SIEMENS西門子PLC模塊代理

國內外PLC差距分析

隨著國產PLC在不同領域的推廣應用，國產PLC在應用技術層面取得了一定突破，但短板環節仍然存在，與國外PLC相比，在功能性能、易用性、可靠性等方面仍存在較大差距。

在功能性能方面，國外PLC主流廠商的高性能PLC產品通常采用定制的專用SoC和實時運行軟件，從底層平臺提升指令處理、數據存儲、數據交換以及控制輸出的性能。而國產PLC產品通常借用通用信息系統處理器和通用嵌入式系統，大多采用“通用CPU+軟件”的低性能低成本設計方案。由于通用處理器通常面向信息化計算機和常規嵌入式系統設計，系統繁冗，基礎軟硬件的無用功能較多，且在實時性、先進控制算法等功能方面缺乏芯片與軟件的底層支持，導致PLC專用功能研制與升級難度大，優化提升空間較小，控制效率低，性能整體偏弱。

在邏輯編程軟件方面，國外PLC邏輯編程軟件通常集成監控、驅動執行等功能，實現了工程一體化設計能力，易用性強，工程開發效率高。國產PLC邏輯編程軟件大多采用國外通用產品CoDeSys、KW-Software或者OpenPCS等產品的內核，只考慮PLC自身的編程與開發要求，無法與其他控制系統的集成實現一體化開發，與第三方系統集成工作量大，操作復雜，易用性差，工程開發效率低。如西門子邏輯編程軟件博途TIAPortal集成了PLC編程軟件Step7、PLC仿真軟件PLCSIM以及監控軟件WinCC等，可高效配置控制點和監控點，控制變量在工程全局可用，而國產PLC與其他系統聯調則需邏輯編程軟件的控制變量點與監控變量點頻繁導入導出，實現與其他系統的交互和通信，工程效率較低。

在通信協議方面，國外主流廠商的PLC產品大多采用自主研發的通信協議，在完善的自主生態背景下，通過一網到底實現上層監控層與現場儀表和執行機構的兼容互聯。國外廠家僅將常規協議部分形成IECguojibiaozhun或開源代碼，而不公開面向復雜應用的協議和代碼。國內PLC廠家在自主通信網絡協議研發方面能力不足，大多直接使用IEC標準或基于開源代碼的工業現場總線。國產PLC受制于既定標準，難以修改優化協議指標，定制化開發難度大，接入執行機構需要增加轉換接口，降低了系統響應時間，經常在復雜控制應用時發現功能不足或性能不夠，導致產品拓展性和適配性受到很大的限制。

在產品型譜方面，國外主流廠商除PLC產品外，還提供譜系完善的上下游軟硬件自動化產品，可快速形成覆蓋感知、執行、控制、監控等核心產品的一體化解決方案。國內PLC廠商通常僅提供PLC產品，產品線單一，缺少配套的上下游自動化產品，型譜不完善，難以提供系統級整體解決方案，在產品技術和市場競爭層面均無法形成產品體系合力。國內的整體解決方案一般選用不同廠商的產品構建，產品接口與功能定義、質量標準等存在差異，產品間匹配性不如國外同一廠商產品，無法從系統級優化整體性能、控制效率和可靠性，同時增加了系統設計復雜度和調試難度。同時，控制系統工程師對國產產品選型時，也難以實現一站式采購。

在標準化方面，國外PLC廠商經過幾十年積累和發展，形成了較大產業規模，在占據市場優勢情況下，主導制定了覆蓋自動化系統的完善標準體系，包括控制技術、信息安全、功能安全等guojibiaozhun或行業標準，掌握了行業話語權。目前國內雖已制定了部分PLC技術標準，但現有標準基本等效采用國外標準，缺少頂層規劃，尚未形成標準體系，且受制于國外既定技術標準，導致國產PLC自主創新較少，無法通過標準引領技術發展，在市場競爭中缺乏競爭力，行業話語權弱。

三、 “中國系”PLC發展思路

目前，PLC按地域可分成歐系、美系以及日系三大流派，分別在產品定位、功能性能、邏輯編程以及市場布局等方面具有不同特點。歐系PLC以西門子、施耐德為代表，美系PLC以羅克韋爾、通用電氣為代表，日系PLC以三菱、歐姆龍為代表。

針對國內外PLC發展存在的差距，結合國產PLC的發展現狀，本文提出“中國系”PLC發展思路。與PLC三大流派對應，“中國系”PLC是立足于guoneishichang和應用場景特點，基于國產自主軟硬件研制、具備原生安全能力、符合國內工程師使用習慣、滿足國內多樣化工控應用需求的國產PLC產品。

3.1 總體情況

歐系、美系和日系PLC產品的研發背景、應用需求和市場定位等具有明顯區別，導致三系PLC具有不同的產品特點和市場分布。歐系和美系PLC以創新為主導，功能強大，以中大型PLC而聞名，產品譜系完善。歐系PLC的功能較強，編程方式嚴謹，易用性稍弱。美系PLC注重功能實用性，功能塊多，編程方式相對不復雜。

歐系和美系PLC主要應用于重大裝備和關鍵基礎設施領域，項目型市場占有率較高。日系PLC以市場為主導，以小型PLC著稱，產品集成度高，編程方式接近傳統電氣控制，功能一般。日系PLC主要應用于中小型機電自動化設備，OEM市場占有率較高。“中國系”PLC則應重點面向國防jungong、關鍵基礎設施領域應用，對標歐系PLC，兼顧日系PLC經濟型強、集成度高的特點，通過重大裝備和重點領域的帶動作用，建立國產PLC生態，然后逐漸向其他領域推廣。

