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PLC四十年發(fā)展歷程及展望
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作者:sztxjd
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發(fā)布時(shí)間: 2737天前
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世界上公認(rèn)的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的世界第一臺可編程序控制器PDP-14。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。
1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器就不在不局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能得到更進(jìn)一步增強(qiáng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC，使PLC的功能增強(qiáng)，工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本下降，編程和故障檢測更為靈活，方便。
20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。
20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī);從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合;從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。
我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低，如機(jī)械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器控制。加入wto后，中國正日益成為世界新的制造業(yè)基地，制造業(yè)的控制主要以邏輯控制為主，大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自動化改造也為plc的應(yīng)用提供廣闊的發(fā)展空間。
PLC的發(fā)展現(xiàn)狀和行業(yè)分布
由于種種原因，國產(chǎn)品牌的plc在國內(nèi)plc市場份額所占比例很小，一直沒有形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，中國目前市場上95%以上的plc產(chǎn)品來自國外公司。目前中國plc市場主要廠商為siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等國際大公司，歐美公司在大、中型PLC領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本公司在小型plc領(lǐng)域占據(jù)十分重要的位置，韓國和中國臺灣的公司在小型plc領(lǐng)域也有一定市場份額。
近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制。目前國產(chǎn)PLC廠商眾多，主要集中于臺灣、北京，浙江、江蘇和深圳，臺灣的品牌有：永宏、臺達(dá)、盟立、士林、豐煒、智國、臺安。
日前，臺達(dá)面向高端應(yīng)用領(lǐng)域推出了模塊化中型可編程控制器—AH500系列，該系列產(chǎn)品繼承了臺達(dá)PLC穩(wěn)定優(yōu)良的性能特點(diǎn)外，與市場上同類型產(chǎn)品相比，AH500系列中型PLC具有明顯的后發(fā)優(yōu)勢，它采用全模塊化設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)升級和擴(kuò)展；它采用高度整合的軟件和界面，內(nèi)建豐富的功能模塊，擁有擴(kuò)展模塊功能齊全、節(jié)省用戶配置成本和維護(hù)成本等特色，適用于中高端工廠自動化、樓宇自動化以及過程自動化領(lǐng)域。
而另一PLC領(lǐng)軍企業(yè)—和利時(shí)集團(tuán)也推出了LK系列PLC，即LK420電量采集模塊，測量電量參數(shù)包括電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)等。LK420使全面電網(wǎng)分析通過現(xiàn)場總線被實(shí)施。根據(jù)電網(wǎng)上的電壓、電流、有效功率、視在功率值和負(fù)載情況，用戶可以優(yōu)化驅(qū)動器或機(jī)器的供電并且保護(hù)設(shè)備免于事故和停電。這個(gè)模塊在電廠、寫字樓等需要測量電網(wǎng)參數(shù)的行業(yè)和地區(qū)，有著十分廣泛的應(yīng)用。
近年來，中國OEM機(jī)械廠家一直忙于提高國產(chǎn)機(jī)械的自動化水平，減少對國外高端機(jī)械產(chǎn)品的依賴。因此，PLC作為典型控制產(chǎn)品，在紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、起重機(jī)械、機(jī)床和化工機(jī)械等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
