PLC硬件和軟件的發(fā)展，從系統(tǒng)上講是實現(xiàn)小型化、高速化，以及將信息技術滲入PLC;從硬件上講是，采用32位RISC的MPU、專用的LSI和多CPU;從軟件上講則是，采用與國際標準IEC 61131-3相對應的日本工業(yè)標準JIS B 3503。

小型化 由于日本電子工業(yè)尤以器件、電路板等硬件見長，所以在PLC系統(tǒng)上實現(xiàn)小型化，可以說最早就是起源于日本，又由他們來推動，并一直樂此不疲、貫徹至今的。小型化的好處是：節(jié)省空間、安裝靈活、降低成本。

現(xiàn)今日本主要PLC廠商生產(chǎn)的模塊式中、大型PLC，其典型的外形尺寸要比他們在前一代的同類產(chǎn)品的安裝空間要小50-60%。例如三菱電機的小Q系列就比AnS系列的安裝空間減少60%。要做到這一點，首先需要開發(fā)大規(guī)模的專用集成電路芯片(ASIC)來減少芯片的個數(shù)，并采用球柵陣列(BGA)以保證在同樣封裝尺寸下能提供足夠多的針腳數(shù)。例如，某CPU模塊原來用了約700個元器件，通過開發(fā)了12種大規(guī)模的ASIC(采用BG352的針腳封裝)和調(diào)整功能，減少了顯示用的LED和開關等措施，使元器件減少了一半左右。其次，為減少接插件在印刷電路板上所占的空間，要求接插件的針腳間隔足夠小。再次，隨著微細加工技術的發(fā)展，印刷電路板上的接線布局可實現(xiàn)高密度化、多層化和薄型化，大大提高了元器件的安裝率。例如某CPU模塊采用了1毫米厚的基板制成8層電路板。由于采取了以上這些措施，使CPU模塊由3塊印刷電路板變?yōu)?塊，體積減少了70%，小型化得以較完美地實現(xiàn)。隨著小型化又產(chǎn)生了如何解決小空間的散熱設計問題：一是要根據(jù)熱分析仿真來確定元器件的布置安排;二是主要元器件的電源電壓采用3.3V，達到低功耗的目的;三是考慮了通過安裝模塊的基板，使模塊所產(chǎn)生的熱量能得到良好散熱的機械結構。

高速化 所謂高速化應該包括：運算速度的高速化;與外部設備的數(shù)據(jù)交換速度高速化，如I/O刷新和網(wǎng)絡刷新等;編程設備服務處理的高速化;外部設備的高速響應。

運算速度高速化也是日本PLC系統(tǒng)追求的一個重要目標。由于目前PLC的CPU模塊競相采用32位RISC芯片，運算速度大為提高。一般基本指令的執(zhí)行速度均達到數(shù)十個納秒(ns)，如三菱電機的Q02HCPU其輸入指令的執(zhí)行時間為34ns，富士電機MICREX-SX系列SPH300達20ns，橫河電機的FA-M3系列的F3SP59-7S其輸入指令的執(zhí)行時間為17.5ns。僅看一種指令的執(zhí)行時間并不能完整地說明問題。日本電機工業(yè)會(日本電機工業(yè)的行業(yè)協(xié)會)JEMA一直倡導用PCmix值(即PLC的處理時間性能表示指標，用1微秒執(zhí)行的基本指令和數(shù)據(jù)處理指令的平均次數(shù)來表示)來衡量PLC的運算速度。所謂1微秒執(zhí)行的基本指令和數(shù)據(jù)處理指令的平均次數(shù)，是按PLC應用程序所使用的指令的頻繁程度的統(tǒng)計平均值計算的。一般是基本指令占54%(其中輸入指令占17%，輸出指令13%，邏輯運算指令21%，定時器輸出3%)，數(shù)據(jù)處理指令占39%(其中傳送指令占25%，四則函數(shù)運算指令，比較指令6%)，其它指令7%。仍以三菱電機的小Q系列為例，其中的Q25HCPU的PCmix值是10.3，比A2UHCPU-S1快5倍(為2.0)，比A2SHCPU快20倍多(PCmix值為0.5)。隨著PLC的功能擴展，運算指令、文字處理指令、通信指令等用的越來越多，各種指令的使用頻率也會發(fā)生一定的變化，PCmix值的計算也會有所變化。這里順便提一下，之所以要多次舉三菱電機為例，是因為它的PLC的市場份額占日本的50%以上，為日本的最大PLC供應廠商，因而具有相當?shù)牡湫托?。同時，通過軟件技術提升PLC專用操作系統(tǒng)的水平，實現(xiàn)了事件中斷的高速響應(200微秒)功能，高速計數(shù)功能，0.5毫秒(三菱電機的小Q系列PLC)、甚至0.2毫秒(橫河電機的的FA-M3系列PLC)的恒定掃描時間功能。

