PLC成為工業自動化控制主流

工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安穩等目的的綜合性高技術，包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。 工業自動化技術作為20世紀現代制造領域中重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業還是追求靈活、柔性和定制化企業，都須依靠自動化技術的應用。 自動化系統本身并不直接創造效益，但它對企業生產過程起著明顯的提升作用:

(1)提高生產過程的安穩性;

(2)提高生產效率;

(3)提高產品質量;

(4)減少生產過程的原材料、能源損耗。

據國際咨詢機構統計，對自動化系統投入和企業效益方面提升產出比約1:4至1:6之間。特別在資金密集型企業中，自動化系統占設備總投資10%以下，起到"四兩撥千金"的作用。 傳統的工業自動化系統即機電一體化系統主要是對設備和生產過程的控制，即由機械本體、動力部分、測試傳感部分、執行機構、驅動部分、控制及信號處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導下，相互協調、有機融合和集成，形成物質和能量的有序規則運動，從而組成工業自動化系統或產品。

在工業自動化領域，傳統的控制系統經歷了繼基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統和集散式控制系統DCS的發展歷程。

隨著控制技術、計算機、通信、網絡等技術的發展，信息交互溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控制、管理各個層次。工業控制機系統一般是指對工業生產過程及其機電設備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術工具(包括自動測量儀表、控制裝置)的總稱。對自動化簡單的理解也轉變為:用廣義的機器(包括計算機)來部分代替或全部取代或超出人的體力。

工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安穩等目的的綜合性技術，主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。工業控制自動化技術作為20世紀現代制造領域中重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。雖然自動化系統本身并不直接創造效益，但它對企業生產過程有明顯的提升作用。

中國工控自動化的發展道路，大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發和應用。中國工業控制自動化技術、產業和應用都有了很大的發展，中國工業計算機系統行業已經形成。工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。

⒈以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化將成為主流

眾所周知，從20世紀60年代開始，西方國家就依靠技術進步(即新設備、新工藝以及計算機應用)開始對傳統工業進行改造，使工業得到飛速發展。20世紀末世界上大的變化就是全球市場的形成。全球市場導致競爭很激烈， 促使企業須加快新產品投放市場時間(Time to Market)、改良質量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服務體系(Service)，這就是企業的T.Q.C.S.。雖然計算機集成制造系統(CIMS)結合信息集成和系統集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企業實現"在正確的時間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便作出正確的決策"，即"五個正確"。然而這種自動化需要投入大量的資金，是一種高投資、高等效益同時是高風險的發展模式，很難為大多數中小企業所采用。在中國，中小型企業以及準大型企業走的還是低成本工業控制自動化的道路。

工業控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。

傳統的自動化系統，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成，其硬件、系統軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業望而卻步。

20世紀90年代以來，由于PC-based的工業計算機(簡稱工業PC)的發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普及，成為實現低成本工業自動化的重要途徑。

由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，并且被操作和維護人員接受，所以，一個接一個的制造商至少在部分生產中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于安裝和使用，有高等級的診斷功能，為系統集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控制系統維護成本低。由于可編程控制器(PLC)受PC控制的威脅大，所以PLC供應商對PC的應用感到很不安。事實上，他們也加入到了PC控制"浪潮"中。

工業PC在中國得到了異常迅速的發展。從世界范圍來看，工業PC主要包含兩種類型:IPC工控機和Compact PCI工控機以及它們的變形機，如AT96總線工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗余配置要求很高，現有的IPC已經不能全部滿足要求，將逐漸退出該領域，取而代之的將是CompactPCI-based工控機，而IPC將占據管理自動化層。國家于2001年設立了"以工業控制計算機為基礎的開放式控制系統產業化"工業自動化重大專項，目標就是發展具有自主知識產權的PC-based控制系統，在3~5年內，占領30%~50%的國內市場，并實現產業化。

幾年前，當"軟PLC"出現時，業界曾認為工業PC將會取代PLC。然而，時至今工業PC并沒有代替PLC，主要有兩個原因:一個是系統集成原因;另一個是軟件操作系統Windows NT的原因。一個成功的PC-based控制系統要具備兩點:一是所有工作要由一個平臺上的軟件完成;二是向客戶提供所需要的所有東西。可以預見，工業PC與PLC的競爭將主要在高等級應用上，其數據復雜且設備集成度高。工業PC不可能與低價的微型PLC競爭，這也是PLC市場增長快的一部分。從發展趨勢看，控制系統的將來很可能存在于工業PC 和 PLC之間，這些融合的跡象已經出現。

和PLC一樣，工業PC市場在過去的兩年里保持平穩。與PLC相比，工業PC軟件很便宜。

⒉PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展

世界PLC生產廠家約200家，生產300多種產品。國內PLC市場仍以國外產品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產品。經過多年的發展，國內PLC生產廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規模的生產能力和有名產品，可以說PLC在中國尚未形成制造產業化。在PLC應用方面，中國是很活躍的，應用的行業也很廣。專家估計，2000年PLC的國內市場銷量為15~20萬套(其中進口占90%左右)，約25~35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國PLC需求量將達到25萬套左右，約35~45億元人民幣。

PLC市場也反映了世界制造業的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照Automation Research Corp的預測，盡管全球經濟下滑，PLC市場將會復蘇，估計全球PLC市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續略微增長。

微型化、網絡化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向。在基于PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在近幾年，微型PLC(小于32 I/O)已經出現，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC(Soft PLC)控制組態軟件的進一步完善和發展，安裝有軟PLC組態軟件和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。

當前，過程控制領域大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外。如今越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口。可以相信，PLC將繼續向開放式控制系統方向轉移，尤其是基于工業PC的控制系統。