统的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的特点结合起来，将继电接触器控制硬连线逻辑转变为计算机软件逻辑编程的设想。1969年，美国数字设备公司（DEC）根据上述要求研制出世界上台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上应用成功。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），但只是用它取代继电接触器控制，功能于执行继电器逻辑、计时、计数等。可编程序控制器问世后，发展极为迅速。1971年，日本开始生产可编程序控制器；1973年，欧洲开始生产可编程序控制器；到现在，一些的电气制造商几乎都在生产PLC装置，如美国罗克韦尔自动化公司的AB、欧洲的西门子、日本的三菱和OMRON、美国的GE等。PLC已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。
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到20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争趋向激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，其加工的生产线必须随之改变，从而要求对整个控制系统重新配置，1968年，美国通用汽车公司（GM）公开招标，并对控制系统提出如下具体的要求。
早期的可编程序控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成，它采用了一些计算机技术但简化了计算机内部电路，对工业现场环境适应性较好，而且指令系统简单，一般只具有逻辑运算功能。随着微电子技术和集成电路的发展，特别是微处理器和微计算机的迅速发展，在20世纪70年代中期，美、日、德的一些厂家在可编程序控制器中开始更多地引入微机技术，微处理器及其他大规模集成电路芯片成为其核心部分，这使可编程序控制器的性价比产生了新的突破。微处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）等已成为PLC的核心。PLC不仅用逻辑编程取代了硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，而且随着其速度、容量、功能、通信能力等的增强，它已真正成为一种电子计算机工业控制设备。
由于可编程序控制器在不断发展，因此对它下一个确切的定义是困难的。1980年，可编程序控制器问世后，由美国电气制造商协会（NEMA，National Electric Manufacturer Association）对可编程序控制器下过如下的定义：扫描速度和I/O点数。
（1）存储器容量通常用KW或KB、位来表示，这里1KB=1024B。有的PLC以所能存放用户程序的多少衡量。在PLC中，程序指令是按“步”存放的（一条指令往往不止一“步”），一“步”占用一个地址单元，一个地址单元一般占两个字节。例如，一个内存容量为1000步的PLC，可推知其内存为2KB。一般小型机的内存为1KB到几KB，大型机内存为几十KB，甚至可达几十MB。
扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，故单位为ms/KB，有时也以执行一步指令的时间计，如μs/步。目前比较慢的为2.2ms/KB逻辑运算程序，60ms/KB数字运算程序；较快的为1ms/KB逻辑运算程序，10ms/KB数字运算程序；快的为0.75ms/KB逻辑运算程序。
（3）I/O点数指PLC外部输入/输出端子总数，这是PLC重要的一项技术指标。一般小型机在256点以下（无模拟量），中型机在256～2048点之间，（模拟量64～128路），大型机在2048点以上（模拟量128～512路）。
（4）编程语言。不同的PLC编程语言不同，互不兼容，但具有互相转换的可移植性。编程语言的指令条数是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。指令越多，编程功能越强。
此外，PLC内部有许多寄存器用来存放变量、中间结果、数据等，还有许多辅助寄存器可供用户使用，因此寄存器的配置也是衡量PLC功能的一项指标。