由于經(jīng)濟(jì)低迷導(dǎo)致需求的下降，在電梯、紡織機(jī)械、建筑機(jī)械、電源設(shè)備、造紙機(jī)械、電子制造設(shè)備、物料搬運(yùn)、機(jī)床、HVAC、塑料機(jī)械、橡膠機(jī)械等應(yīng)用中呈負(fù)增長的態(tài)勢。冶金行業(yè)是應(yīng)用PLC最多的項(xiàng)目型市場，以大、中型PLC為主，由于產(chǎn)能過剩、需求萎縮和價(jià)格下降，也使得PLC在該行業(yè)繼續(xù)保持低迷的態(tài)勢。
目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。
縱觀2009年，PLC在大部分OEM行業(yè)的應(yīng)用都將維持低迷的態(tài)勢，只有少數(shù)如食品機(jī)械和包裝機(jī)械等受經(jīng)濟(jì)周期影響不大的行業(yè)仍能保持一定的增長。但是，一些行業(yè)如，汽車、公共設(shè)施、礦業(yè)、市政等直接受國家刺激政策的拉動，PLC需求不減，成為PLC穩(wěn)步增長的中堅(jiān)力量。
某些品牌會側(cè)重于一些行業(yè)，如schneider更加注重電力行業(yè)，rockwell在冶金行業(yè)表現(xiàn)出眾。
從技術(shù)角度來看，國內(nèi)外的小型plc差距正在縮小。有些國產(chǎn)plc已經(jīng)擁有符合iec標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件、支持了現(xiàn)場總線技術(shù)等。面對國際廠商數(shù)十年的規(guī)?；a(chǎn)和市場管理經(jīng)驗(yàn)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，國內(nèi)廠商多數(shù)只停留在小批量生產(chǎn)和維系生存的起步階段，離真正批量生產(chǎn)、市場化經(jīng)營乃至創(chuàng)建品牌還有很長的路要走。
與此同時(shí)，國產(chǎn)plc的低價(jià)優(yōu)勢也正在受到新的挑戰(zhàn)。但可喜的是，和利時(shí)、凱迪恩、德維森等一批國產(chǎn)品牌漸漸找準(zhǔn)了自己的位置?？朔Y金、研發(fā)壓力，頂住用戶對產(chǎn)品不信任的壓力，憑借對國內(nèi)廠商的了解和對市場的把握，國產(chǎn)品牌在近幾年內(nèi)獲得了一定的成長。
我國工業(yè)發(fā)展及自動化應(yīng)用水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有幾十年的滯后，按目前的經(jīng)濟(jì)形勢分析，我國將迎來一個(gè)PLC市場高速增長的時(shí)期。基于中國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定迅速增長的現(xiàn)狀，今后若干年內(nèi)中國PLC市場將保持持續(xù)高速增長。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，初步估計(jì)目前在我國本土銷售的PLC總量為30～40億元人民幣（不含隨進(jìn)口主設(shè)備配套的PLC），年增長率為15～20%。巨大的市場需求為發(fā)展PLC業(yè)務(wù)提供了難得的歷史機(jī)遇，國內(nèi)有實(shí)力的自動化公司應(yīng)充分利用在市場、技術(shù)、行業(yè)影響和品牌等方面的積累，大力拓展PLC業(yè)務(wù)，使國產(chǎn)PLC早日成為中國PLC市場的主要參與者之一。
PLC控制系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢
PLC的未來發(fā)展不僅取決與產(chǎn)品本身的發(fā)展，還取決于PLC與其它控制系統(tǒng)和工廠管理設(shè)備的集成情況。PLC通過網(wǎng)絡(luò)，被集成到計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）系統(tǒng)中，把他們的功能和資源與數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及分層軟件系統(tǒng)結(jié)合起來，在工廠的未來發(fā)展中，將占據(jù)重要的地位。
新的PLC的技術(shù)進(jìn)展包括，更好的操作員界面，圖形用戶界面（GUI），人機(jī)界面，也包括與設(shè)備、硬件和軟件的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O系統(tǒng)等。軟件進(jìn)展將采用廣泛使用的通訊標(biāo)準(zhǔn)提供不同設(shè)備的連接，新的PLC指令將立足于增加PLC的智能性，基于知識的學(xué)習(xí)型的指令也將逐步被引入，以增加系統(tǒng)的能力?？梢钥隙ǖ氖?，未來的工廠自動化中，PLC將肯定占據(jù)重要的地位，控制策略將被智能地分布開來，而不是集中，超級PLC將在需要復(fù)雜運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信和對小型PLC和機(jī)器控制器的監(jiān)控的應(yīng)用中獲得使用。
小結(jié)
