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最新PLC行业情况

PLC行业情况

一、PLC硬件结构

PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。

其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。

对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图2所示。

无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。

图1 整体式PLC组成框图

图2 模块式PLC组成框图

尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。

1.中央处理单元（CPU）

同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。

PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用有三类：

通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器（如AMD29W等）。

小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。

目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8个CPU。

对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。

字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。

位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。

位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。

在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：

1）接收从编程器输入的用户程序和数据。

2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。

4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。

5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。

有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。

2.存储器

存储器主要有两种：

一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。

在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

系统程序是由PLC的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。

系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。

用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。

为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。

为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。

现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。

工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。

存放在RAM中，以适应随机存取的要求。

在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。

根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。

由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。

当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。

3.输入/输出单元

输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。

PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。

由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口要实现这种转换。

I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力。

另外，I/O接口上通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护。

PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。

I/O接口的主要类型有：

数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。

常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：

直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口，其基本原理电路如图3所示。

图3 开关量输入接口

a）直流输入 b）交流输入 c）交/直流输入

常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：

是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出，其基本原理电路如图4所示。

继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。

图4 开关量输出接口

a）继电器输出 b）晶体管输出 c）晶闸管输出

PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数称为PLC输入/输出（I/O）点数。

I/O点数是选择PLC的重要依据之一。

当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。

4.通信接口

PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。

PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。

PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。

与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。

远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。

5.智能接口模块

智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。

它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。

PLC的智能接口模块种类很多，如：

高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。

6.编程装置

编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。

它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。

编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。

专用编程器是由PLC厂家生产，专供该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。

专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。

简易型编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。

简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在PLC的编程插座上，或者用专用电缆与PLC相连，以方便编程和调试。

有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的FX-20P-E简易编程器。

智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱的GP-80FX-E智能型编程器。

它既可联机编程，又可脱机编程。

可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。

大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。

专用编程器只能对指定厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。

同时，由于PLC产品不断更新换代，所以专用编程器的生命周期也十分有限。

因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。

这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。

基于个人计算机的程序开发系统功能强大。

它既可以编制、修改PLC的梯形图程序，又可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。

配上相应的软件还可实现数据采集和分析等许多功能。

7.电源

PLC配有开关电源，以供内部电路使用。

与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。

对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值±15%的范围内波动。

许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。

8.其它外部设备

除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。

EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。

为了使调试好用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM中。

PLC内部的半导体存储器称为内存储器。

有时可用外部的磁带、磁盘和用半导体存储器作成的存储盒等来存储PLC的用户程序，这些存储器件称为外存储器。

外存储器一般是通过编程器或其它智能模块提供的接口，实现与内存储器之间相互传送用户程序。

人/机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。

最简单、最普遍的人/机接口装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成。

对于PLC系统，还可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人/机接口装置。

半智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上，通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来；而智能型终端人/机接口装置有自己的微处理器和存储器，能够与操作人员快速交换信息，并通过通信接口与PLC相连，也可作为独立的节点接入PLC网络。

二、PLC市场

1.国际PLC市场

目前，世界上有PLC厂商200多家，各种型号产品几千种。

PLC产品按地域上分成三个流派，分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。

美国：

a-b（allen-bradly）、ge（generalelectric）;欧洲：

德国的西门子（siemens）、法国的te（telemecanique）;日本：

三菱电机（mitsubishielectric）、欧姆龙（omron）。

从PLC问世至今，一直表现出强大的生命力和高速增长态势，在工业控制领域，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，PLC与dcs（分布式控制系统）和ipc（工业pc）形成了三足鼎立之势（见表1）。

现代的PLC在功能、网络化、标准化、专业化及开放性上得到了大大的增强。

另外，ipc加软件能实现PLC的主要功能，在一些场合能代替PLC进行控制，即实现软PLC的功能。

2003年全球PLC市场销售额超过了60亿美元,2008年市场规模超过75亿美元。

2.中国PLC市场

我国工业企业的自动化程度普遍较低，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。

arc咨询集团近期发布的《中国可编程序控制器（PLC）展望》报告指出：

中国制造业增长迅速，某些行业的增长率甚至达到20%。

2012年中国PLC市场总规模达到79亿元人民币（含DIO），同比去年下滑9.2%，首次出现负增长。

　　2012年中国PLC市场规模及增长变化趋势增速下滑原因分析受OEM行业低迷影响，小型PLC下滑非常明显，大型厂商甚至出现30%以上的下滑。

今年PLC的销售量虽与去年持平，但是由于价格的下跌致使销售额明显下降，PLC的单品价格现在只有去年的1/4-1/3。

根据相关数据显示，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为30～40亿元人民币（不含随进口主设备配套的PLC），年增长率为15～20%。