3.2 市場情況

在市場分布角度，對于整體市場規模，2020年歐系PLC占比約47.4%，市場規模Zui大，美系PLC占比約7%，日系PLC占比約21.6%。其中，歐系和美系PLC占有中大型PLC的絕大部分市場份額，日系PLC在小型PLC市場保持較高的占有率。美系羅克韋爾、歐系西門子和施耐德占據大型PLC市場份額的76.8%。歐系西門子在中型PLC市場一支獨秀，且市場格局長期比較穩定，市場占比超過50%。日系歐姆龍、三菱和德國西門子占領了小型PLC市場份額的56%。從實現關鍵基礎設施深度國產化角度考慮，“中國系”PLC應先瞄準中大型PLC產品市場。

在產品價格角度，歐系和美系PLC以中大型PLC為主，功能更強大，產品附加值更高，因此價格較高。特別是美系AB品牌的PLC，日系PLC以小型PLC為主，定位于經濟型產品，xingjiabigao，價格相對略低。考慮目前國內基礎軟硬件的生態特點、產品指標能力以及應用場景特點，“中國系”PLC價格定位于中等，低于歐美系，略高于日系PLC產品。

在行業分布角度，歐系和美系PLC以項目型市場為主，PLC產品在控制系統的集成項目中應用，隨工程整體自動化系統進行設計和實施。日系PLC以OEM市場為主，將PLC組裝到設備中，隨設備一起批量化銷售。歐系PLC具有完善的產品線、可靠的質量、成熟的渠道網絡以及youxiu的解決方案能力，幾乎在所有用戶行業中都有應用，并在電力、冶金、軌道交通、汽車制造等主要領域具有強勁的競爭力和很高的市場份額，如在水電領域，幾乎被法國施耐德PLC壟斷。美系PLC憑借其強大的功能性能以及各行業Zuilingxian的系統集成商支持，在市政、油氣、冶金、電力、制藥和食品等等市場的具有較高的市場占有率。日系PLC憑借其突出的性價比、不斷推陳出新的產品系列、較高的功能集成度，廣泛應用于幾乎所有用到小型PLC產品的OEM行業，包括食品機械、包裝機械、紡織機械、機床工具、電子制造設備、暖通空調等。“中國系”PLC重點面向涉及國計民生的領域應用，包括軍用裝備、jungong制造等國防jungong領域以及電力、水利、石油石化、冶金、市政等關鍵基礎設施領域。

3.3 產品特性

歐系和美系PLC產品注重過程控制與通信控制，而日系PLC更為關注離散控制和運動控制。“中國系”PLC的中大型PLC產品偏重于過程和離散控制，小型PLC側重于運動控制。

從過程控制角度，歐系PLC支持復雜的浮點運算，模擬量精度具有優勢，實現控制邏輯程序簡單，可快速、簡便地實現閉環控制PID等算法，在過程控制領域優勢明顯。日系PLC多以整型計算為主，模擬量程序編制復雜，實現復雜控制需添加專用控制模塊，成本較高。

從運動控制角度，日系PLC通常具有專用的定位指令實現伺服控制和步進運動，更容易實現復雜的動作控制，如機械臂控制。而歐系和美系PLC缺少專用的運動控制指令，需編寫復雜的程序，且控制精度不高。

從通信能力角度，歐系和美系PLC多采用開放的工業通信協議，或提供通信協議芯片，易于接入第三方設備。日系PLC的網絡協議通常較為封閉，僅支持本企業產品，難以接入第三方設備。

3.4 控制邏輯編程

歐系和美系PLC的編程更接近于計算機編程的思維。把PLC作為一種工業化的特種計算機，PLC編程借鑒了計算機編程的通用簡易手段以及計算機數據運算的簡單方式，編程更為簡潔明快。歐系和美系PLC以結構化編程為主，層次性和結構化更為完善，具有豐富的函數塊、程序塊、組織塊，方便調用和復用，可讀性較高，易于定位故障和調試。部分歐美系PLC還支持gaoji語言編程，如C語言等，在編寫大規模控制程序時優勢明顯。但PLC的指令較為抽象，編程上手有一定門檻，工程師需一定的計算機基礎知識。

日系PLC具有更多的圖形化編程理念，數據處理上大多脫離了計算機數據處理的基本存儲區概念和格式，編程直觀，易于上手。日系PLC通常采用自上而下的單一縱向結構，包括主程序和子程序，層次型和結構化不強，很多程序需放在一起。PLC編程效率較低，結果解釋繁瑣。因此日系PLC可勝任中小型控制系統，在大型系統中編程調試繁瑣復雜，難以實現高效快速的編程和制造。“中國系”PLC則應主要參考歐美系PLC編程軟件的特點，并借鑒日系PLC圖形化編程理念，實現既能滿足復雜控制場景要求，又可以直觀編程和組態。

考慮國內PLC市場特點和用戶使用習慣，在產品譜系、產品特性以及產品應用等方面，“中國系”PLC基于國產軟硬件研制，對標歐系PLC產品，一是在產品譜系上，具有完善的大、中、小型PLC產品型譜，并以中大型高端PLC為主；二是在產品特性上，具有熱備冗余、先進控制算法等高端功能，納秒級指令處理速度、微秒級同步精度等先進性能，滿足復雜場景應用需求；三是在產品應用上，先期發揮國防jungong、關鍵基礎設施等涉及國計民生的重點領域的帶動作用，形成一定生態后逐漸向其他領域推廣應用。

四、 結論

本文綜述了國內PLC發展的四個階段，分別從市場現狀、產品現狀、標準以及國家頒布的相關政策和計劃等方面介紹了國內PLC發展現狀。然后，本文分析了國產PLC與進口PLC產品的差距，并結合國內現狀，提出了與歐系、美系、日系PLC對標的“中國系”PLC發展思路。