PLC在中国的发展及应用前景

宋秀玲

（晋城职业技术学院机械与电子工程系 山西晋城 048000）

PLC在中国的发展及应用前景

宋秀玲

（晋城职业技术学院机械与电子工程系 山西晋城 048000）

文章概述了PLC的产生和特点，介绍了PLC在国内外的发展历程和应用领域，根据形势分析了PLC在中国的应用前景，并对国产PLC厂商提出了几点小小建议。

PLC；发展历程；应用行业；应用前景

1.PLC的概述

1.1 PLC的产生。20世纪60年代末期，随着汽车供求市场的发展，美国汽车制造业工业出现了激烈的竞争，为了适应生产工艺不断更新的需求，美国通用汽车公司（GM）公开招标：开发一种以计算机为基础的、采用程序代替硬件接线方式的、可以进行大规模生产线流程控制的系统。1969年美国数字设备公司根据以上要求，研制出世界上第一台可编程控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制，从此开辟可编程控制器的新纪元。[1]

1.2 PLC的发展。刚问世的PLC可以说是继电器控制装置的替代产品，由于当时的元器件及计算机发展水平有限，所以早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，它的存储器采用磁芯存储器，具有基本的逻辑控制及定时、计数功能，主要用于单一工序的自动控制。

70年代初，微处理器出现以后，便在可编程控制器中得到应用，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具计算机特征的工业控制装置。编程语言是和继电器电路图类似的梯形图。

70年代中末期，计算机技术的全面引入使PLC的功能发生了巨大的飞跃。不仅运算速度快，体积小、工业抗干扰能力强，而且具有了模拟量运算、PID功能，从而PLC进入实用化发展阶段。

80年代以后，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，使PLC在模拟量控制、数字运算、人机接口和网络等方面都得到大幅度提高，这一阶段的PLC逐渐进入过程控制领域，在某些方面取代了过程控制领域处于统治地位的DCS系统，奠定了在工业控制中不可动摇的地位。

20世纪末期，可编程控制器诞生了各种各样的特殊功能单元，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。就整体而言，不论是硬件还是系统软件都正在向标准化方向发展。

1.3 PLC的特点。

第一，可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC专为工业控制设计的，在设计和制造过程中采用严格的生产工艺制造，在硬件和软件上都采用了许多抗干扰的措施：如屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等；同时PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，没有真正的接点，元件的使用寿命长；这些都大大提高了PLC的可靠性和抗干扰性。

第二，编程简单、易学。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，所以它采用了大多数技术人员熟悉的梯形图语言，梯形图语言与继电器原理相似，形象直观，易学易懂。

第三，功能完善。PLC发展到今天，除了具有模拟和数字量输入/输出、逻辑运算和定时、计数、数据处理、通信等功能外，还可以实现顺序、位置和过程控制。

第四，通用性强。目前PLC的产品已经标准化、系列化、模块化，具有各种数字式、模拟量的输入/输出接口，用户可以根据需求灵活的对系统进行控制；再加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

第五，设计、安装、调试工作量小，维护方便。在传统的继电器控制系统中，逻辑控制功能是通过导线来实现的，要改变控制功能必须改变导线的接线方式。PLC用软件取代了继电器控制系统中各种功能的继电器，内部不需接线和焊接，只要进行外部接线和程序编写就可以了，通过执行存储器中的程序实现系统的控制要求。当生产工艺发生改变时，只要修改程序即可。使控制系统设计及建造的周期大大缩短，维护起来容易。而PLC用户的程序大部分可以在实验室进行模拟调试，方便快捷。

第六，体积小，能耗低。对于一些复杂的控制系统，使用PLC后，大量减少了中间和时间继电器的使用，大大缩小了控制系统的体积，同时也节省了资源，如日本三菱公司超小型的PLCFX0S—14，底部尺寸只有90mm×60mm。体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

