PLC可編程邏輯控制器發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展格局及未來發(fā)展趨勢分析[圖]

    1.PLC發(fā)展現(xiàn)狀

    PLC是工業(yè)自動化關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工業(yè)自動化是自動化技術(shù)應(yīng)用最為重要的一個方向。自動化應(yīng)用領(lǐng)域可分為辦公自動化、機械自動化、信息自動化、工業(yè)自動化、污水處理自動化等。工業(yè)自動化多以自動設(shè)備取代高危險、單調(diào)性、高頻率的人力行為，通過引入自動化設(shè)備，協(xié)助解決人力成本高、技術(shù)斷層、品質(zhì)不穩(wěn)定的問題。

    PLC（ProgrammableLogicController）可編程邏輯控制器，是工業(yè)控制的核心部分。它是專為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，其內(nèi)部采用一類可編程存儲器用于存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。作為工業(yè)自動化的一種典型應(yīng)用，PLC最初是做為取代繼電器線路、進行順序控制為主而產(chǎn)生的，后來PLC廠家逐步增加了模擬量運算、PID功能以及更可靠的工業(yè)抗干擾技術(shù)等功能，并隨著網(wǎng)絡(luò)化的需求增加了各種通信接口。與此同時，伴隨著現(xiàn)場總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用范圍越來越廣。

    PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同。主要組成部分為中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入\輸出接口電路、電源以及其他接口電路。中央處理器主要采用通用微處理器、單片機和雙極型位片式微處理器三種類型，具有邏輯與數(shù)學(xué)運算功能，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。存儲器主要是用來存放系統(tǒng)中的邏輯變量、用戶程序和監(jiān)控及其他信息。輸入\輸出接口電路主要是指輸現(xiàn)場設(shè)備。電源包含了系統(tǒng)、掉電保護及備用等電源。入電路把輸入信號隔離及電平轉(zhuǎn)化和輸出電路對PLC輸出結(jié)果實施放大與電平轉(zhuǎn)化并驅(qū)動。

典型PLC控制系統(tǒng)示意圖

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國PLC（可編程邏輯控制器）行業(yè)市場全景評估及發(fā)展趨勢預(yù)測研究報告》

    2.PLC行業(yè)格局

    根據(jù)PLC的I/O點數(shù)多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。PLC接收輸入信號和輸出信號的數(shù)量分別稱為輸入點數(shù)和輸出點數(shù)，簡稱I/O點數(shù)，這是選擇PLC的重要依據(jù)之一。一般而言，PLC控制系統(tǒng)處理的I/O點數(shù)較多時，控制關(guān)系也會較復(fù)雜，用戶要求的程序存儲器容量也更大，要求PLC指令及其他功能也更多。

不同型號 PLC 對比

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2016 年大中小型 PLC 市場份額

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    小型PLC主要面向OEM市場，大中型PLC主要應(yīng)用于項目型市場。為了提高生產(chǎn)效率、擴展利潤空間，OEM廠商迫切需要提高機械的自動化水平來改變現(xiàn)在的市場格局。PLC作為典型控制產(chǎn)品，是OEM提高機械自動化水平的重要工具。OEM市場也成為PLC產(chǎn)品的重點應(yīng)用市場，其中紡織、包裝及機床在PLC市場中占有較大比重，小型或微型PLC已能滿足OEM廠商的控制需求，因此小型PLC在OEM市場廣泛應(yīng)用。項目型市場通常是電力、礦業(yè)、冶金等領(lǐng)域，要求較復(fù)雜的控制能力和較強通訊聯(lián)網(wǎng)功能，因此大多使用大型或中型PLC。

2016 年大中小型 PLC 市場份額

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    國內(nèi)品牌在小型PLC領(lǐng)域得了較快發(fā)展。大型PLC主要應(yīng)用于冶金、電力、交通等領(lǐng)域，且應(yīng)用場合工藝比較復(fù)雜，需要靈活多樣的通信方式以及較好的網(wǎng)絡(luò)拓展能力，因此用戶對產(chǎn)品安全性、可靠性、抗干擾性和網(wǎng)絡(luò)通信能力要求較高。中型PLC在項目型應(yīng)用中需要建立小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，因此要求較高通信能力和組建網(wǎng)絡(luò)的便利性；在OEM應(yīng)用中通常屬于高端應(yīng)用，機器的復(fù)雜程度較高，因此對中型PLC的CPU指令處理速度、程序容量、運動控制精度，通信方式等方面有較高要求。

    3.PLC未來發(fā)展：進軍伺服領(lǐng)域，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局

    伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化行業(yè)中實現(xiàn)精確定位、精準運動必要途徑，是可編程邏輯器件PLC的關(guān)鍵下游。伺服系統(tǒng)由控制層面的控制器、驅(qū)動層面的伺服驅(qū)動和執(zhí)行層面的伺服電機，輔之編碼器組成。主要任務(wù)是按PLC控制命令的要求，對功率進行放大、變換、調(diào)控等處理，控制驅(qū)動裝置的輸出力矩、速度和位置，實現(xiàn)對物體的位置、方位、姿勢等進行控制。高質(zhì)量的伺服系統(tǒng)必須具備穩(wěn)定性好、精度高、響應(yīng)速度快的特點。按照功率大小目前可以分為小型伺服、中型伺服和大型伺服系統(tǒng)：大型伺服是指系統(tǒng)功率大于5kW，主要用于驅(qū)動重型機械設(shè)備；中型伺服是指功率介于1kW和5kW之間，在OEM市場得到廣泛應(yīng)用；小型伺服是指系統(tǒng)功率小于1kW，主要應(yīng)在在中低端OEM市場。伺服系統(tǒng)作為運動控制系統(tǒng)的重要組成部分，其市場規(guī)模與運動控制市場規(guī)模變化基本一致。

2013-2018 年中國伺服系統(tǒng)市場規(guī)模增長情況（單位：億元，%）

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    我國伺服技術(shù)起步晚，本土品牌選擇從細分行業(yè)應(yīng)用入手，提供行業(yè)解決方案。伺服電機產(chǎn)品廣泛用于機械、冶金、電力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研試驗等領(lǐng)域。我國市場需求巨大，隨著各行業(yè)如機床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機器人、自動化生產(chǎn)線等，對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求不斷提高，這些領(lǐng)域?qū)涣魉欧姍C的需求將迅猛增長。國產(chǎn)伺服雖然在技術(shù)、質(zhì)量等方面還不能與國外品牌抗衡，但隨著中國經(jīng)濟整體形勢的好轉(zhuǎn)，伺服系統(tǒng)重點應(yīng)用行業(yè)如機床、電子半導(dǎo)體、紡織、包裝、印刷、新能源等積壓單得到釋放，伺服市場需求旺盛，眾多國產(chǎn)伺服品牌紛紛發(fā)展迅速。目前國內(nèi)伺服市場外資品牌占據(jù)了超過70%的市場份額，國產(chǎn)品牌占比雖少但已經(jīng)能夠覆蓋70%-80%的應(yīng)用場景，并在某些技術(shù)參數(shù)方面甚至超過國際頂尖品牌，同時較國際品牌還擁有15%-30%的價格優(yōu)勢。

2015 年伺服系統(tǒng)下游行業(yè)分布

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