一、概述
自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)取代傳統繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術、網絡技術的不斷發展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發揮著十分重要的作用。
作為離散控制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%~30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，近年來PLC在工業發達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置。
自上世紀七十年代引進PLC以來，PLC在我國的應用已有30年的歷史。引進初期，由于PLC價格昂貴，引進的PLC主要用于冶金、電力、自動化生產線等大的設備和系統。最近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。
在引進國外PLC產品的過程中，我國也曾組織了相關單位消化、吸收PLC的關鍵技術，試圖對PLC進行國產化。但是，受各種因素的影響，國產PLC一直沒有形成產業化規模，目前中國市場上95%以上的PLC產品來自國外公司。
二、PLC發展趨勢
從剛一問世至今，PLC一直表現出強大的生命力和高速增長態勢。近年來，有關媒體進行過PLC和DCS(Distributed Control System, 分布式控制系統)誰更有生命力以及PLC是否會被IPC(Industrial PC, 工業PC)、嵌入式控制器、FCS(Fieldbus Control System, 現場總線控制系統)等取代的討論。隨著計算機技術和控制技術的不斷發展，PLC和DCS都在不斷吸收對方的優點，因此在部分高端PLC應用領域PLC的功能與DCS的功能越來越接近。但是，筆者認為，DCS有DCS的傳統應用領域，PLC有PLC的傳統應用領域，二者在今后5年內誰也不會代替誰，只是互相吸收對方的優點，在高端逐漸走向融合。至于經過一段時間發展后，DCS和高端PLC功能越來越接近，它們的名字叫什么都無關緊要，傳統DCS廠商可能會叫它DCS，傳統PLC廠商可能會叫它PLC，也可能叫FCS、PAC(Programmable Automation Controller, 可編程自動化控制器)或其它名字。無論是PLC還是DCS，市場上的主流產品都采用了現場總線技術，盡管它們都不是嚴格意義上的FCS，但我們也可在一定程度上認為它們就是FCS，其實有不少廠商就是這么做的。因為FCS與DCS、PLC的關系不是本文討論的重點，在此不多敘述。
IPC加軟件能實現PLC的主要功能，在一些場合能代替PLC進行控制，實現所謂軟PLC的功能。這是IPC可靠性得到較大程度提高，并充分利用IPC通用性時PLC的一個發展分支，但筆者認為它畢竟只是一分支，近期內絕對不會成為PLC應用的主流。通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的擴展性。筆者實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。
PLC將不斷豐富功能、提高性能，其主要發展趨勢體現為以下幾點。
功能更強大：在原有開關量處理的基礎上，PLC將進一步增強模擬量處理能力，并不斷融合順序控制、過程控制和運動控制功能。同時，PLC的運算速度、處理能力和存儲容量也將不斷提高。大型PLC系統在控制的基礎上，不斷增加管控一體化功能。小型PLC不僅具有順序控制和邏輯聯鎖功能，還移植了大中型PLC的一些高級功能，如模擬量的閉環調節和運動控制等。
網絡化：無論是大型PLC還是小型PLC，網絡功能不斷增強。PLC向上可以連接各種管理網，向下可連接各種現場設備。即使是小型PLC，不僅要完成單機設備的控制，還要對相關設備進行協調，因此通過網絡交換信息就顯得十分重要。為滿足現代工廠自動化對PLC系統開放性和互聯性的要求，和利時公司推出的小型一體化PLC HOLLiAS-LEC就有多種聯網功能。HOLLiAS-LEC G3不僅設計了與CPU集成一體的標準MODBUS協議、專有協議和自由協議串行通訊接口，還可通過網絡接口模塊與其它系統進行互連，接口模塊包括自由協議串口、Profibus-DP、Ethernet、Devicenet、Lonworks、CAN、FF、Modem、GPRS/GSM等。
標準化和開放性：通過自由組合模塊化和標準化的硬件，同一廠商的產品可以靈活地組成滿足不同要求的控制系統。同時，PLC將越來越開放，它提供的將是一個開放性平臺，通過提供標準化和開放性的接口，PLC可以很方便地接入其它系統。另外，越來越多的PLC采用標準的編程語言。編程語言國際標準IEC61131-3以前更多地被歐美廠商采用，現在包括日本廠商在內的主流PLC廠商都傾向于采用符合IEC61131-3標準的編程語言。
專業化：不同行業在采用PLC時其關注點會有所不同，故其功能需求也會不一樣。因此，在PLC通用功能的基礎上針對不同行業應用特點開發專業化PLC產品，不僅可以提高產品性能、降低產品成本，而且可以提高產品的易用性和專業化水平，提高產品的綜合競爭實力。這種專業化應用不僅體現在軟件功能上，也體現在硬件構成上。
三、中國PLC應用現狀
我國工業的自動化程度較低，許多應當采用PLC進行控制的設備及系統沒有應用PLC產品，如機械行業80%以上的設備仍采用傳統的繼電器和接觸器進行控制。因此，PLC在我國的應用潛力遠沒有得到充分發揮。
