①PLC 特征
PLC 是可编程逻辑控制器的简称,是一种主要应用于工业控制领域的控制器。PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的新一代工业控制装置,目的是用来取代继电器、执行逻辑、计时计数等顺序控制功能,建立柔性的编程控制系统。PLC 主要由 CPU、存储器、输入接口、输出接口、通讯接口、扩展模块接口组成。
PLC 通过输入接口采集各种开关和传感器的信号,通过输出接口控制各种开关和动作机构;通过扩展模块接口连接 PLC 扩展模块,增加 PLC 控制的点数或者支持特殊功能;通过通讯接口与其他 PLC 及各种工业设备通讯;用户通过运行在 PC 上的编程及调试软件进行程序编写和调试,程序保存在存储器中。PLC 运行时,CPU 执行用户保存在存储器中的用户程序,通过输入接口、输出接口、通讯接口以及扩展模块控制自动化设备,实现各种动作工艺和逻辑。
依据 I/O 点数不同,PLC 可以划分为小型 PLC、中型 PLC 和大型 PLC:
A、小型 PLC:I/O 节点低于 256 点,体积小、价格低,主要用于小型设备实现单一功能;
B、中型 PLC:I/O 节点介于 256 点和 2048 点之间,初步具备了通讯功能和模拟量功能,并具备比较丰富的指令系统,能够应用于大型控制系统或多机系统;
C、大型 PLC:I/O 节点高于 2048 点的 PLC 为大型 PLC,在软硬件方面的性能都比较优越,具备强大的通信能力和处理能力,主要应用于大型的分布式控制系统。
②PLC 发展历程
中国 PLC 行业发展至今,主要历经了起步、缓慢发展以及稳定发展三个阶段:
A、起步阶段(1970-1990 年)
上世纪 70 年代,中国从国外引进 PLC,但由于当时 PLC 价格较为高昂,应用范围相对较窄,仅主要应用于冶金、电力等规模较大的生产设备和控制系统中。通过引进国外的 PLC,中国相关企业、研究所等主体逐步开始学习、吸收和提升PLC 关键技术。这一发展阶段,PLC 行业缓慢起步,企业研发实力不足、资本投入有限、生产技术水平尚待提高等因素对本土品牌的发展限制较大。
B、缓慢发展阶段(1991-2000 年)
中国政府对于 PLC 发展较为重视,在当时的机械电子工业部的领导下,中国机电一体化技术应用协会可编程序控制器(PLC)分会于 1991 年成立。PLC分会的成立有助于开展 PLC 行业调研、制定行业技术和产品发展规划、推广 PLC应用技术、促进行业内各参与主体的信息交流和资源共享,进而推动 PLC 行业发展。
上世纪 90 年代行业标准制定工作也开始进行,中国工业过程测量和控制标准化技术委员会-可编程序控制器及系统分技术委员会 SAC/TC124/SC5 于 1993年成立,该标准化技术委员会基于国外 PLC 技术、产品以及国际电工委员会发布的 IEC61131 等相关标准,结合中国工业控制领域的 PLC 应用需求,制定了GB/T15969 可编程序控制器系列国家标准,在行业标准化进程中取得重要进展,为中国 PLC 行业发展奠定了重要基础。
在这一发展时期,行业应用需求较小,PLC 市场容量未得到充分释放,且国产 PLC 研发、生产主体“轻”技术研发、“重”系统集成应用的发展路径限制了 PLC 技术水平的提高,制约了行业内本土 PLC 企业的崛起,国外企业在这一阶段占据了市场的主导地位。
C、稳定发展阶段(2001 年至今)
随着计算机技术、通信技术、自动控制技术等高新技术水平的提升,PLC 研发门槛逐渐降低,产品价格逐步下降。另一方面,中国制造业的快速发展为 PLC的应用提供了大量的市场机会,而随着 PLC 行业下游应用领域的多样化发展,PLC 应用范围也呈现出扩大趋势,PLC 已由最初局限于大规模设备系统的应用逐步发展为适用于大、中、小型设备系统。
这一时期,本土企业开始聚焦于工业自动化、工业控制和 PLC 等领域,并在发展过程中逐渐积累了 PLC 的研发、生产和应用经验,通过深耕细分市场积累竞争优势、逐步提升市场占比,出现了一批以汇川技术、信捷电气、麦格米特等为代表的具有市场竞争力的本土企业。
在这一时期,PLC 技术水平逐步提高,行业标准体系逐步完善,本土企业逐步发展、市场竞争力逐步提升。中国相关产业政策为 PLC 行业发展提供了良好发展环境,在工业化、智能化发展的大背景下,工业企业的信息化进程逐步加深,工业控制市场需求持续增长,PLC 市场容量稳定释放。
③PLC 的竞争格局
国内 PLC 市场份额主要由西门子、三菱、欧姆龙、罗克韦尔等欧美和日系巨头占据,西门子在国内 PLC 市场的份额超过 40%,三菱的市场份额约 14%。欧美企业凭借领先的技术优势在大中型 PLC 市场占据绝对垄断地位,日系企业在小型 PLC 市场占有优势,本土企业近年来发展迅速,在小型 PLC 市场的份额有望逐步提升。
大型 PLC 第一大品牌是罗克韦尔,国内市场占比 40%。大型 PLC 主要应用于冶金,电力,交通等领域,因此对产品的安全性,可靠性和抗干扰性要求比较高。另外,应用大型 PLC 的场合一般来说工艺比较复杂,需要多样的和灵活的通信方式以及较好的网络拓展能力,因此对大型PLC的网络通信能力要求较高。大型 PLC 是竞争壁垒最高的领域。
中型 PLC 是竞争格局最为集中的领域,第一大品牌西门子国内市场份额占比达 56%。中型 PLC 也主要应用于项目型市场,需要建立小规模的网络,因此通信能力和组建网络的便利性,成为中型 PLC 的技术趋势。另外在 OEM 型市场中,由于采用中型 PLC 的应用在 OEM 应用中通常属于高端应用,机器的复杂程度较高,在 PLC 的 CPU 指令处理速度、程序容量、运动控制精度,通信方式等方面有较高要求。
小型 PLC 市场由于技术壁垒相对较低,市场相对分散,但基本还是由西门子、三菱、欧姆龙等外资品牌占据领先地位,三者国内市场占比分比约为 27%、13%、14%。西门子多年来凭借小型 PLC 产品的性价比优势持续保持领先,但本土品牌汇川技术、信捷电气、合信等近年来也发展较快,逐步在小型 PLC 市场占据一席之地。
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