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    國產PLC產業化的幾點思考
    雙擊自動滾屏 發布者:admin 發布時間:2009-8-14 閱讀:71334次 【字體:

    1、概述

        自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC)取代傳統繼電器控制裝置以來,PLC得到了快速發展,在世界各地得到了廣泛應用。同時,PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術、網絡技術的不斷發展和用戶需求的不斷提高,PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制,在運動控制、過程控制等領域也發揮著十分重要的作用。

        作為離散控制的首選產品,PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發展,世界范圍內的PLC年增長率保持為20%~30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大,近年來PLC在工業發達國家的增長速度放緩。但是,在中國等發展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料,2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右,在自動化領域占據著十分重要的位置。

        自上世紀七十年代引進PLC以來,PLC在我國的應用已有30年的歷史。引進初期,由于PLC價格昂貴,引進的PLC主要用于冶金、電力、自動化生產線等大的設備和系統。近10年來,隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大,越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制,PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發展和基礎自動化水平的不斷提高,今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。

        在引進國外PLC產品的過程中,我國也曾組織了相關單位消化、吸收PLC的關鍵技術,試圖對PLC進行國產化。

        但是,受各種因素的影響,國產PLC一直沒有形成產業化規模,目前中國市場上95%以上的PLC產品來自國外公司。

        2、PLC發展趨勢

        從剛一問世至今,PLC一直表現出強大的生命力和高速增長態勢。近年來,有關媒體進行過PLC和DCS(DistributedControlSystem,分布式控制系統)誰更有生命力以及PLC是否會被IPC(IndustrialPC,工業PC)、嵌入式控制器、FCS(FieldbusControlSystem,現場總線控制系統)等取代的討論。隨著計算機技術和控制技術的不斷發展,PLC和DCS都在不斷吸收對方的優點,因此在部分高端PLC應用領域PLC的功能與DCS的功能越來越接近。但是,筆者認為,DCS有DCS的傳統應用領域,PLC有PLC的傳統應用領域,二者在今后5年內誰也不會代替誰,只是互相吸收對方的優點,在高端逐漸走向融合。至于經過一段時間發展后,DCS和高端PLC功能越來越接近,它們的名字叫什么都無關緊要,傳統DCS廠商可能會叫它DCS,傳統PLC廠商可能會叫它PLC,也可能叫FCS、PAC(ProgrammableAutomationController,可編程自動化控制器)或其它名字。無論是PLC還是DCS,市場上的主流產品都采用了現場總線技術,盡管它們都不是嚴格意義上的FCS,但人們也可在一定程度上認為它們就是FCS,其實有不少廠商就是這么做的。因為FCS與DCS、PLC的關系不是本文討論的重點,在此不多敘述。

        IPC加軟件能實現PLC的主要功能,在一些場合能代替PLC進行控制,實現所謂軟PLC的功能。這是IPC可靠性得到較大程度提高,并充分利用IPC通用性時PLC的一個發展分支,但筆者認為它畢竟只是一分支,近期內絕對不會成為PLC應用的主流。通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器,但PLC相對一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的穩定性。筆者實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器,現在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

        PLC將不斷豐富功能、提高性能,其主要發展趨勢體現為以下幾點。

        功能更強大

        在原有開關量處理的基礎上,PLC將進一步增強模擬量處理能力,并不斷融合順序控制、過程控制和運動控制功能。同時,PLC的運算速度、處理能力和存儲容量也將不斷提高。大型PLC系統在控制的基礎上,不斷增加管控一體化功能。小型PLC不僅具有順序控制和邏輯聯鎖功能,還移植了大中型PLC的一些高級功能,如模擬量的閉環調節和運動控制等。

        網絡化

        無論是大型PLC還是小型PLC,網絡功能不斷增強。PLC向上可以連接各種管理網,向下可連接各種現場設備。即使是小型PLC,不僅要完成單機設備的控制,還要對相關設備進行協調,因此通過網絡交換信息就顯得十分重要。為滿足現代工廠自動化對PLC系統開放性和互聯性的要求,北京和利時系統工程股份有限公司(以下簡稱和利時公司)推出的小型一體化PLCHOLLiAS-LEC就有多種聯網功能。HOLLiAS-LECG3不僅設計了與CPU集成一體的標準MODBUS協議、專有協議和自由協議串行通訊接口,還可通過網絡接口模塊與其它系統進行互連,接口模塊包括自由協議串口、Profibus-DP、Ethernet、evicenet、Lonworks、CAN、FF、Modem、GPRS/GSM等。