中國PLC市場的高速增長，為國產(chǎn)PLC產(chǎn)業(yè)化提供了良好的市場基礎(chǔ)。其實(shí)，PLC產(chǎn)業(yè)難題在于如何解決規(guī)?；a(chǎn)和市場現(xiàn)狀的問題。隨著全球化發(fā)展，國產(chǎn)的低價(jià)優(yōu)勢也正在受到新的挑戰(zhàn)。PLC行業(yè)已經(jīng)不存在勞動密集型、低成本的優(yōu)勢，要想打入市場，就必須做到技術(shù)密集和規(guī)?；a(chǎn)。
1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器就不在不局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能得到更進(jìn)一步增強(qiáng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC，使PLC的功能增強(qiáng)，工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本下降，編程和故障檢測更為靈活，方便。
20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。
20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī);從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合;從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。
我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低，如機(jī)械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器控制。加入wto后，中國正日益成為世界新的制造業(yè)基地，制造業(yè)的控制主要以邏輯控制為主，大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自動化改造也為plc的應(yīng)用提供廣闊的發(fā)展空間。
PLC的發(fā)展現(xiàn)狀和行業(yè)分布
由于種種原因，國產(chǎn)品牌的plc在國內(nèi)plc市場份額所占比例很小，一直沒有形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，中國目前市場上95%以上的plc產(chǎn)品來自國外公司。目前中國plc市場主要廠商為siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等國際大公司，歐美公司在大、中型PLC領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本公司在小型plc領(lǐng)域占據(jù)十分重要的位置，韓國和中國臺灣的公司在小型plc領(lǐng)域也有一定市場份額。
近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制。目前國產(chǎn)PLC廠商眾多，主要集中于臺灣、北京，浙江、江蘇和深圳，臺灣的品牌有：永宏、臺達(dá)、盟立、士林、豐煒、智國、臺安。
日前，臺達(dá)面向高端應(yīng)用領(lǐng)域推出了模塊化中型可編程控制器—AH500系列，該系列產(chǎn)品繼承了臺達(dá)PLC穩(wěn)定優(yōu)良的性能特點(diǎn)外，與市場上同類型產(chǎn)品相比，AH500系列中型PLC具有明顯的后發(fā)優(yōu)勢，它采用全模塊化設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)升級和擴(kuò)展；它采用高度整合的軟件和界面，內(nèi)建豐富的功能模塊，擁有擴(kuò)展模塊功能齊全、節(jié)省用戶配置成本和維護(hù)成本等特色，適用于中高端工廠自動化、樓宇自動化以及過程自動化領(lǐng)域。
而另一PLC領(lǐng)軍企業(yè)—和利時(shí)集團(tuán)也推出了LK系列PLC，即LK420電量采集模塊，測量電量參數(shù)包括電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)等。LK420使全面電網(wǎng)分析通過現(xiàn)場總線被實(shí)施。根據(jù)電網(wǎng)上的電壓、電流、有效功率、視在功率值和負(fù)載情況，用戶可以優(yōu)化驅(qū)動器或機(jī)器的供電并且保護(hù)設(shè)備免于事故和停電。這個(gè)模塊在電廠、寫字樓等需要測量電網(wǎng)參數(shù)的行業(yè)和地區(qū)，有著十分廣泛的應(yīng)用。
近年來，中國OEM機(jī)械廠家一直忙于提高國產(chǎn)機(jī)械的自動化水平，減少對國外高端機(jī)械產(chǎn)品的依賴。因此，PLC作為典型控制產(chǎn)品，在紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、起重機(jī)械、機(jī)床和化工機(jī)械等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
由于經(jīng)濟(jì)低迷導(dǎo)致需求的下降，在電梯、紡織機(jī)械、建筑機(jī)械、電源設(shè)備、造紙機(jī)械、電子制造設(shè)備、物料搬運(yùn)、機(jī)床、HVAC、塑料機(jī)械、橡膠機(jī)械等應(yīng)用中呈負(fù)增長的態(tài)勢。冶金行業(yè)是應(yīng)用PLC最多的項(xiàng)目型市場，以大、中型PLC為主，由于產(chǎn)能過剩、需求萎縮和價(jià)格下降，也使得PLC在該行業(yè)繼續(xù)保持低迷的態(tài)勢。