2.PLC在中国的发展

我国开始研制PLC产品是上世纪70年代中期。1974开发了采用位片式微处理芯片的可编程顺序控制器，并且投入了应用，但一直未能形成批量生产。1977年我国又采用了美国的MC14500集成芯片，成功研制了我国第一台具有实用价值的PLC，并且有了批量产品，开始应用于工业生产控制。为尽快提升我国PLC的技术水平，引进PLC的先进生产技术，我国1979年开始首次从美国引进PLC，引进初期的PLC主要用于冶金、电力、自动化生产线等较大的设备和系统；在以后的几年里，我国积极引进国外的PLC生产线，建立了一些合资企业，中外合资或外商独资企业在国内开始批量生产PLC，同时开发自己的产品。我国现在从事PLC的研制与开发的厂家和科研所有中国科学院自动化研究所的PLC-0088，北京联想计算机集团公司的GK-40，上海机床电器厂的CKY-40，苏州电子计算机厂的YZ-PC-001A，天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/480等30多家[3]。1985年开始，日本三菱电机公司的小型PLC最先通过非政府渠道进入中国市场。后来随着PLC价格的不断降低，PLC技术开始应用到越来越多的中小设备上，小型PLC被大面积的推广应用。1990年以后，德国的西门子（SIEMENS）、美国的A-B（AllEN BRADLY）以及其它知名品牌的PLC开始大举进入中国市场。从而大大推动了PLC在我国工业领域的应用规模。1995年后，我国的PLC市场形成了大型PLC以欧美为主、小型PLC以日本为主，中型PLC欧日平分秋色的格局。目前国际主要的PLC厂家都已经打入了中国市场，形成了群雄割据的局面。

与国际品牌的群雄割据相比，国产PLC处于绝对的弱势，国内PLC生产厂家虽然有30余家，面对国际厂商数十年的规模化生产，国内厂商大多数只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，并未建立批量生产，没有形成产业化规模。目前，我国大中型企业普遍都是用先进的自动化系统对生产过程进行控制，少部分小型企业也在进行尝试；随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，不久以后，小型企业利用自动化系统对生产过程进行控制成为一种必然。在这种背景下，我国小型PLC厂家正在崛起，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。

3.PLC在中国的应用领域

3.1 冶金行业。PLC是冶金行业的主流控制器，在钢铁生产中，除了早期的有色金属生产设施和高炉环节在使用DCS外，采矿、选矿、烧结、转炉、铸造、轧钢等环节都是通过PLC来控制的。中国冶金行业由于自身的产业规模非常庞大，并且对各控制环节要求精度很高，需求的控制点数多，所以该行业是大中型PLC应用的主要行业。在我国6000多家冶金企业中，有多数在应用PLC产品。

3.2 汽车制造业。汽车业是最有潜力的PLC行业之一，汽车生产线由冲压、焊装、总装和喷漆四大工序组成，每道工序都会大量使用PLC进行控制，因此汽车业是PLC应用的第二大行业，仅次于冶金行业。该行业主要对各生产线的工位进行控制，要求的控制点数最多300个点左右，所以该行业以中型PLC为主。

3.3 化工行业。近年来，在化工行业，PLC应用一直保持着稳定增长，化工行业在合成材料方面对自动化产品的需求比较大。再加上低碳经济对化工行业环保要求的提高，化工厂需要对周边的水处理和循环系统进行改造，对自动化产品的需求会进一步增加。

3.4 轨道交通业。轨道交通行业中有两大环节在使用PLC，一个环节是车站部分，另一个环节是车辆部分。车站环节中PLC主要应用于轨道交通的环控、设备监控、电力监控和智能低压监控等等系统，其中环控系统对PLC的需求最大，由于交通安全非常重要，对PLC的可靠性要求非常高，所以在该行业中需要大量的大型PLC。另外，在车辆环节，对中小型PLC的应用也比较广泛。

