E’ facile intuire come l'utilizzo dei controllori a relè richiedesse l'accettazione implicita di tutta una serie di grossi inconvenienti:

Debugging difficoltosi;soprattutto nei sistemi di una certa complessità (riuscire ad individuare un relè rotto, o mal collegato, all'interno di un enorme circuito contenuto in un armadio di sei metri, può non essere una operazione semplice da fare).

Manutenzioni onerose; legata all'utilizzo di una gran quantità di strumenti elettromeccanici (i relè), sensibili, per loro stessa natura, all'usura ed all'invecchiamento.

Ingombro elevato per quanto in origine i relè fossero considerati dispositivi di ridotte dimensioni, la necessità di controlli sempre più complessi nel campo dell'automazione industriale, ha portato gli impianti di maggiore dimensione a misurarsi con la necessità di realizzare circuiti fisicamente molto grandi.

Consumo elevato l'alimentazione della bobina di eccitazione di un relè comporta consumi non indifferenti.

Tutti questi motivi spinsero la “General Motors”, che negli anni '60 era sicuramente uno dei più grossi utilizzatori d’automazione industriale al mondo (possedeva impianti di grandi dimensioni sparsi un po' per tutti gli Stati Uniti d'America), ad organizzare una gara per la progettazione di un dispositivo che potesse sostituire i quadri a relè nel controllo degli impianti.

Da questa gara vennero fuori diverse idee, ma quella che si affermò maggiormente negli anni '70, fu proprio il PLC: un dispositivo elettronico basato su microprocessore (negli anni '70 i microprocessori erano ancora molto diversi da quelli attuali), con architettura “general  porpose” dedicata al controllo logico sequenziale, progettato per l'uso in ambiente industriale e quindi economico, potente, affidabile, robusto, di ridotta manutenzione, bassi consumi, espandibile, e soprattutto programmabile; in grado cioè di interpretare regole simili a quelle precedentemente viste, in modo da attivare ingressi ed uscite, in funzione della logica implementata dal programma in memoria.

Dicevamo che tra le varie proposte fu scelta l'idea presentata dalla società “Bedford Associates”, che propose una macchina chiamata “Modicon” (Modular Digital Controller), che a tutti gli effetti possiamo considerare il progenitore dei PLC (il Modicon 084 fu il primo PLC ad essere commercializzato e prodotto in larga scala). In sostanza, questa società ebbe l'intuizione di realizzare un nuovo strumento basato su microprocessore, la cui logica di funzionamento ricalcava sostanzialmente quella di un piccolo computer. L'idea di utilizzare un microprocessore non nasceva direttamente dalle specifiche dettate della General Motors, ma fu un'iniziativa autonoma di questa società. Ovviamente ci furono molte altre proposte (tra cui anche sistemi basati su computer, schede elettroniche programmabili attraverso dei pin, ecc), che nel corso degli anni hanno avuto differenti successi (alcune di queste soluzioni sono riuscite ad arrivare anche ai giorni nostri), ma in realtà la maggior parte dei sistemi attualmente utilizzati è o deriva dai PLC.

La successiva evoluzione dei microprocessori ha portato, alla fine degli anni '70, a ritenere che ben presto i PLC sarebbero stati largamente sostituiti con sistemi "custom". Ciò non è avvenuto e difficilmente avverrà in campo industriale; piuttosto i moderni microprocessori sono stati fortemente utilizzati all'interno dei PLC ed hanno contribuito a rendere tali dispositivi sempre più competitivi nel mercato dell'automazione. La difficoltà di trovare in automazione situazioni ripetive, la necessità di personalizzazioni e miglioramenti, imposti dal mercato, rendono poco convenienti soluzioni realizzate “ad hoc”, non solo con sistemi a microprocessore, ma anche con soluzioni “fully custom” basate su dispositivi integrati VLSI.

Tra le specifiche dettate dalla “GM” nel 1968, per il definitivo passaggio dalla logica cablata a quella programmata, possiamo fare una distinzione in base al loro caratteri di attualità, rispetto alle problematiche che caratterizzano l'automazione industriale:

Obsolete (si riferiscono a problematiche ormai risolte dall'avanzamento tecnologico):

Ridurre l'occupazione di spazio ed i consumi, rispetto all'equivalente realizzazione a relè.

