可编程控制器行业在工业自动化中起着重要的作用

[db:摘要]

PLC是3.0时代工业的产物。经过50多年的发展,技术不断创新,产品种类不断丰富。PLC作为控制工业生产系统的大脑,它的出现取代了用于控制大功率设备的继电器,节省了制造设备空间,降低了功耗,减少了工程师在设备维护方面的工作量。

目前,随着工业制造向4.0的过渡,制造企业需要完成转型升级,一方面提高制造设备的自动化水平,另一方面基于工业控制技术整合互联网技术。借助消费数据,可以优化供应链管理,合理规划工厂制造和生产。因此,在工业自动化中,PLC作为“大脑”,在新一轮的产业转型中扮演着非常重要的角色。

今天的PLC不再是传统的PLC

智能工厂具有综合感知、优化决策、精确执行、独立业务管理和制造运营的特点。要实现智能制造,多功能、高性能的工业控制器必不可少。在过去的工业领域,同一个设备、工艺工段、生产线可能有多个控制器,如工业机器人平台、机器人控制器PLC、柔性加工单元CNC PLC等。未来的智能工厂,所有单元都需要一个“大脑”来控制。

B&R大中华区总裁肖博士曾在网上公开课上指出,如今的PLC已不再是传统的PLC。他指出,当传统的PLC执行多个任务时,它从一个任务开始到另一个任务,并且一直进行下去。基于一个项目中的多个任务,B&R新一代可编程控制器系统分为多个任务级别,每个任务对应一个周期,优先级根据周期的长度来设置。

可以看出,新的PLC不能简单地执行逻辑任务,而是可以处理生产线上更复杂的过程。在紧急情况下,新一代PLC的多任务处理功能不会像传统PLC那样采取中断处理。换句话说,工业生产系统的大脑需要一个高度智能化的PLC。

也有业内人士指出,如今的大规模PLC系统已经是基于现场总线和局域网的分布式计算系统,支持基于云的分布式计算系统的相关技术在工业控制领域的应用将带来工业控制系统架构、技术架构、产品形式和应用方式的革命性变革。在制造业转向“智能”制造的过程中,可编程控制器领域仍有许多研究课题。

什么样的PLC能满足工业4.0的要求?

在工业4.0的背景下,工厂网络从封闭的局域网转变为与外界互联,因此PLC的通讯方式也需要改变。PLC的通信系统可以通过ProfiNet、CC-Link、DeviceNet等组网方式形成更加复杂的控制系统,但很多PLC并不与条形码扫描仪、RFID阅读器、传感器、工业摄像头等智能工厂所需的设备相匹配。智能制造的前提是采集数据,工厂的物料管理和设备管理的数据要整合到MES系统中,为企业制造、物流仓储、营销管理的全面数字化提供更强的硬件基础。

由此可以看出,开发一个符合工业4.0要求的PLC有很多挑战,需要研究人员去克服。

首先,我们需要处理大量的生产数据和日益复杂的算法。在智能制造下,PLC需要存储更多的生产数据是必然的。一方面,消费终端对产品个性化和质量要求更高,工厂需要提高生产工艺水平,降低制造成本。因此底层控制系统需要处理大规模生产数据和逻辑关系;另一方面,为了处理大量的生产数据,对PLC硬件背后的算法要求更高。编一个好的算法是有一定技术门槛的。

其次,支持编程软件设计的简单性。随着消费者对产品要求的增加,工厂生产的复杂程度肯定会增加。要求PLC完成PID控制、网络通讯、高速计算器、位置控制、数据记录、文本显示等功能。这意味着编程难度在增加。而且市场上不同品牌的PLC编程语言也不一样,工程师需要掌握多种编程语言。从终端采购的角度来看,工程师可以一次学会,随处使用,降低了人员培训、技术咨询、系统调试、软件维护的成本,是一款实用的PLC产品。

再次,了解工程师在下游具体应用场景下的操作习惯。在PLC的实际应用中,用户会遇到所谓的日本和德国部门,这两个部门在软件编程的使用上都有各自的优势。因为PLC是软硬件结合的,不同的应用场景需要对PLC的软件进行相应的调整。另外,不同的应用场景会导致工程师的操作习惯不同。相反,要求PLC供应商根据具体的下游行业和工程师的操作习惯,对通用PLC软件进行改造。无论任何行业和新的制造环境,PLC软件编程往往简单易操作。

国内可编程控制器市场竞争格局

中国确实是世界上最大的加工厂,天然PLC的使用也是巨大的。在国内PLC市场,主要是欧美和日本。

在欧美品牌方面,西门子、罗克韦尔、施耐德是代表。西门子在小型、中型和大型产品方面表现出色,已成为国内PLC市场的主要供应商。仅2016年,其市场份额就达到40.7%;罗克韦尔在大型PLC市场保持领先地位,市场份额为10.1%;施耐德作为老牌PLC供应商,一直保持着9%左右的市场份额。对于日本公司来说,三菱和欧姆龙是代表企业,凭借其性价比和市场渠道的优势,在中国保持着较高的竞争水平。

此外,台资公司达美也利用其高性价比,深入挖掘代工市场。同时坚持PLC、变频器、伺服驱动器合作的解决方案,市场销售保持高速增长态势。

就本地PLC而言,其发展已有近40年的历史,大致可分为80年代至90年代的引进期。此时市场上的PLC都是海外品牌,从90年代到200年,是本地工控企业的起步阶段,本地PLC品牌开始出现。2000年以后,是本土PLC品牌的发展时期。

本土品牌从技术门槛低的小PLC起步,有本土化优势实现快速成长。近年来,本地中型PLC市场取得突破性进展。比如汇川科技推出的AM系列中型PLC,在扩展点、通讯功能、程序容量等方面都有很大的突破;新街电气正在引进XG系列中型PLC,可支持20轴伺服控制和标准PLC的全部功能,处理速度更快。

结论

可编程控制器是工厂自动化和工业过程控制不可缺少的一部分。在智能制造时代,进一步提高PLC的性能是必然的,需要从根本上对其进行重新设计,包括高性能控制、互联互通、安全通信、跨平台运行、过时。从市场来看,PLC对销售渠道是有壁垒的,工业自动化企业单一PLC产品的市场通常有一个无形的天花板。以国外高端品牌为例:一是结合自身优势,寻找合适的切入点;其次,在得到客户认可后,逐步完善产业链产品的研发,从单一供应商到解决方案;最后,利用技术沉淀和品牌优势,成为横跨中高端市场的综合性供应商。

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