PLC四十年发展历程及展望

2019-07-07 11:41

  世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的世界第一台可编程序控制器PDP-14。限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。

  1971年日本从美国引进这项技术,很快研制出第一台可编程序控制器DSC-18。1973年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业推广应用。进入20世纪70年代,随着微电子技术的发展,尤其是PLC采用通讯微处理器之后,这种控制器就不在不局限于当初的逻辑运算了,功能得到更进一步增强。进入20世纪80年代,随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展,以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC,使PLC的功能增强,工作速度快,体积减小,可靠性提高,成本下降,编程和故障检测更为灵活,方便。

  20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

  20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

  我国工业企业的自动化程度普遍较低,如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。加入wto后,中国正日益成为世界新的制造业基地,制造业的控制主要以逻辑控制为主,大量传统产业的自动化改造也为plc的应用提供广阔的发展空间。

PLC的发展现状和行业分布

  由于种种原因,国产品牌的plc在国内plc市场份额所占比例很小,一直没有形成产业化规模,中国目前市场上95%以上的plc产品来自国外公司。目前中国plc市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司,欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势,日本公司在小型plc领域占据十分重要的位置,韩国和中国台湾的公司在小型plc领域也有一定市场份额。

  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。目前国产PLC厂商众多,主要集中于台湾、北京,浙江、江苏和深圳,台湾的品牌有:永宏、台达、盟立、士林、丰炜、智国、台安。

  日前,台达面向高端应用领域推出了模块化中型可编程控制器AH500系列,该系列产品继承了台达PLC稳定优良的性能特点外,与市场上同类型产品相比,AH500系列中型PLC具有明显的后发优势,它采用全模块化设计,方便系统升级和扩展;它采用高度整合的软件和界面,内建丰富的功能模块,拥有扩展模块功能齐全、节省用户配置成本和维护成本等特色,适用于中高端工厂自动化、楼宇自动化以及过程自动化领域。

  而另一PLC领军企业和利时集团也推出了LK系列PLC,即LK420电量采集模块,测量电量参数包括电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等。LK420使全面电网分析通过现场总线被实施。根据电网上的电压、电流、有效功率、视在功率值和负载情况,用户可以优化驱动器或机器的供电并且保护设备免于事故和停电。这个模块在电厂、写字楼等需要测量电网参数的行业和地区,有着十分广泛的应用。

  近年来,中国OEM机械厂家一直忙于提高国产机械的自动化水平,减少对国外高端机械产品的依赖。因此,PLC作为典型控制产品,在纺织机械、塑料机械、印刷机械、食品机械、包装机械、起重机械、机床和化工机械等诸多领域被广泛应用。

  由于经济低迷导致需求的下降,在电梯、纺织机械、建筑机械、电源设备、造纸机械、电子制造设备、物料搬运、机床、HVAC、塑料机械、橡胶机械等应用中呈负增长的态势。冶金行业是应用PLC最多的项目型市场,以大、中型PLC为主,由于产能过剩、需求萎缩和价格下降,也使得PLC在该行业继续保持低迷的态势。

  目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。

  纵观2009年,PLC在大部分OEM行业的应用都将维持低迷的态势,只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能保持一定的增长。但是,一些行业如,汽车、公共设施、矿业、市政等直接受国家刺激政策的拉动,PLC需求不减,成为PLC稳步增长的中坚力量。

  某些品牌会侧重于一些行业,如schneider更加注重电力行业,rockwell在冶金行业表现出众。

  从技术角度来看,国内外的小型plc差距正在缩小。有些国产plc已经拥有符合iec标准的编程软件、支持了现场总线技术等。面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验控制工程网版权所有,国内厂商多数只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段,离真正批量生产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。

  与此同时,国产plc的低价优势也正在受到新的挑战。但可喜的是,和利时、凯迪恩、德维森等一批国产品牌渐渐找准了自己的位置。克服资金、研发压力,顶住用户对产品不信任的压力,凭借对国内厂商的了解和对市场的把握,国产品牌在近几年内获得了一定的成长。

  我国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。基于中国经济稳定迅速增长的现状,今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。相关数据显示,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%。巨大的市场需求为发展PLC业务提供了难得的历史机遇,国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累,大力拓展PLC业务,使国产PLC早日成为中国PLC市场的主要参与者之一。

PLC控制系统未来发展趋势

  PLC的未来发展不仅取决与产品本身的发展,还取决于PLC与其它控制系统和工厂管理设备的集成情况。PLC通过网络,被集成到计算机集成制造(CIM)系统中,把他们的功能和资源与数控技术、机器人技术、CAD/CAM技术、个人计算机系统、管理信息系统以及分层软件系统结合起来,在工厂的未来发展中,将占据重要的地位。

  新的PLC的技术进展包括,更好的操作员界面,图形用户界面(GUI),人机界面,也包括与设备、硬件和软件的接口,并支持人工智能比如逻辑I/O系统等。软件进展将采用广泛使用的通讯标准提供不同设备的连接,新的PLC指令将立足于增加PLC的智能性,基于知识的学习型的指令也将逐步被引入,以增加系统的能力。可以肯定的是,未来的工厂自动化中,PLC将肯定占据重要的地位,控制策略将被智能地分布开来,而不是集中,超级PLC将在需要复杂运算、网络通信和对小型PLC和机器控制器的监控的应用中获得使用。

小结

  中国PLC市场的高速增长,为国产PLC产业化提供了良好的市场基础。其实,PLC产业难题在于如何解决规模化生产和市场现状的问题。随着全球化发展,国产的低价优势也正在受到新的挑战。PLC行业已经不存在劳动密集型、低成本的优势,要想打入市场,就必须做到技术密集和规模化生产。

分享到:
收藏
相关阅读