PLC技術(shù)現(xiàn)狀

1。國(guó)際PLC發(fā)展PLC是1968年理查德·E·莫利發(fā)明的自動(dòng)化設(shè)備。其核心設(shè)計(jì)思想是用軟件編程代替硬接線繼電器控制，構(gòu)建程序控制系統(tǒng)。同年，通用汽車公司制定了PLC的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。此后，PLC被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。

20世紀(jì)70年代是PLC的上升期。自1977年羅克韋爾自動(dòng)化首次提出基于8位微處理器的PLC以來，許多廠商紛紛效仿，生產(chǎn)基于8位微處理器的PLC產(chǎn)品，如Intel8080、Zilog Z80等。

20世紀(jì)80年代，隨著微電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展以及PC機(jī)的應(yīng)用，PLC技術(shù)處于成熟階段。Athani設(shè)計(jì)了一種基于8位微處理器8085的PLC，具有手動(dòng)編程器和CRT顯示終端，程序段可以在CRT上顯示。

20世紀(jì)90年代，隨著PLC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131的正式頒布，PLC技術(shù)進(jìn)入了第三個(gè)發(fā)展時(shí)期。此時(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)的單機(jī)向多處理器發(fā)展，控制系統(tǒng)配置從獨(dú)立控制系統(tǒng)向分布式、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)展；在編程語言中，有多樣化和相互轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。除自動(dòng)化生產(chǎn)線外，還開發(fā)了基于PLC的分布式控制系統(tǒng)(DCS)、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、安全聯(lián)鎖保護(hù)(ESD)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，提高了PLC在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和水平。

自20世紀(jì)90年代末以來，由于信息技術(shù)的快速發(fā)展和用戶對(duì)開放性的強(qiáng)烈需求，在保留PLC功能的前提下，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)采用了開放式通信接口。逐步打破各個(gè)PLC產(chǎn)品的封閉狀態(tài)，采用相關(guān)的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用戶開發(fā)的應(yīng)用可以移植到不同的PLC產(chǎn)品上。

PLC在中國(guó)的發(fā)展從20世紀(jì)70年代開始，中國(guó)就開始了PLC編程開發(fā)的研究和應(yīng)用。

1974年，中國(guó)首次仿制了美國(guó)生產(chǎn)的第二代PLC。1977年，我國(guó)采用美國(guó)摩托羅拉的mc14500集成芯片，成功研制出我國(guó)第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的PLC。1979年，從美國(guó)引進(jìn)的MODICON584首次成功應(yīng)用于電站輔助設(shè)備。自20世紀(jì)80年代以來，該行業(yè)的研究所和工廠，如北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所、上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所、成都機(jī)床電器研究所和上海黎姿電子設(shè)備廠，都開始了PLC的研究和生產(chǎn)。代表性的PLC產(chǎn)品有北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所研制的國(guó)產(chǎn)PLC一位機(jī)和上海工業(yè)自動(dòng)化儀表公司研制的TCMS-300/D。90年代制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1993年成立中國(guó)工業(yè)過程測(cè)控標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)可編程控制器與系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)SAC/TC124/SC5。標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在國(guó)外PLC技術(shù)和產(chǎn)品、IEC61131等國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合PLC在我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用需求，制定了GB/T 15969可編程控制器系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中取得了重要進(jìn)展，為我國(guó)PLC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。2001年以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)水平的逐步提高，以及PLC產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用領(lǐng)域的多元化發(fā)展，PLC的應(yīng)用范圍也呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。PLC從剛進(jìn)入中國(guó)時(shí)僅限于大型設(shè)備系統(tǒng)，逐漸發(fā)展到適用于大、中、小型設(shè)備系統(tǒng)。