由于种种原因，国产品牌的PLC在国内PLC市场份额所占比例很小，一直没有形成产业化规模，中国目前市场上95%以上的PLC产品来自国外公司。

目前中国PLC市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国台湾的公司在小型PLC领域也有一定市场份额。

依据得到的样本分析，初步得出正在使用的众多PLC的品牌中，西门子、三菱及omron占据绝对的优势，60%左右的用户使用了这些品牌的PLC产品，而rockwell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。

造成这种分布情况的原因大致可以分为以下几个方面：

（1）产品覆盖范围

排在最前的三个品牌有非常丰富的产品系列，用户很容易得到恰当的产品;其他品牌如富士，lg等则以小型和微型产品为主，ge和schneider以中大型产品为主。

产品价格范围也是一个重要的原因，虽然a-b拥有出色的技术和全面的产品系列，但是高价格的形象却使部分用户却步。

（2）在中国市场上的历史

西门子、三菱及omron都是在中国市场上传统的供应商，在很多领域占地了先机，相对应的是ge、schneider和lg这些后来者虽然市场快速增长，但是距离先行者仍有一定的差距。

（3）行业分布

某些品牌会侧重于一些行业，如schneider更加注重电力行业，rockwell在冶金行业表现出众。

2004年度PLC市场研究报告表明：

作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC市场的国内参与者在高达31亿的PLC市场总需求中，国产PLC占有量不到整个市场份额1%，中国大陆PLC厂商的市场份额几乎可以忽略。

在按照i/o数量划分的市场总量中，小型PLC（256点以下）的市场巨大，国产PLC的市场贡献就在小型PLC的市场中。

巨大的市场需求为发展PLC业务提供了难得的历史机遇，国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累，大力拓展PLC业务。

目前，国内PLC生产厂家有30余家，但目前上市的众多PLC产品中，还没有形成规模化的生产和名牌产品。

从技术角度来看，国内外的小型PLC差距正在缩小。

如无锡信捷、兰州全志等公司生产的微型PLC已经比较成熟，有些国产PLC（如和利时公司、凯迪恩公司）已经拥有符合iec标准的编程软件、支持了现场总线技术等。

与此同时，国产PLC的低价优势也正在受到新的挑战。

但可喜的是，和利时、凯迪恩、德维森等一批国产品牌渐渐找准了自己的位置。

克服资金、研发压力，顶住用户对产品不信任的压力，凭借对国内厂商的了解和对市场的把握，国产品牌在近几年内获得了一定的成长，下图为2012年中国PLC市场份额图，其中国产品牌PLC所占份额低于6.5%。

3.2014年国产PLC排名大盘点

a）中国品牌：

信捷、深圳奥越信、和利时、德维深、淅大中控、淅大中自、合信、台达（台）、兰州全志、科威、科赛恩、盟立（台）、士林（台）、永宏（台）、智国（台）、台安（台）、正航、厦门海为、智达、丰炜（台）、亿维、伟创、南大傲拓等。

b）无锡信捷是国产厂商中销售额最高的，也是进入国产PLC厂商中进入市场比较早的厂商，产品和品牌得到比较多的用户的满意，信捷在成功开发了FC系列小型PLC和OP系列显示器之后，又陆续推广了功能更为强大、XC系列PLC、TP系列工业触摸屏、集PLC和TP功能于一体的XP系列一体机等新产品，品牌得到了客户的认识，市场占有率稳步提高。

c）深圳奥越信是国产厂商中销售增长率最高的，在2008年全球经济危机中仅存的主营国产PLC厂家，原因在于当时领导者专注于研发，保证产品性能的稳定，抓住了老客户，其模块产品兼容西门子软件，应用程度更为广泛。

凭借产品性能稳定和模块种类齐全，加之奥越信在2013年开始大力提升品牌认知度，并全国范围内寻找合格代理商，以其目前的销量增长率，在2014年底有望位居国产第一。

d）北京和利时集团始创于1993年，是一家从事自主设计、制造与应用自动化控制系统平台和行业解决方案的高科技企业集团。

PLC项目主要是中大型的，用在自己承接的工程中。

主要还是靠国家补贴资金进行研发。

e）德维深为德维森控股（香港上市公司）之全资子公司，是总部多元化发展的产物。

f）淅大中控集团始创于1993年，是中国领先的自动化与信息化技术、产品与解决方案供应商，业务涉及流程工业综合自动化、公用工程信息化、装备工业自动化等领域。

PLC是其中一个项目。

g）浙大中自控制股份有限公司主营DCS控制系统（分散控制系统DistributedControlSystem的简称）,无纸记录仪,流量积算仪,MBUS集中器,MBUS集抄器,MBUS中继器,MBUS抄表系统,户用热量表抄表。

