在工業(yè)自動(dòng)化方面,PLC產(chǎn)業(yè)起著重要作用

　　PLC是工業(yè)在3.0時(shí)代的產(chǎn)物，經(jīng)過50多年的發(fā)展，技術(shù)不斷推陳出新，產(chǎn)品種類不斷豐富。作為控制工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的大腦，PLC的出現(xiàn)取代了之前控制大功率設(shè)備的繼電器，節(jié)省制造設(shè)備空間、降低電量消耗，減少工程師設(shè)備維護(hù)的工作量。

　　當(dāng)前，工業(yè)制造向4.0過渡，制造企業(yè)需要完成轉(zhuǎn)型升級(jí)，一方面要提升制造設(shè)備的自動(dòng)化水平，另一方面，在工控技術(shù)基礎(chǔ)上融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。借助消費(fèi)數(shù)據(jù)，優(yōu)化供應(yīng)鏈管理，合理規(guī)劃工廠制造生產(chǎn)。為此，在工業(yè)自動(dòng)化方面，PLC作為“大腦”，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革中的作用非常重要。

　　今天的PLC已不是傳統(tǒng)PLC

　　簡(jiǎn)單來說，PLC是專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，使用可編程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)指令，執(zhí)行邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)算等功能，并通過模擬或數(shù)學(xué)I/O組建，控制各種機(jī)械生產(chǎn)過程的裝置。其中，CPU又是PLC的大腦，執(zhí)行用戶程序、匯總、分析、處理從其他模塊采集到的信息。

　　智能工廠具有全面感知、優(yōu)化決策、精準(zhǔn)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)自主業(yè)務(wù)管理和制造作業(yè)等特點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)智能制造，多功能、高性能的工業(yè)控制器不可缺位。以往的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，同一臺(tái)設(shè)備、工藝段、產(chǎn)線，可能是多個(gè)控制器，例如工業(yè)機(jī)器人平臺(tái)，是機(jī)器人控制器+PLC、柔性加工單元為CNC+PLC。未來的智能工廠，需要將所有單元的控制，由一臺(tái)“大腦”控制。

　　來自貝加萊大中華區(qū)總裁肖維榮博士，曾在網(wǎng)絡(luò)公開課中提出，今天的PLC已經(jīng)不是傳統(tǒng)的PLC。他指出，傳統(tǒng)的PLC在執(zhí)行多個(gè)任務(wù)時(shí)，是從逐個(gè)任務(wù)執(zhí)行，周而復(fù)始的。而貝加萊新一代PLC，在一個(gè)項(xiàng)目多個(gè)任務(wù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分成多個(gè)任務(wù)等級(jí)，每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)周期，按照周期長(zhǎng)短設(shè)置優(yōu)先等級(jí)。

　　從中可以看出，新的PLC不是簡(jiǎn)單執(zhí)行邏輯任務(wù)，而是能夠處理生產(chǎn)線中更加復(fù)雜的工藝。在遇到緊急事件中，新一代PLC的多任務(wù)處理功能，不至于像傳統(tǒng)PLC那樣采取中斷處理。換句話說，就是如今工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)大腦，需要一款智能化程度極高的PLC。

　　也有業(yè)內(nèi)人士指出，如今的大型PLC系統(tǒng)本身已是一個(gè)基于現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)的分布式計(jì)算系統(tǒng)，而支撐云模式分布式計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，將帶來工業(yè)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、產(chǎn)品形式、應(yīng)用方式的革命性變革。制造轉(zhuǎn)向“智”造過程中，PLC領(lǐng)域需要研究課題仍然很多。

　　怎樣的PLC才能符合工業(yè)4.0的要求？

　　工業(yè)4.0大背景下，工廠網(wǎng)絡(luò)從封閉的局域網(wǎng)，走向與外部互聯(lián)互通，那么對(duì)PLC的通信模式也需要改變。PLC的通信系統(tǒng)可以通過ProfiNet、CC-Link、DeviceNet等組網(wǎng)構(gòu)成更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)，但是許多PLC與智能工廠所需條碼掃描器、RFID閱讀器、傳感器、工業(yè)像機(jī)等設(shè)備不相匹配。智能制造的前提是采集數(shù)據(jù)，工廠的物資管理、設(shè)備管理等數(shù)據(jù)都要融入MES系統(tǒng)中，這樣才能為企業(yè)生產(chǎn)制造，物流倉儲(chǔ)、營銷管理實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化提供更強(qiáng)大的硬件基礎(chǔ)。

