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

    1.PLC發(fā)展現(xiàn)狀

    PLC是工業(yè)自動(dòng)化關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工業(yè)自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用最為重要的一個(gè)方向。自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域可分為辦公自動(dòng)化、機(jī)械自動(dòng)化、信息自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、污水處理自動(dòng)化等。工業(yè)自動(dòng)化多以自動(dòng)設(shè)備取代高危險(xiǎn)、單調(diào)性、高頻率的人力行為，通過(guò)引入自動(dòng)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(wèn)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(zhuān)為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，其內(nèi)部采用一類(lèi)可編程存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。作為工業(yè)自動(dòng)化的一種典型應(yīng)用，PLC最初是做為取代繼電器線(xiàn)路、進(jìn)行順序控制為主而產(chǎn)生的，后來(lái)PLC廠(chǎng)家逐步增加了模擬量運(yùn)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(shí)，伴隨著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

    PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。主要組成部分為中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)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(jī)和雙極型位片式微處理器三種類(lèi)型，具有邏輯與數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。存儲(chǔ)器主要是用來(lái)存放系統(tǒng)中的邏輯變量、用戶(hù)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(chǎng)設(shè)備。電源包含了系統(tǒng)、掉電保護(hù)及備用等電源。入電路把輸入信號(hào)隔離及電平轉(zhuǎn)化和輸出電路對(duì)PLC輸出結(jié)果實(shí)施放大與電平轉(zhuǎn)化并驅(qū)動(dòng)。

典型PLC控制系統(tǒng)示意圖

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢(xún)發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)PLC（可編程邏輯控制器）行業(yè)市場(chǎng)全景評(píng)估及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》

    2.PLC行業(yè)格局

    根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類(lèi)。PLC接收輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量分別稱(chēng)為輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)I/O點(diǎn)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(diǎn)數(shù)較多時(shí)，控制關(guān)系也會(huì)較復(fù)雜，用戶(hù)要求的程序存儲(chǔ)器容量也更大，要求PLC指令及其他功能也更多。

不同型號(hào) PLC 對(duì)比

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2016 年大中小型 PLC 市場(chǎng)份額

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    小型PLC主要面向OEM市場(chǎng)，大中型PLC主要應(yīng)用于項(xiàng)目型市場(chǎng)。為了提高生產(chǎn)效率、擴(kuò)展利潤(rùn)空間，OEM廠(chǎng)商迫切需要提高機(jī)械的自動(dòng)化水平來(lái)改變現(xiàn)在的市場(chǎng)格局。PLC作為典型控制產(chǎn)品，是OEM提高機(jī)械自動(dòng)化水平的重要工具。OEM市場(chǎng)也成為PLC產(chǎn)品的重點(diǎn)應(yīng)用市場(chǎng)，其中紡織、包裝及機(jī)床在PLC市場(chǎng)中占有較大比重，小型或微型PLC已能滿(mǎn)足OEM廠(chǎng)商的控制需求，因此小型PLC在OEM市場(chǎng)廣泛應(yīng)用。項(xiàng)目型市場(chǎng)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(qiáng)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(chǎng)份額

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    國(guó)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(chǎng)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(hù)對(duì)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(xiàng)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(jī)器的復(fù)雜程度較高，因此對(duì)中型PLC的CPU指令處理速度、程序容量、運(yùn)動(dòng)控制精度，通信方式等方面有較高要求。

    3.PLC未來(lái)發(fā)展：進(jìn)軍伺服領(lǐng)域，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局

    伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化行業(yè)中實(shí)現(xiàn)精確定位、精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)層面的伺服驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行層面的伺服電機(jī)，輔之編碼器組成。主要任務(wù)是按PLC控制命令的要求，對(duì)功率進(jìn)行放大、變換、調(diào)控等處理，控制驅(qū)動(dòng)裝置的輸出力矩、速度和位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的位置、方位、姿勢(shì)等進(jìn)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(diǎn)。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(dòng)重型機(jī)械設(shè)備；中型伺服是指功率介于1kW和5kW之間，在OEM市場(chǎng)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(chǎng)。伺服系統(tǒng)作為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其市場(chǎng)規(guī)模與運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)規(guī)模變化基本一致。

2013-2018 年中國(guó)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)情況（單位：億元，%）

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    我國(guó)伺服技術(shù)起步晚，本土品牌選擇從細(xì)分行業(yè)應(yīng)用入手，提供行業(yè)解決方案。伺服電機(jī)產(chǎn)品廣泛用于機(jī)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(yàn)等領(lǐng)域。我國(guó)市場(chǎng)需求巨大，隨著各行業(yè)如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)等，對(duì)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(jī)的需求將迅猛增長(zhǎng)。國(guó)產(chǎn)伺服雖然在技術(shù)、質(zhì)量等方面還不能與國(guó)外品牌抗衡，但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)整體形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，伺服系統(tǒng)重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)如機(jī)床、電子半導(dǎo)體、紡織、包裝、印刷、新能源等積壓?jiǎn)蔚玫结尫?，伺服市?chǎng)需求旺盛，眾多國(guó)產(chǎn)伺服品牌紛紛發(fā)展迅速。目前國(guó)內(nèi)伺服市場(chǎng)外資品牌占據(jù)了超過(guò)70%的市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)品牌占比雖少但已經(jīng)能夠覆蓋70%-80%的應(yīng)用場(chǎng)景，并在某些技術(shù)參數(shù)方面甚至超過(guò)國(guó)際頂尖品牌，同時(shí)較國(guó)際品牌還擁有15%-30%的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

2015 年伺服系統(tǒng)下游行業(yè)分布

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