PLC技術(shù)的現(xiàn)狀

目前，隨著超大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC從最初的一位計(jì)算機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的由16位和32位微處理器組成的計(jì)算機(jī)化PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)了多處理器的多路處理。如今，PLC技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不僅增強(qiáng)了控制功能，降低了功耗和體積，降低了成本，提高了可靠性，使編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理和圖像顯示的發(fā)展，使得PLC向連續(xù)生產(chǎn)過程控制方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱。可編程控制器(PLC)是工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。PLC在中國(guó)的市場(chǎng)份額仍然主要被西門子、三菱、歐姆龍、羅克韋爾等國(guó)外巨頭占據(jù)，在行業(yè)內(nèi)具有品牌力和知名度的本土品牌數(shù)量相對(duì)較少。國(guó)內(nèi)廠商的主要產(chǎn)品傾向于OEM市場(chǎng)的中小型PLC?？傮w來看，R&D和PLC生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)業(yè)集中度低，技術(shù)R&D水平不足，競(jìng)爭(zhēng)力弱。本土品牌PLC產(chǎn)品更多面向?qū)I(yè)化、分散的細(xì)分市場(chǎng)，在產(chǎn)品通用性方面表現(xiàn)不足。在技術(shù)水平上，本土品牌的PLC編程開發(fā)技術(shù)水平較低，在系統(tǒng)軟件研發(fā)、編程語言、可靠性技術(shù)等方面，本土品牌與國(guó)外品牌差距較大。然而，隨著中國(guó)制造業(yè)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，R&D本土品牌的投資和PLC的生產(chǎn)逐年增加，市場(chǎng)份額也在穩(wěn)步上升。

PLC制造的核心難點(diǎn)

一是在數(shù)據(jù)量不斷擴(kuò)大的背景下，PLC硬件背后算法要求的提升；

第二，配套編程軟件的簡(jiǎn)化程度；

第三，對(duì)具體下游應(yīng)用工程師操作習(xí)慣的了解。

首先，PLC的難點(diǎn)之一是處理日益龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的日益復(fù)雜的算法。PLC需要存儲(chǔ)更多的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這是工業(yè)化發(fā)展的必然。一方面，隨著消費(fèi)升級(jí)趨勢(shì)日益明顯，終端消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求在多樣化和定制化上不斷增加，因此生產(chǎn)環(huán)節(jié)、工藝難度和制造水平也相應(yīng)增加，底層控制系統(tǒng)需要處理越來越大規(guī)模的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和邏輯關(guān)系。另一方面，現(xiàn)代半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展也為控制系統(tǒng)存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。目前CPU和內(nèi)存都有了很大的進(jìn)步:CPU的運(yùn)算速度大幅提升；PLC的存儲(chǔ)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，使得PLC具備了存儲(chǔ)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的能力。雖然PLC的硬件制造已經(jīng)不是各大廠商的主要障礙。但是為了處理大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)PLC硬件背后的算法提出了更高的要求，在這個(gè)環(huán)節(jié)還是有一定的技術(shù)門檻的。其次，PLC的另一個(gè)重要難點(diǎn)在于配套編程軟件的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性的提高。隨著工業(yè)生產(chǎn)的日益復(fù)雜，要求PLC完成PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、公式和文本顯示等功能。功能的增加意味著編程難度的增加，編程過程繁瑣且容易出錯(cuò)。而且各大廠商PLC的編程語言也不盡相同，使得用戶需要掌握很多編程語言，對(duì)用戶來說比較困難。因此，PLC行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)在于盡快設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單方便的編程軟件。最后，PLC制造的難點(diǎn)在于工程師對(duì)下游具體應(yīng)用場(chǎng)景的操作習(xí)慣的理解。

由于PLC是硬件和軟件的結(jié)合體，這也意味著根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要對(duì)PLC的軟件進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)具體的應(yīng)用環(huán)境。此外，應(yīng)用場(chǎng)景的不同通常會(huì)導(dǎo)致工程師的操作習(xí)慣不同，這就需要PLC供應(yīng)商根據(jù)下游客戶的具體應(yīng)用場(chǎng)景和工程師的操作習(xí)慣對(duì)通用PLC軟件進(jìn)行重構(gòu)。所以PLC供應(yīng)商往往很難開拓新的下游產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)形成供應(yīng)關(guān)系的客戶會(huì)有粘性。

PLC發(fā)展趨勢(shì)1

PLC技術(shù)趨勢(shì)PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是高集成度、小體積、大容量、高速度、易用性和高性能。

具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1。小型化、專業(yè)化、低成本——低檔PLC正在向小型化、簡(jiǎn)易化、廉價(jià)化方向發(fā)展，從而可以以更好的性能、更低的價(jià)格、更廣的范圍取代繼電器控制系統(tǒng)。

2.大容量、高速、多功能——中高檔PLC正在向大容量、高速、多功能方向發(fā)展，從而可以替代工業(yè)控制微機(jī)的部分功能，全面控制大型復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

3.模塊化——開發(fā)各種功能明確的專業(yè)化擴(kuò)展模塊，使專業(yè)化的復(fù)雜功能由專業(yè)化模塊完成，主機(jī)只通過通信設(shè)備向模塊發(fā)布命令和測(cè)試狀態(tài)，從而更方便用戶根據(jù)自己的要求組成所需的控制系統(tǒng)。