與外部設備的數(shù)據(jù)交換速度高速化。PLC的CPU模塊通過系統(tǒng)總線(一般做在基板的印刷電路上)與裝插在基板上的各種I/O模塊、特殊功能模塊、通信模塊等交換數(shù)據(jù)，裝插的模塊越多，CPU模塊與那些模塊之間的數(shù)據(jù)交換的時間就會增加。這種數(shù)據(jù)交換的時間的增加，在一定程度上會使PLC的掃描時間加長。因此，有必要采取以下措施使系統(tǒng)總線傳輸速度高速化：增加系統(tǒng)總線的帶寬使一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量增多，例如三菱電機的小Q系列PLC，增加了系統(tǒng)總線的帶寬，使所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是以前的2倍;在系統(tǒng)總線存取的方式上，采用連續(xù)成組傳送技術實現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)的高速批量傳送，大大縮短了存取每個字所需的時間;通過向與系統(tǒng)總線相連接的模塊實現(xiàn)全局傳送，即針對多個模塊同時傳送同一數(shù)據(jù)，有效地用活了系統(tǒng)總線。

編程設備服務處理的高速化。當掃描時間為數(shù)十毫秒時，幾毫秒的編程工具和監(jiān)控設備的服務處理時間不會帶來什么問題。但是在執(zhí)行1毫秒以下的控制任務時，就有必要大大縮短這個時間。所采用的方法是以多CPU芯片并行處理的方式，由專門處理編程及監(jiān)控服務的微處理器芯片執(zhí)行這類處理，以減輕對執(zhí)行控制程序的CPU芯片的影響，讓它只管執(zhí)行順控和邏輯運算。此外，為了提高服務處理的效率，縮短在現(xiàn)場讀寫程序的時間，以縮短操作時間，采用了高速的串行通信(最大的波特率為115.2Kbps)以及將UCB口(最大波特率達12Mbps)引入PLC的CPU模塊，從而實現(xiàn)與編程工具及監(jiān)控設備之間通信的高速化，并允許同時使用這兩個通信端口，由多人同時進行編程和調(diào)試。

提高外部設備的響應速度。在PLC內(nèi)部實現(xiàn)高速化的同時，還要提高外部設備的響應速度，才能整體提高整個系統(tǒng)的性能，為此，在縮短I/O模塊的輸入輸出響應時間，提高模擬量輸入輸出模塊的模-數(shù)和數(shù)-模轉換時間，下了不少工夫，以求得系統(tǒng)整體的控制速度達到毫秒級以下。例如，在晶體管輸出模塊的輸出電路中選用高性能的晶體管，使響應時間加快50%;在直流輸入模塊中，其輸入的時間常數(shù)回路采用專用ASIC芯片，可通過編程軟件選擇輸入模塊的響應時間為1/5/10/20/70毫秒;為提高模擬量模塊的轉換時間，采用A/D或D/A的專用芯片，是轉換速度為原先的1/2—1/6。另外也通過開發(fā)專用的處理器和通信專用ASIC，縮短通信網(wǎng)絡模塊之間的通信鏈接的循環(huán)時間。

信息技術滲入PLC。信息技術滲入PLC是為了適應工廠控制系統(tǒng)和企業(yè)信息管理系統(tǒng)日益有機結合的發(fā)展趨勢;適應在控制層面讓不同品牌的PLC之間，讓PLC與DCS、SCADA等系統(tǒng)之間，能有效而足夠快地交換數(shù)據(jù)的市場要求。