目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。
縱觀2009年，PLC在大部分OEM行業(yè)的應(yīng)用都將維持低迷的態(tài)勢，只有少數(shù)如食品機(jī)械和包裝機(jī)械等受經(jīng)濟(jì)周期影響不大的行業(yè)仍能保持一定的增長。但是，一些行業(yè)如，汽車、公共設(shè)施、礦業(yè)、市政等直接受國家刺激政策的拉動，PLC需求不減，成為PLC穩(wěn)步增長的中堅(jiān)力量。
某些品牌會側(cè)重于一些行業(yè)，如schneider更加注重電力行業(yè)，rockwell在冶金行業(yè)表現(xiàn)出眾。
從技術(shù)角度來看，國內(nèi)外的小型plc差距正在縮小。有些國產(chǎn)plc已經(jīng)擁有符合iec標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件、支持了現(xiàn)場總線技術(shù)等。面對國際廠商數(shù)十年的規(guī)?；a(chǎn)和市場管理經(jīng)驗(yàn)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，國內(nèi)廠商多數(shù)只停留在小批量生產(chǎn)和維系生存的起步階段，離真正批量生產(chǎn)、市場化經(jīng)營乃至創(chuàng)建品牌還有很長的路要走。
與此同時(shí)，國產(chǎn)plc的低價(jià)優(yōu)勢也正在受到新的挑戰(zhàn)。但可喜的是，和利時(shí)、凱迪恩、德維森等一批國產(chǎn)品牌漸漸找準(zhǔn)了自己的位置?？朔Y金、研發(fā)壓力，頂住用戶對產(chǎn)品不信任的壓力，憑借對國內(nèi)廠商的了解和對市場的把握，國產(chǎn)品牌在近幾年內(nèi)獲得了一定的成長。
我國工業(yè)發(fā)展及自動化應(yīng)用水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有幾十年的滯后，按目前的經(jīng)濟(jì)形勢分析，我國將迎來一個(gè)PLC市場高速增長的時(shí)期。基于中國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定迅速增長的現(xiàn)狀，今后若干年內(nèi)中國PLC市場將保持持續(xù)高速增長。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，初步估計(jì)目前在我國本土銷售的PLC總量為30～40億元人民幣（不含隨進(jìn)口主設(shè)備配套的PLC），年增長率為15～20%。巨大的市場需求為發(fā)展PLC業(yè)務(wù)提供了難得的歷史機(jī)遇，國內(nèi)有實(shí)力的自動化公司應(yīng)充分利用在市場、技術(shù)、行業(yè)影響和品牌等方面的積累，大力拓展PLC業(yè)務(wù)，使國產(chǎn)PLC早日成為中國PLC市場的主要參與者之一。
PLC控制系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢
PLC的未來發(fā)展不僅取決與產(chǎn)品本身的發(fā)展，還取決于PLC與其它控制系統(tǒng)和工廠管理設(shè)備的集成情況。PLC通過網(wǎng)絡(luò)，被集成到計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）系統(tǒng)中，把他們的功能和資源與數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及分層軟件系統(tǒng)結(jié)合起來，在工廠的未來發(fā)展中，將占據(jù)重要的地位。
新的PLC的技術(shù)進(jìn)展包括，更好的操作員界面，圖形用戶界面（GUI），人機(jī)界面，也包括與設(shè)備、硬件和軟件的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O系統(tǒng)等。軟件進(jìn)展將采用廣泛使用的通訊標(biāo)準(zhǔn)提供不同設(shè)備的連接，新的PLC指令將立足于增加PLC的智能性，基于知識的學(xué)習(xí)型的指令也將逐步被引入，以增加系統(tǒng)的能力?？梢钥隙ǖ氖?，未來的工廠自動化中，PLC將肯定占據(jù)重要的地位，控制策略將被智能地分布開來，而不是集中，超級PLC將在需要復(fù)雜運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信和對小型PLC和機(jī)器控制器的監(jiān)控的應(yīng)用中獲得使用。
小結(jié)
中國PLC市場的高速增長，為國產(chǎn)PLC產(chǎn)業(yè)化提供了良好的市場基礎(chǔ)。其實(shí)，PLC產(chǎn)業(yè)難題在于如何解決規(guī)?；a(chǎn)和市場現(xiàn)狀的問題。隨著全球化發(fā)展，國產(chǎn)的低價(jià)優(yōu)勢也正在受到新的挑戰(zhàn)。PLC行業(yè)已經(jīng)不存在勞動密集型、低成本的優(yōu)勢，要想打入市場，就必須做到技術(shù)密集和規(guī)?；a(chǎn)。