4.多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化——所有PLC產(chǎn)品的制造商都在努力開發(fā)自己的新產(chǎn)品，以占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。所以產(chǎn)品在向多元化方向發(fā)展，歐美日的流派很多。同時(shí)，為了推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，一些國(guó)際組織如國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)不斷為PLC的發(fā)展制定一些新的標(biāo)準(zhǔn)，如總結(jié)或定義各種類型的產(chǎn)品，或?yàn)镻LC的未來發(fā)展制定一個(gè)方向或框架。

5.增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和通信能力——計(jì)算機(jī)和PLC之間以及PLC之間的網(wǎng)絡(luò)和通信能力不斷增強(qiáng)。利用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以有效地節(jié)約資源，降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及。

6.工業(yè)軟件發(fā)展迅速——適應(yīng)可編程控制器硬件技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)軟件發(fā)展非常迅速，使得系統(tǒng)的應(yīng)用更加簡(jiǎn)單易行，極大地方便了PLC系統(tǒng)的開發(fā)人員和操作人員。

PLC應(yīng)用趨勢(shì)

增加微型PLC的普及。

PLC小型化是未來行業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)。

微型PLC是一種I/O點(diǎn)數(shù)小于64的PLC，具有價(jià)格低、集成度高、體積小、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。在技術(shù)方面，微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等高科技水平的不斷創(chuàng)新為微型PLC的發(fā)展提供了必要的技術(shù)前提和保障。技術(shù)驅(qū)動(dòng)力有助于推動(dòng)CPU、存儲(chǔ)器等PLC模塊的小型化，也能保持PLC的高性能和可靠性。

在市場(chǎng)應(yīng)用方面，微型PLC主要應(yīng)用于下游OEM市場(chǎng)，如機(jī)床、工程機(jī)械、包裝機(jī)械、電子設(shè)備制造等設(shè)備制造領(lǐng)域。微型PLC由于外部接線簡(jiǎn)單，可組裝性強(qiáng)，適用于簡(jiǎn)單設(shè)備的自動(dòng)控制，包括設(shè)備啟?？刂啤?dòng)作順序控制、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制等。受益于“智能制造”推動(dòng)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)，OEM市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，未來行業(yè)對(duì)微型PLC的市場(chǎng)需求有望進(jìn)一步增加，微型PLC的普及程度有望進(jìn)一步提高。

PLC與“智能制造”融合發(fā)展出工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)等新型工業(yè)業(yè)態(tài)，近年來呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。未來，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能工廠等發(fā)展趨勢(shì)下。PLC將在設(shè)備通信、控制、數(shù)據(jù)采集等功能上有所提高。，從而實(shí)現(xiàn)與“智能制造”的融合發(fā)展，促進(jìn)制造生產(chǎn)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，進(jìn)而助推工業(yè)企業(yè)的信息化和智能化進(jìn)程。以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新興信息技術(shù)為支撐。、“智能制造”具有制造環(huán)節(jié)智能化、生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)互通、數(shù)據(jù)傳輸順暢高效等特點(diǎn)。它對(duì)制造的成本、效率、速度、質(zhì)量和柔性有很高的要求，更依賴于工業(yè)控制系統(tǒng)性能和功能的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。作為工業(yè)自動(dòng)化控制的核心，PLC在通信、數(shù)據(jù)采集等方面的功能。有望進(jìn)一步完善，以更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠、快速的性能特點(diǎn)滿足“智能制造”的高要求，實(shí)現(xiàn)與“智能制造”的融合發(fā)展。重視PLC的信息安全。隨著PLC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，PLC嵌入"智能制造"和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景將會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)通信功能。所以PLC的開放性會(huì)逐漸提高。在訪問和輸出更多數(shù)據(jù)以幫助設(shè)備通信和端到端通信的同時(shí)，PLC編程開發(fā)將面臨信息泄漏的威脅。因此，業(yè)界會(huì)越來越重視PLC的信息安全性能和安全保護(hù)機(jī)制，以保證網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定可靠和數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性，保證PLC能夠安全可控地自動(dòng)控制工業(yè)生產(chǎn)。比如為了實(shí)現(xiàn)PLC通信和數(shù)據(jù)的完整性和保密性，會(huì)更加注重PLC控制系統(tǒng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信的安全性；為確保PLC網(wǎng)絡(luò)的安全接入，將加強(qiáng)控制系統(tǒng)環(huán)境的可信狀態(tài)判斷和評(píng)估研究，提高PLC的安全性，為PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能提供安全保障。