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自动化联盟 - 60年见证中国自动化

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    改革开放30年,书写PLC控制系统的神奇

    孙严军 2009-10-03 12:39

     

    不日,举国上下将迎来共和国的六十华诞,那将是普天同庆的日子。我们将缅怀先贤,总结成就,展望未来。今年,亦适逢PLC问世四十周年。《PLC&FA》作为一本重点关注PLC发展的综合性专业期刊,不可避免地回顾过去,细数PLC一路走来的点滴,见证PLC的过去、现在与未来。
     
    PLC的时间简史

      1969年,世界上公认的第一台PLC在美国数字设备公司(DEC)诞生。

      1987年,国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布了PLC标准草案,对PLC做了准确定义。

      20世纪70年代初。人们将微处理器引入PLC,使PLC增加了运算、数据传送及处理功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

      20世纪70年代中末期,PLC进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入PLC中,使其功能发生飞跃。更高的运算速度、超小的体积、可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比,奠定了它在现代工业中的地位。

      20世纪80年代初,PLC在先进工业国家中已得到广泛应用。这个时期PLC发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。世界上生产PLC的国家日益增多,产量日益上升。PLC步入成熟阶段。

      20世纪末期,PLC的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用PLC的工业控制设备的配套更加容易。
     
    PLC的中国现状

      我国工业企业的自动化程度普遍偏低,PLC产品的应用空间还很大。例如机械行业,80%以上的设备仍使用传统的继电器和接触器控制。可以说,PLC在我国工业中的应用潜力还远没有得到充分发挥,大部分小型企业尚未完全应用自动化系统和产品。在未来愈见激烈的市场竞争中,这部分企业势必需要应用自动化系统以提升自身实力,这将是PLC市场壮大的一块良好培养基。

      中国加入WTO后,越来越多跨国企业把制造基地转移至中国。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,制造企业为提高劳动生产率和产品质量,必然会大量采用PLC,从而为PLC的应用提供广阔的市场应用前景。

    2007-2012年中国PLC市场规模及预测 (单位:亿元) 资料来源:中国自动化网PLC市场研究报告

      我国开始研制PLC产品是上世纪70年代中期。90年代,由于PLC应用不断深入,国内又掀起研制PLC的高潮,虽然仍是小型PLC,批量亦不大,但其功能、质量和可靠性比70年代的产品有明显的提高。

      为尽快提升我国PLC的技术水平,引进PLC的先进生产技术,中外合资或外商独资企业在国内开始批量生产PLC。西门子公司率先在大连建立PLC生产企业;欧姆龙公司在上海生产的PLC远销海内外。

      目前,中国PLC市场的95%以上被国外品牌占领。值得欣慰的是,国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务,并在中国PLC市场有了一定响应。北京和利时系统工程股份有限公司就是一个典范。
     
    PLC的行业应用

      冶金作为大型PLC最大的应用行业,占据了大约1/4的市场。冶金行业各控制环节要求精度高,控制点数多,故而是大中型PLC应用的主要行业。就中国而言,我们的冶金行业的现状是非常落后、装备技术水平低,相信随着下游市场要求的提高和竞争的加剧,将带来大量的技术改造项目和高端生产线的投资。中国已有6000多家冶金企业,有大量在用的PLC产品和众多升级换代及备品备件市场。

      汽车业是最有潜力的PLC行业之一,主要需对各生产线的工位进行控制,PLC的应用数量多,但控制点数并不高,多在300个I/O左右,以中型PLC为主。

      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。PLC系统在电力施工机械中得到广泛应用,并有良好的市场和空间。

      在化工行业,PLC市场保持着稳定增长。未来化工行业在合成材料和有机化工领域投资应该会增大,这些领域项目对于自动化产品的需求量比较大。同时,由于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,会对自动化产品产生一些新增要求。
     
    PLC的未来发展

      许多年前就有人预言,PLC将要被PC-BASED控制系统取代。但PLC的销售仍以十分稳定的增长率逐年上升。目前的PLC已经与十年前大不相同,十年后的PLC与如今的PLC也势必不同;但有两个方面是不变的:其一,PLC会提供稳定的控制响应;其二,高度的可靠性。可以预见的PLC发展趋势如下:

      一是向高速度、大容量方向发展。

      为提高PLC的处理能力,要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前,有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。存储容量方面,有的PLC最高可达几十兆字节。为扩大存储容量,有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。

      二是向超大型、超小型两个方向发展。

      当前中小型PLC比较多,为了适应市场的多种需要,今后PLC要向多品种方向发展,特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC,使用32位微处理器,多CPU并行工作和大容量存储器。最小配置的I/O点数为8~16点,以适应单机及小型自动控制的需要。

      三是PLC大力开发智能模块,加强联网通信能力。

      PLC厂商不断开发出许多功能模块,如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块,既扩展了PLC功能,又使用灵活方便,扩大了PLC应用范围。

      四是增强外部故障的检测与处理能力。

      根据统计资料表明:在PLC控制系统的故障中,CPU占5%,I/O接口占15%,输入设备占45%,输出设备占30%,线路占5%。前两项共20%故障属于PLC的内部故障;其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此,PLC生产厂商都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块,以期进一步提高系统的可靠性。

      五是编程语言多样化。

      在PLC系统结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富,功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外,陆续出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。 

      我们一同简略回顾PLC一路走来的历程,分析在中国所处的现状,展望未来可能发展的趋势。我们同所有开发生产PLC、受益于PLC的人们一样,乐于见到PLC在未来的年月里,有更稳健的发展,更广阔的空间。尤其希望看到中国的PLC自主开发能力的提升,和应用市场的拓展。

     

  • 举报 #1
    沈慧卿 2009-10-10 16:16
    1969年,世界上公认的第一台PLC在美国数字设备公司(DEC)诞生。
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