　　由此看出，研發(fā)一臺(tái)符合工業(yè)4.0要求的PLC，存在著許多挑戰(zhàn)，等待研發(fā)人士攻克。

　　首先，需要處理龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和日益復(fù)雜的算法。智能制造下，PLC需要存儲(chǔ)更多生產(chǎn)數(shù)據(jù)是必然的。一方面，消費(fèi)終端對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化以及品質(zhì)要求在提高，工廠需要提高生產(chǎn)的工藝水平、以及降低制造成本。為此，底層控制系統(tǒng)需要處理規(guī)模龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和邏輯關(guān)系；另一方面，為了處理大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)PLC硬件背后的算法，提供更高要求。編寫一套好的算法，是存在一定的技術(shù)門檻。

　　其次，配套編程軟件設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性。消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品要求提高了，工廠生產(chǎn)復(fù)雜程度肯定會(huì)提升。需要PLC完成PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)算器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、文本顯示等功能。這就意味著編程難度在不斷增加。并且，市面上不同品牌的PLC編程語言有異，工程師需要掌握多種編程語言。從終端的采購角度來說，工程師能夠做到一次學(xué)習(xí)、到處使用，減少企業(yè)在人員培訓(xùn)、技術(shù)咨詢、系統(tǒng)調(diào)試和軟件維護(hù)方面的成本，才是一款實(shí)用的PLC產(chǎn)品。

　　再次，對(duì)下游具體應(yīng)用場(chǎng)景的工程師操作習(xí)慣的理解。在PLC實(shí)用上，用戶會(huì)碰到所謂的日系、德系之分，兩者在軟件編程使用上各有千秋。由于PLC是軟件與硬件相結(jié)合的產(chǎn)品，不同的應(yīng)用場(chǎng)景需要對(duì)PLC的軟件做相應(yīng)調(diào)整。此外，不同應(yīng)用場(chǎng)景，會(huì)衍生出工程師操作習(xí)慣不同。反過來，需要PLC供應(yīng)商針對(duì)下游具體行業(yè)，工程師操作習(xí)慣問題，對(duì)通用PLC軟件進(jìn)行重構(gòu)。無論任何行業(yè)，新的制造環(huán)境下，PLC的軟件編程都是趨向于簡(jiǎn)單易操作。

　　國內(nèi)PLC市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

　　我國是名副其實(shí)的世界最大加工廠，自然PLC的使用量也巨大。在國內(nèi)PLC市場(chǎng)中，以歐美和日系為主。

　　歐美品牌方面，以西門子、羅克韋爾和施耐德為代表，其中西門子在小、中、大型產(chǎn)品表現(xiàn)均很優(yōu)異，成為國內(nèi)PLC市場(chǎng)主要供應(yīng)商，僅2016年的市場(chǎng)占有率就達(dá)到40.7%；羅克韋爾在大型PLC市場(chǎng)上保持著領(lǐng)先位置，占有率為10.1%；施耐德作為老牌PLC供應(yīng)商，占有率一直維持在9%左右。日系方面，代表企業(yè)為三菱與歐姆龍，憑借著性價(jià)比和市場(chǎng)渠道優(yōu)勢(shì)，在國內(nèi)保持較高的競(jìng)爭(zhēng)水平。

　　除此之外，臺(tái)資的臺(tái)達(dá)以高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，深挖OEM市場(chǎng)，同時(shí)堅(jiān)持走PLC與變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器相互配合解決方案，市場(chǎng)銷量一直保持高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

　　在本土PLC方面，其發(fā)展有近40年歷史，大致可以分為20世紀(jì)80-90年代的導(dǎo)入期，此時(shí)市面上的PLC均為海外品牌，90年代到200年，是本土工控企業(yè)初創(chuàng)期，本土PLC品牌開始出現(xiàn)。2000年之后，是本土PLC品牌發(fā)展期。

　　本土品牌從技術(shù)門檻較低的小型PLC入手，并且有著本土化優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。近年來，本土的中型PLC市場(chǎng)有所突破。例如：匯川技術(shù)推出的AM系列中型PLC，在拓展點(diǎn)數(shù)、通訊功能、程序容量等方面有較大突破；信捷電氣在推出XG系列中型PLC，能夠支持20軸伺服控制，同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)型PLC的全部功能，具有更快的處理速度。

　　結(jié)語

　　PLC是工廠自動(dòng)化和工業(yè)過程控制不可或缺的部分，在智能制造時(shí)代對(duì)PLC性能的要求進(jìn)一步提高是必然的，那么就需要從根本上重新設(shè)計(jì)它，包括高性能控制、互聯(lián)互通、安全通信、跨平臺(tái)操作，以及不過時(shí)性。從市場(chǎng)角度看，PLC具有銷售渠道壁壘，工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)單一PLC產(chǎn)品的市場(chǎng)，通常有著隱形天花板。以國外高端品牌為例：首先結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，找到合適切入點(diǎn)；其次，得到客戶認(rèn)可后，逐漸完善產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品研發(fā)，由單一供應(yīng)商變成方案解商；最后，利用技術(shù)沉淀和品牌優(yōu)勢(shì)，成為橫跨中高端市場(chǎng)的綜合性供應(yīng)商。
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