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，以及多机控技术的发展，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。
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。
（1）编程简单，可在现场修改程序；
（2）维修方便，采用模块化结构，即插件式；
（3）可靠性高于继电器控制系统，能在恶劣环境下工作；
（4）体积小于继电器控制柜；
（5）价格便宜，成本可与继电器控制系统竞争；
（6）输入/输出可以采用市电，电流达到一定要求（2A以上），可直接驱动继电器和电磁阀；
（7）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。
西门子 TP1900控制面板
西门子 TP1900控制面板
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。
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：
可编程序控制器是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
1982年，美国国际电工委员会（International E1ectrical Committee）颁布了可编程序控制器标准草案，1985年提交了第二版，1987年的第三版对可编程序控控制器做了如下定义：
可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。
上述定义表明，可编程序控制器是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。