对国产PLC产业化的几点思考

1、概述

    自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

作为离散控制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%~30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

    自上世纪七十年代引进PLC以来，PLC在我国的应用已有30年的历史。引进初期，由于PLC价格昂贵，引进的PLC主要用于冶金、电力、自动化生产线等大的设备和系统。近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。

    在引进国外PLC产品的过程中，我国也曾组织了相关单位消化、吸收PLC的关键技术，试图对PLC进行国产化。

    但是，受各种因素的影响，国产PLC一直没有形成产业化规模，目前中国市场上95%以上的PLC产品来自国外公司。

2、PLC发展趋势    

    从刚一问世至今，PLC一直表现出强大的生命力和高速增长态势。近年来，有关媒体进行过PLC和DCS（Distributed Control System， 分布式控制系统）谁更有生命力以及PLC是否会被IPC（Industrial PC，工业PC）、嵌入式控制器、FCS（Fieldbus Control System，现场总线控制系统）等取代的讨论。随着计算机技术和控制技术的不断发展，PLC和DCS都在不断吸收对方的优点，因此在部分高端PLC应用领域PLC的功能与DCS的功能越来越接近。但是，笔者认为，DCS有DCS的传统应用领域，PLC有PLC的传统应用领域，二者在今后5年内谁也不会代替谁，只是互相吸收对方的优点，在高端逐渐走向融合。至于经过一段时间发展后，DCS和高端PLC功能越来越接近，它们的名字叫什么都无关紧要，传统DCS厂商可能会叫它DCS，传统PLC厂商可能会叫它PLC，也可能叫FCS、PAC（Programmable Automation Controller，可编程自动化控制器）或其它名字。无论是PLC还是DCS，市场上的主流产品都采用了现场总线技术，尽管它们都不是严格意义上的FCS，但人们也可在一定程度上认为它们就是FCS，其实有不少厂商就是这么做的。因为FCS与DCS、PLC的关系不是本文讨论的重点，在此不多叙述。

     IPC加软件能实现PLC的主要功能，在一些场合能代替PLC进行控制，实现所谓软PLC的功能。这是IPC可靠性得到较大程度提高，并充分利用IPC通用性时PLC的一个发展分支，但笔者认为它毕竟只是一分支，近期内绝对不会成为PLC应用的主流。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的稳定性。笔者实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

    PLC将不断丰富功能、提高性能，其主要发展趋势体现为以下几点。

功能更强大
    在原有开关量处理的基础上，PLC将进一步增强模拟量处理能力，并不断融合顺序控制、过程控制和运动控制功能。同时，PLC的运算速度、处理能力和存储容量也将不断提高。大型PLC系统在控制的基础上，不断增加管控一体化功能。小型PLC不仅具有顺序控制和逻辑联锁功能，还移植了大中型PLC的一些高级功能，如模拟量的闭环调节和运动控制等。

网络化
    无论是大型PLC还是小型PLC，网络功能不断增强。PLC向上可以连接各种管理网，向下可连接各种现场设备。即使是小型PLC，不仅要完成单机设备的控制，还要对相关设备进行协调，因此通过网络交换信息就显得十分重要。为满足现代工厂自动化对PLC系统开放性和互联性的要求，北京和利时系统工程股份有限公司（以下简称和利时公司）推出的小型一体化PLC HOLLiAS-LEC就有多种联网功能。HOLLiAS-LEC G3不仅设计了与CPU集成一体的标准MODBUS协议、专有协议和自由协议串行通讯接口，还可通过网络接口模块与其它系统进行互连，接口模块包括自由协议串口、Profibus-DP、Ethernet、evicenet、Lonworks、CAN、FF、Modem、GPRS/GSM等。

标准化和开放性
    通过自由组合模块化和标准化的硬件，同一厂商的产品可以灵活地组成满足不同要求的控制系统。同时，PLC将越来越开放，它提供的将是一个开放性平台，通过提供标准化和开放性的接口，PLC可以很方便地接入其它系统。另外，越来越多的PLC采用标准的编程语言。编程语言国际标准IEC 61131-3以前更多地被欧美厂商采用，现在包括日本厂商在内的主流PLC厂商都倾向于采用符合IEC 61131-3标准的编程语言。
专业化
    不同行业在采用PLC时其关注点会有所不同，故其功能需求也会不一样。因此，在PLC通用功能的基础上针对不同行业应用特点开发专业化PLC产品，不仅可以提高产品性能、降低产品成本，而且可以提高产品的易用性和专业化水平，提高产品的综合竞争实力。这种专业化应用不仅体现在软件功能上，也体现在硬件构成上。

3、中国PLC应用现状

    我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。

    我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。

    中国加入WTO后越来越多的国际公司把其制造基地转移到中国。同时，中国的国有企业和民营企业也在利用难得的历史机遇大力发展制造业。中国正在努力成为世界新的制造业基地。制造业的控制主要以离散控制为主，PLC是该领域控制系统的首选。制造企业为提高劳动生产率和产品质量，必然会大量采用PLC，从而为PLC的应用提供广阔的应用前景。

自2001年以来，作为基础工业之一的机械工业成为我国工业发展新的增长点，年均增长率超过20%。与流程工业对模拟量的反馈调节不同，机械工业需对开关量进行连锁及顺序控制，因此PLC成为其控制产品的首选。机械行业的高速增长和自动化现状为PLC应用提供了巨大的市场空间。

    我国在“十五”规划中已明确提出了“用信息化带动工业化”的发展计划，大量传统产业的自动化改造将为PLC的应用提供巨大的发展空间。

    我国的工业发展及自动化应用水平与工业发达国家相比有几十年的滞后，按目前的经济形势分析，我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。

    基于上述原因和中国经济高速增长的现状，今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。综合相关资料提供的数据，并分析目前中国PLC市场主要厂商的经营数据，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为30~40亿元人民币（不含随进口主设备配套的PLC），年增长率为15~20%。 按保守数据估计，未来4年内中国PLC市场的销售收入见表1。

表1 未来4年中国PLC市场容量(单位：亿元)