3.5 电力行业。电力行业本身的自动化水平很高，对PLC的应用规模基数很大，是大中型PLC应用的又一大行业。

4.PLC在中国的应用前景

我国是发展中国家，工业自动化程度较低，工业自动化应用水平与工业发达国家相比滞后几十年，相当一部分机械行业仍采用传统继电器—接触器设备。我国正努力成为世界新的制造业基地，制造业的控制主要以离散控制为主，PLC是该领域控制系统的首选。同时，机械行业为提高劳动生产率和产品质量，必然会实现自动化控制，大量传统产业的自动化改造为PLC的提供更广阔的应用空间。

在哥本哈根气候会议上，低碳经济成为人类关注的热点，提高生产效益成为当前各行各业的首要任务。具节能减排的自动化技术在全球提倡的“低碳经济”下当之无愧成为人们关注的技术之一。

化工行业由于生产环境较差，使得PLC的使用寿命低于其它行业，相应的更换率就高于其它行业。大量使用PLC的化工设备需采购更多的零配件，由此化工行业存在着较大的更换市场。

轨道交通行业中的主控系统PLC都是大型的，一方面大型PLC的技术要求比较高，研发起来比较困难；另一方面轨道交通行业对大型PLC的稳定性要求比较高。所以起步较晚的厂商即使研制出大型的PLC，想要进入轨道交通行业也是非常困难的。相比之下，轨道交通行业对小型PLC要求不是太高，小型PLC生产厂商还是比较容易进入该行业的，因此在轨道交通行业中，小型PLC市场有足够的竞争空间。

由此可知，PLC在我国的应用潜力还远远没有得到充分发挥。按目前形势分析，我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。

5.对国产PLC发展的几点建议

目前，中国PLC市场90%以上产品是国外品牌。相对于国际大公司而言，起步较晚的国产品牌具有明显的劣势，在发展前景广阔的今天，国产PLC如何才能冲进市场，走上可持续发展的道路呢？

5.1 产品行业重点化。现在国产PLC厂商多而杂，很少有固定的行业，用户对其忠诚度不高，厂商很难培养出自己的行业用户。要想改变这种状态，国产PLC应该专业化、行业化，目标明确，树立诚信，培养用户。

5.2 选择适当的行业。国产PLC存在价格低的优势，但是在一些对控制系统可靠性要求比较高的行业，价格优势没有任何的吸引力，因为如果控制系统出现问题，导致整个生产线停止，损失的将是上百万或上千万，所以用户不会冒这样的风险使用国产PLC。而对可靠性要求不太高的行业用户从投资角度考虑还是乐意使用国产PLC。

5.3 加大软件的开发力度。通过对国内用户访谈可知，普遍对国产PLC硬件比较认可，由于国产PLC软件无法满足复杂的控制程序，所以对其不太满意。

5.4 根据需求定制产品优势。国内PLC厂商由于地利条件，能够及时、确切地了解中国用户的需求。由于是本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商可以适时地开发并生产中国用户所需求的PLC产品；并且可以根据用户的特殊需求定制个性化产品。

5.5 加大宣传力度。通过调研发现，在质量合格、性能要求满足情况下，我国用户首选国产PLC，这正是国产PLC的一个优势。但当购买时，很多用户会不知道哪些国产PLC比较好，而放弃购买。这是由于国产产品宣传力度不够所造成的，因此需要加大宣传。

从PLC问世至今，给我们的生活和生产带来极大的方便，在工业控制领域，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案。我们希望PLC在这广阔的发展空间中更加稳健的成长。更希望看到中国的PLC自主开发能力得到提升，创出品牌，打入市场。笔者坚信，国产PLC的产业化一定会有一个美好的未来。

[1]管旭.可编程控制器原理及应用[M].大连理工大学出版社，2008（2）.

[2]高勤.电器及PLC控制技术[M].高等教育出版社，2002（6）.

[3]瞿彩萍，张伟林.PLC应用技术[M].人民邮电大学出版社，2007（11）.

宋秀玲（1976-），女，山西晋城人，山西大学硕士，晋城职业技术学院讲师，主要研究自动控制。

2010-06-15