        標準化和開放性

        通過自由組合模塊化和標準化的硬件,同一廠商的產品可以靈活地組成滿足不同要求的控制系統。同時,PLC將越來越開放,它提供的將是一個開放性平臺,通過提供標準化和開放性的接口,PLC可以很方便地接入其它系統。另外,越來越多的PLC采用標準的編程語言。編程語言國際標準IEC61131-3以前更多地被歐美廠商采用,現在包括日本廠商在內的主流PLC廠商都傾向于采用符合IEC61131-3標準的編程語言。

        專業化

        不同行業在采用PLC時其關注點會有所不同,故其功能需求也會不一樣。因此,在PLC通用功能的基礎上針對不同行業應用特點開發專業化PLC產品,不僅可以提高產品性能、降低產品成本,而且可以提高產品的易用性和專業化水平,提高產品的綜合競爭實力。這種專業化應用不僅體現在軟件功能上,也體現在硬件構成上。

        3、中國PLC應用現狀

        我國工業企業的自動化程度普遍較低,PLC產品有很大的應用空間,如機械行業80%以上的設備仍采用傳統的繼電器和接觸器進行控制。因此,PLC在我國的應用潛力遠沒有得到充分發揮。

        我國大中型企業普遍采用了先進的自動化系統對生產過程進行控制,但絕大部分小型企業尚未應用自動化系統和產品對生產過程進行控制。隨著競爭的日益加劇,越來越多的小型企業將采用經濟、實用的自動化產品對生產過程進行控制,以提高企業的經濟效益和競爭實力。

        中國加入WTO后越來越多的國際公司把其制造基地轉移到中國。同時,中國的國有企業和民營企業也在利用難得的歷史機遇大力發展制造業。中國正在努力成為世界新的制造業基地。制造業的控制主要以離散控制為主,PLC是該領域控制系統的首選。制造企業為提高勞動生產率和產品質量,必然會大量采用PLC,從而為PLC的應用提供廣闊的應用前景。

        自2001年以來,作為基礎工業之一的機械工業成為我國工業發展新的增長點,年均增長率超過20%。與流程工業對模擬量的反饋調節不同,機械工業需對開關量進行連鎖及順序控制,因此PLC成為其控制產品的首選。機械行業的高速增長和自動化現狀為PLC應用提供了巨大的市場空間。

        我國在“十五”規劃中已明確提出了“用信息化帶動工業化”的發展計劃,大量傳統產業的自動化改造將為PLC的應用提供巨大的發展空間。

        我國的工業發展及自動化應用水平與工業發達國家相比有幾十年的滯后,按目前的經濟形勢分析,我國將迎來一個PLC市場高速增長的時期。

        基于上述原因和中國經濟高速增長的現狀,今后若干年內中國PLC市場將保持持續高速增長。綜合相關資料提供的數據,并分析目前中國PLC市場主要廠商的經營數據,初步估計目前在我國本土銷售的PLC總量為30~40億元人民幣(不含隨進口主設備配套的PLC),年增長率為15~20%。按保守數據估計,未來4年內中國PLC市場的銷售收入見表1。

        表1未來4年中國PLC市場容量(單位:億元)

        

        巨大的市場需求為發展PLC業務提供了難得的歷史機遇,國內有實力的自動化公司應充分利用在市場、技術、行業影響和品牌等方面的積累,大力拓展PLC業務,使國產PLC早日成為中國PLC市場的主要參與者之一。

        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領域占有絕對優勢,日本公司在小型PLC領域占據十分重要的位置,韓國和中國臺灣的公司在小型PLC領域也有一定市場份額,中國大陸PLC廠商的市場份額幾乎可以忽略。

        大型PLC的目標用戶在選用PLC時一般不會把價格作為首要考慮因素,而是更關注產品性能、質量和品牌,對價格不是十分敏感,故日本產品很難進入該領域。韓國和中國臺灣的產品從一開始就是模仿日本產品,基本沿襲日本產品的技術路線,其在中國的市場策略、行業影響基本是步日本廠商的后塵,只不過比日本產品滯后一段時間。

        對中、小型PLC的目標用戶而言,市場上主要廠商的PLC產品均能滿足其要求,所以在產品選型時價格是十分重要的因素。因此,日本產品在該領域占有絕對優勢。Siemens在推出新一代小型PLC產品S7200后其價格與日本產品相差不大,最近幾年其小型PLC的市場增長迅速,已經與日本主要產品(Mitsubishi和

     
     

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