第一台PLC的诞生记（一）
再逢双11，又一次被购物车里的商品掏空了工资卡。这几年的网购平台以难以置信的发展速度快速增长，其背后都是信息技术和物流技术的快速发展。在这个工业4.0和智能制造铺天盖地的时代，谁又会在这个技术爆炸式发展的年代成为下一个弄潮儿，无疑制造业会是这次的主战场。
如今的自动化领域，已经不再那么保守和固执，崭新的技术已经开始在这个领域发展。基于TSN的网络实时通讯技术、基于OPC UA的通讯接口技术，以及基于开放式平台的控制技术是现有自动化领域三大发展方向。2019年也是一个比较特殊的年份，在公认的1969年世界上第一台PLC诞生，正好整整40年。然而第一台PLC的诞生不像第一台个人电脑的诞生那样，一群有志青年在自家的车库里捣腾出来的，而是真正的一个企业研究性项目，一次真正的激励竞争，促成了第一台PLC的诞生。
故事发生在上个世纪60年代的美国，那个时代有个非常牛叉的公司叫通用汽车，汽车已经开始在生产线上进行流水化制造，到1967年已经下线1亿辆汽车。在现在的角度来看，汽车生产线是个整车厂都有，而且几个月都能给你造一个出来。但是按当时的技术，大多数人们都不知道啥是电脑，更不用说各种控制器和机器人了。流水线上的控制都是通过一大面的继电器和密密麻麻的导线搭建出来的继电器逻辑控制柜，用于产线上的自动控制。
牛叉的公司一般都会有一个牛叉的部门。位于美国密歇根州Ypsilanti的通用汽车公司内有一个名为Hydra-Matic部门，该部门作为通用汽车公司最主要的生产技术部门，也是当时闻名全国的技术领导部门。该部门每年生产超过200万个变速器。他们设计了长而复杂的传输线用于加工和组装零件。例如一条将生铸件变为成品变速箱的生产线长420英尺，设有58个工作站和329个切削工具。
与大多数汽车行业一样，通用汽车在机械和设备升级方面进行了大量投资，以提高质量和生产率。为了更好地进行生产监控和制造数据处理，该部门在当时就安装了两台早期的IBM1800系列电脑：IBM1801。第一个用于监控的24台测功机的测试台，第二个用于监控的变速箱装配线。（当时IBM只关注大型计算机系统，于此同时还有一家DEC的公司，专门做小型计算机系统）。IBM 1800数据采集和控制系统专为实时数据采集，分析和控制而设计。它采用模块化结构，可以针对个人用户进行量身定制。它具有灵活的过程输入/输出前端并支持内存循环偷窃。磁芯最大内存为65,538，十六位字加上奇偶校验和存储保护位。通过逐字存储保护，机器可以长时间运行，而无需重新启动系统。有大量的实时设备和功能，包括模拟输入，模拟输出，数字输入，数字输出和24级优先级中断。据说IBM1800在诞生起一直到现在，快运行了50多年，还能够运行的非常稳定。（估计GM钱有的是，装备最新的设备来学习的，看人家的技术部门就是不一样。）
这么昂贵的设备虽然能够在Hydra-Matic部门配备起来，但是想用到产线上去是有很多问题。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，经常导致整条测试生产线停掉。（幸好IBM没有给通用太多的支持，不然也没有后面的事情了，PLC的出现会更晚一些。）既然又贵、又大，还不好用，总是有人会出来说话了。
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，整个控制柜内都是继电器，如果他们想修改一下机器控制序列的话，首先需要准备相关的连接线路图纸，并需要从一堆导线中找到要的线路并进行设计和修改，这可能需要花费几小时的时间才能够完成。他设想某种机器能够明显的降低改变机器控制序列所花费的时间，减少维护费用，改善机器诊断，减少盘台所需空间。
几乎在同一时间，Hydra-Matic计算机部门的一个小组，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长期合作的接口电子设备商信息仪表公司（3I）来开发一种由计算机控制的装配机器，用于控制前离合器生产线。
（注：信息仪表公司简称3-I公司，公司不久后被以变阻器，继电器和电机控制而闻名的Allen-Bradley公司收购，而Allen-Bradley在1985被Rockwell International罗克韦尔国际集团囊获其中。2001年，罗克韦尔将Collins航空电子及通讯业务分离，变成了现在著名的罗克韦尔自动化公司。）
一个部门，两个小组，各自都非常清楚自己开发的东西会引领自动化的未来，其中的竞争可想而知。一个是来自于电路系统小组，熟悉现场线路，整天跟逻辑图打交道。一个是计算机部门，每天都在IBM的大型机前敲打着指令代码。由于两组人专业不一样，因此势必在定义项目需求上会有偏重。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，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。
在平衡之后，通用汽车公司在1968年6月，招标书发布，包括仅有4页纸的设计规范书，其中主要的要求如下：
1. 该单元将采用模块化结构，并在工厂环境中受附近高压和振动的影响下正常运行。内置隔离将接受120 VAC的数字信号，并至少提供16个120 VAC，4 A的输出。
2. 使用固态组件，它将有32个输入可扩展到256个，而16个输出可扩展到128个。存储的信息或程序不会由于长达12小时的系统电源故障而改变或丢失。
3. 它很容易编程和重新编程。它将至少有1K的内存可扩展到4K。
4. 它能够处理8个同时计时的功能，其计时范围可在0.1到10秒之间调节。
昭告书一处，比武擂台一摆，各路豪杰纷至沓来。在当时首先获得标书的是四个供应商Allen-Bradley, DEC, 3-I和Century Detroit。后来，Cutler-Hammer, Cincinnati Milling Machine, 和Bedford Associates获得了副本。在这七个小组中，只有DEC，3-I和Bedford Associates三个小组提供了用于评估的原型控制器，从而获得实际项目测试的机会。
然而谁是第一个提供原型机用于现场测试的？谁又在计算和性能上处于绝对优势？最后谁又出乎意料的赢得了整个合同？尽情期待下次分解……
菲村方也 2019-11-17 上海