Avere una memoria espandibile, capace di memorizzare almeno 4000 istruzioni.

Moderne:

Facilità di programmazione, e “riprogrammazione”, espletabili presso l'utente, con tempi d’interruzione minimi.

Essere in grado di comunicare con un sistema centralizzato di raccolta dati.

Essere competitivo in termini di costo d'acquisto e d’istallazione.

Attuali:

Essere realizzato con tecniche idonee al funzionamento in ambiente industriale.

Essere in grado di garantire facilità e rapidità di manutenzione e riparazione (attraverso d'utilizzo d’indicatori di stato e la realizzazione di un progetto modulare).

Interfacciasi direttamente con i segnali standard presenti negli impianti.

Strutturato in modo da essere facilmente espandibile, a partire da una configurazione minima, fino ad una massima, attraverso  modifiche che richiedono tempi di arresto minimi.

Tra le principali necessità dell'automazione industriale, che mossero l'iniziativa della General Motors prima, e decretarono il successo di mercato dei PLC poi, troviamo:

Affidabilità (in quanto dispositivi anche meccanici, i relè erano soggetti a guasti frequenti).

Espansibilità (necessità di poter aggiornare l'impianto, o modificare la produzione, in modo veloce ed economico).

Semplicità di programmazione. Era necessario che fosse semplice almeno quanto quella di sistemi a relè → facilmente comprensibili ed utilizzabili anche da tecnici esperti d’impianti elettrici (in quegli anni c'erano ancora pochi esperti informatici).

Possibilità di facile migrazione tra dispositivi di produttori diversi. Quest'ultimo aspetto è forse l'unico, che per ragioni di marketing, non è stato ancora risolto completamente (esattamente come un computer basato su una piattaforma IBM non è compatibile con un altro computer basato su piattaforma Apple o Commodore, ecc). Nacquero così tanti tipi di PLC tra di loro non compatibili, che via via portarono alla formazione di due grandi gruppi: quello che fa capo alla “Siemens” (Tedesca); e quello che fa capo alla “Allen – Bradley”(Americana).

In sostanza, quindi, possiamo dire che un PLC è:

Gestione automatica delle periferiche di I/O.

Interfacciamento diretto con periferiche di qualsiasi tipo: motori, robot, e quant'altro può avere un ingresso di tipo elettrico.

Gestione parallela del processo. Almeno all'inizio, si voleva che i PLC andassero ad emulare perfettamente anche il parallelismo messo in atto dai sistemi a relè, dove le diverse regole implementate erano eseguite contemporaneamente (in virtù del fatto che l'elettricità che entra nel circuito da sinistra, non può che attraversare contemporaneamente tutti i circuiti in parallelo). Si decise di utilizzare questo approccio, per consentire ai tecnici che lavoravano sui circuiti a relè, di continuare a lavorare sui PLC esattamente allo stesso modo, senza avere la necessità di un ulteriore addestramento ( questo era lo scopo della General Motors, la quale voleva avere un sistema che fosse più affidabile, ma che allo stesso tempo non richiedesse l'impiego di ingenti risorse economiche; non si voleva andare oltre le spese fisse, necessarie per la sostituzione fisica degli apparati).

Set di istituzioni orientato all'applicazione.

Tecnologia costruttiva di tipo industriale.

I primi microprocessori usati furono gli 8080 della Intel, che avevano una velocità di 1 MHz (estremamente alta per quegli anni). Nel ‘73 nacquero i primi PLC in grado di comunicare tra loro, collegati in rete.

Uno dei limiti più grossi dei PLC del passato, era rappresentato dal fatto che ogni volta che si doveva modificare il programma, era anche necessario riscriverlo da capo! Se si pensa a alle enormi possibilità d’errore in cui si può incorrere nello scrivere 10000 - 20000 righe di codice, si capisce come quest’aspetto fosse una vera e propria iattura.

Un ulteriore innovazione importante, è stata quella dell'introduzione della programmare mediante l'utilizzo di un PC esterno, perché ha ulteriormente semplificato l'utilizzo di questi dispositivi, ed ha portato con sé tutta una serie di facilitazioni; come l'ausilio di strumenti grafici, la possibilità di fare una progettazione assistita da calcolatore, ecc.