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国产PLC撕开突破口?

2020/1/14    来源:中国传动网        
关键字:PLC  运动控制  
作为工业自动化的一种典型应用,PLC最初是做为取代继电器线路、进行顺序控制为主而产生的,后来PLC厂家逐步增加了模拟量运算、PID功能以及更可靠的工业抗干扰技术等功能,并随着网络化的需求增加了各种通信接口,同时伴随着现场总线技术和以太网技术的发展,PLC的应用范围越来越广泛。

    作为工业自动化的一种典型应用,PLC最初是做为取代继电器线路、进行顺序控制为主而产生的,后来PLC厂家逐步增加了模拟量运算、PID功能以及更可靠的工业抗干扰技术等功能,并随着网络化的需求增加了各种通信接口,同时伴随着现场总线技术和以太网技术的发展,PLC的应用范围越来越广泛。

    PLC具有众多优点,如功能齐全并不断提升;应用上灵活简便、维护方便;不断提高可靠性和抗干扰能力;价格便宜等,这些优点是PLC产品能够持久占有市场的根本原因。

国产控制系统短板突出

    当前PLC技术的应用范围,涵盖了除大型化工、电力企业之外的几乎所有工业行业。然而,目前在我国PLC应用市场中,几乎95%以上被外国产品占领,本国企业处于绝对劣势。

    这主要是因为在我国在自控产业链的两头——底层的现场仪表(尤其是变送器和执行机构)、上层的综合自动化软件基础最为薄弱。我国自行设计制造的智能变送器只占国内市场的9%。顶层综合控制软件能力弱,一方面是因为工控企业对用户的工艺特征理解不深刻,经验积累不足,从而制约了顶层集成能力和快速进入细分市场的能力(工控企业受制于国家关于设计企业资质门槛的规定也是一方面原因)。

    此外用户市场对本国工控技术/产品的不认同,也制约了自主研发的工控产品实践提高的机会。基于上述原因,国产控制系统难以进入重大工程的关键、核心、主体装备,这一市场的大部分仍被国外工控系统垄断。尤其用于广大离散型工厂自动化的PLC系统,情况不容乐观。

国产PLC崛起的机遇与挑战

    当前制造业全球化趋势加剧,PLC的制造也并非劳动密集型,欧美日等国的PLC产品原料制作成本在降低,因此在价格方面,国产PLC并没有多大优势。在这样的形势下,如果还是采取价格竞争的话,可能整个PLC产业都会失去投资价值,产品的配套服务也会受到严峻的影响,这对用户来说可能是一场灾难。

    PLC之所以能够在众多的IT产品竞争中长盛不衰,主要还是因为其可靠的稳定性。国内制造商们在追求成本的同时,也要保持品质的优良和稳定性这两个基本条件,除此以外,大陆PLC制造商需要做的还有很多。

    首先,面对工业自动化和OEM的逐渐发展、PLC的应用和技术需求越来越多的现状,通用性PLC产品已经难以满足多样化的客户需求,OEM客户已经不仅仅关注PLC产品的成本和价格,更注重其企业形象、PLC与自身核心技术的完美融合,因此PLC定制化会越来越频繁地出现在各PLC厂家的市场需求中。

    其次,用户对PLC网络化的需求也愈发旺盛。目前国内用户在PLC的使用上,绝大多数还处于类似单机应用的程度,后续随着智能制造的发展,将大大推动传统自动化与网络技术的密切结合。在现有的传统应用上,随着智能工厂以及物联网的发展,工厂设备联控、PLC与上位机及其他智能产品的数据交互、大数据应用等领域,对PLC的技术发展提出了新的要求,这是新的机遇同时也是极大的挑战。这要求PLC产品在维持高性价比的前提下,具备超强的环境适应能力、稳定可靠,并且能够简便地接入各种网络,充分发挥PLC产品在数据采集、数据交互方面的作用。

    在服务方面,国内PLC制造商需要根据用户的要求量身定做,实现专门化的服务策略。对于用户来说,需求都有专门化,特别是装备制造商,对电控的成本尤为重视,根据客户的需求进行量身定做,不仅可以降低产品成本,也可以让用户感受到独有的服务。而在售前服务方面,本土制造商可以对用户的PLC、人机界面、变频器乃至低压电器进行全方位的咨询和配套服务,提供一体化的产品和一站式的服务,发挥自己的本土优势。

PLC未来发展方向

    紧扣用户需求的基础上,我们还必须对PLC未来的发展趋势有深入了解。

    首先是PLC操作向简易化方向发展。目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步,而且不同厂商PLC所有编程的语言也不尽相同,用户往往需要掌握更多种编程语言,难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点,用普通的方法对它们编程时,需要熟悉有关的特殊存储器的意义,在编程时对它们赋值,运行时通过访问它们来实现对应的功能。

    这些程序往往还与中断有关,编程的过程既繁琐又容易出错,阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC的发展必然朝着操作简化对复杂任务的编程,在这一点上西门子就充当了先行者,西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导,只需要在对话框中输入一些参数,就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序,大大方便了用户的使用.

    二是PLC向高性能小型化方向发展,PLC的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的FX-IS系列PLC,最小的机种,体积仅为60×90×75mm,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力,还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力,如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说,PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别越来越小了,用PLC同样可以构成一个过程控制系统。

    三是PLC网络化技术的发展。其中有两个趋势:一方面,PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统,而是迅速向开放式系统发展,各大品牌PLC除形成自己各具特色的PLC网络系统、完成设备控制任务之外,还可以与上位计算机管理系统联网,实现信息交流,成为整个信息管理系统的一部分。

    另一方面,现场总线技术得到广泛的采用,PLC与其他安装在现场的智能化设备,比如智能仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等,通过一根传输介质(比如双绞线、同轴电缆、光缆)链接起来,并按照同一通信规约互相传输信息,由此构成一个现场网络,这种网络与单纯的PLC远程网络相比,配置更灵活,扩展更方便,造价更低,性能价格比更好,也更具开放意义。

    四是嵌入式PLC具有很大的发展空间。嵌入式PLC的发展也呈现多元化,国内外均有良好表现:德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色;国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件,作为硬件平台,开发了多模人通道的嵌入式PLC;还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台,充分利用了CASE工具,结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库,专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。

    在我国嵌入式PLC的发展空间,首先在于它十分有利于发挥我国自动化行业发展的两大特点:有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础,并拥有足够的、性价比全球最优的设计开发队伍。我们完全可以以最低的成本、较高的质量,并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC,来代替通用PLC。

    同时,嵌入式PLC的硬件、软件、人机界面、通信等各方面的功能设计灵活,易于剪裁,更贴近各种档次的机电设备的要求。嵌入式PLC完全基于嵌入式系统的技术基础,拿来就可用。SOC芯片、嵌入式操作系统与符合IEC61131-3编程语言标准的编程环境等优势,使得其在市场上很容易找到。

责任编辑:杨培
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