PLC同样是其中一个项目。

h）合信自动化是政府认定的高新技术企业和双软企业，位于深圳市政府高科技孵化园区南山软件园。

公司产品包括有PLC、HMI、专用控制系统、远程I/O和现场网络产品等。

i）台达以交换式电源供应器与风扇产品起家，台达（中国）的发展，起源于南方的珠三角地区，最早可追溯到1992年在广东省东莞市石碣镇设立仲权电子厂，后期以一个项目的方式进军PLC行业。

j）兰州全志电子有限公司于1994年成立,公司的主导产品为RD100,RD200系列微型、小型可编程序控制器。

k）科威成立于黄石市产品专注于称重PLC，由华中科大毕业生创建。

l）科赛恩公司在广州，主营PLC周边产品，如交流伺服系统和大屏幕液晶操作面板。

m）盟立为台湾企业，盟立自动化科技上海有限公司于1997年创立于上海外高桥保税区。

目前在上海浦东有自己的厂房。

产品主要有自动化物流、工业机器人、PLC、交流伺服驱动器、伺服电机，注塑机、切纸机、中央空调等行业控制器。

n）士林电机集团成立于1955年,总部设在台湾台北市。

品牌为士林。

核心业务涵盖电力输配电、车辆电装、低压电器、工控、系统工程等领域，士林后期进入PLC行业，产品与日本三菱PLC通用。

o）永宏PLC是台湾品牌，进入大陆市场比较早，在大陆市场售额比较高，2000年成立厦门永宏亚得机电科技有限公司，为永宏在大陆的技术服务中心，负责永宏PLC在大陆市场推广、销售和技术服务，永宏PLC主要包括MA、MC和MN机型，主要应用纺织、印刷、枕式包装、橡胶、造纸、烟草、冶金等行业。

p）上海智国电子科技有限公司在上海的嘉定区，从事工业自动化控制系统,PLC现场总线控制系统。

q）台安科技（无锡）有限公司是由台湾知名跨国企业－东元集团旗下安台国际投资，新加坡私人公司于2000年在中国大陆成立的外商独资企业。

r）正航公司设立在上海，目前公司主要产品包括有PLC、HMI、伺服、专用控制系统、远程I/O和现场总线产品

s）海为科技有限公司，公司在厦门，PLC包括E系列和S系列。

海为PLC2006年进入市场，时间比较晚，价格比较低，售后服务比较好，如网站建设内容比较多，问题能够得到及时解答，在技术上，海为PLC在通讯指令、PID等方面都有优势，但是在高速处理方面显得稍微差一些

t）丰炜1995年设立于台北县淡水镇，丰炜PLC的用途是自动化控制,节能等环保领域，仿三菱,它的指令与三菱相似。

10年之后即2005年，丰彰国际贸易（上海）有限公司设立，向大陆地区提供丰炜PLC销售和技术支援等服务，同时也向海外市场拓展。

u）亿维自动化技术有限公司位于深圳市高新技术工业园，是工业自动化领域的产品与服务提供商。

公司推出了UniMAT系列PLC产品。

v）深圳市伟创自动化设备有限公司成立于2003年，专注于从事PLC专机工业机器人

w）南大傲拓科技江苏有限公司2008年10月成立并进驻南京大学—鼓楼高校国家大学科技园园区，致力于自主研发生产性能可靠、品质精良、技术先进的前沿工控产品。

产品覆盖可编程控制器、人机界面、变频器、伺服系统、组态软件等。

有些技术人员是从下马的浙大中自项目中跑过来的，主要做大中型PLC，但能用大中型PLC的项目。

1、最困难的事就是认识自己。

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2、自知之明是最难得的知识。

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3、越是无能的人，越喜欢挑剔别人。

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4、与肝胆人共事，无字句处读书。

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5、三军可夺帅也。

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6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。

12时41分12时41分12-Apr-214.12.2021

7、人生就是学校。

21.4.1221.4.1221.4.12。

2021年4月12日星期一二〇二一年四月十二日

8、你让爱生命吗，那么不要浪费时间。

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