我國大中型企業普遍采用了先進的自動化系統對生產過程進行控制，但絕大部分小型企業尚未應用自動化系統和產品對生產過程進行控制。隨著競爭的日益加劇，越來越多的小型企業將采用經濟、實用的自動化產品對生產過程進行控制，以提高企業的經濟效益和競爭實力。
中國加入WTO后越來越多的國際公司把其制造基地轉移到中國。同時，中國的國有企業和民營企業也在利用難得的歷史機遇大力發展制造業。中國正在努力成為世界新的制造業基地。制造業的控制主要以離散控制為主，PLC是該領域控制系統的首選。制造企業為提高勞動生產率和產品質量，必然會大量采用PLC，從而為PLC的應用提供廣闊的應用前景。
自2001年以來，作為基礎工業之一的機械工業成為我國工業發展新的增長點，年均增長率超過20%。與流程工業對模擬量的反饋調節不同，機械工業需對開關量進行連鎖及順序控制，因此PLC成為其控制產品的首選。機械行業的高速增長和自動化現狀為PLC應用提供了巨大的市場空間。
我國在“十五”規劃中已明確提出了“用信息化帶動工業化”的發展計劃，大量傳統產業的自動化改造將為PLC的應用提供巨大的發展空間。
我國的工業發展及自動化應用水平與工業發達國家相比有幾十年的滯后，按目前的經濟形勢分析，我國將迎來一個PLC市場高速增長的時期。
基于上述原因和中國經濟高速增長的現狀，今后若干年內中國PLC市場將保持持續高速增長。綜合相關資料提供的數據，并分析目前中國PLC市場主要廠商的經營數據，初步估計目前在我國本土銷售的PLC總量為30~40億元人民幣(不含隨進口主設備配套的PLC)，年增長率為15~20%。按保守數據(2004年市場總量為30億元，年增長率為15%)估計，未來5年內中國PLC市場的銷售收入見表1。
表1 未來5年中國PLC市場容量(單位：億元)
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2005年 |
2006年 |
2007年 |
2008年 |
2009年 |
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34.5 |
39.7 |
45.6 |
52.5 |
60.3 |
巨大的市場需求為發展PLC業務提供了難得的歷史機遇，國內有實力的自動化公司應充分利用在市場、技術、行業影響和品牌等方面的積累，大力拓展PLC業務，使國產PLC早日成為中國PLC市場的主要參與者之一。
目前中國PLC市場主要廠商為Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等國際大公司，歐美公司在大、中型PLC領域占有絕對優勢，日本公司在小型PLC領域占據十分重要的位置，韓國和中國臺灣的公司在小型PLC領域也有一定市場份額，中國大陸PLC廠商的市場份額幾乎可以忽略。在所有PLC廠商中，只有Siemens一家在大、中、小各系列PLC市場都占有重要位置，其它廠商則有所側重。
大型PLC的目標用戶在選用PLC時一般不會把價格作為首要考慮因素，而是更關注產品性能、質量和品牌，對價格不是十分敏感，故日本產品很難進入該領域。韓國和中國臺灣的產品從一開始就是模仿日本產品，基本沿襲日本產品的技術路線，其在中國的市場策略、行業影響基本是步日本廠商的后塵，只不過比日本產品滯后一段時間。
對中、小型PLC的目標用戶而言，市場上主要廠商的PLC產品均能滿足其要求，所以在產品選型時價格是十分重要的因素。因此，日本產品在該領域占有絕對優勢。Siemens在推出新一代小型PLC產品S7200后其價格與日本產品相差不大，最近幾年其小型PLC的市場增長迅速，已經與日本主要產品(Mitsubishi和Omron)在小型PLC領域取得了類似的市場地位。近年來，由于具有明顯的價格優勢，中國臺灣的部分PLC廠商在小型PLC領域發展勢頭十分強勁，搶占了原來日本產品的一部分低端市場。
目前，中國PLC市場的95％以上被國外產品占領。國內曾有研究單位開發PLC產品，后因種種原因沒有發展起來。值得欣慰的是，國內已有具有較強實力的公司開始拓展PLC業務，并在中國PLC市場有了一定聲音，如和利時公司、德維森公司、安控公司。
四、對國產PLC產業化的幾點思考
盡管國產PLC在中國PLC市場所占份額很小，但只要國內有實力的廠商下定決心，仔細分析我們的劣勢和優勢，充分利用各方有利資源，踏踏實實、有針對性地做好各項工作，國內PLC廠商一定能夠在PLC領域有所作為。
1．國產PLC產業化的外部環境
應該說，國產PLC產業化的外部環境越來越成熟，在市場需求、技術水平和生產工藝等方面，我國企業已經完全具備規模化生產PLC的條件。
首先，中國的PLC市場將會高速增長，為國產PLC產業化提供了良好的市場基礎。
其次，從技術角度來說，PLC技術正在由封閉走向開放，在硬件設計和軟件平臺上大量采用通用技術和標準化技術，使得PLC的設計和開發不再存在技術壁壘。這為后來者提供了開放的技術平臺，降低了進入門檻。
最后，隨著國內生產工藝及質量管理水平的不斷提高，PLC產品在設計、制造、工藝流程和質量控制等方面都具備了規模化生產的條件，從而保證了高質量PLC的生產。
2．競爭形式分析
相對于國際大公司而言，國內PLC廠商具有如下明顯的劣勢：
品牌劣勢：在市場開拓初期，國產PLC的品牌在較長一段時間內不為用戶認可，從而加大了市場開拓難度。
應用業績劣勢：相對于國際著名的PLC廠商而言，國內公司的PLC應用業績較少，用戶對國產PLC的性能、產品質量和技術支持持懷疑態度。
產品線劣勢：在國內公司開展PLC業務的最初幾年，PLC產品線不完善，產品的品種較少，不利于全方位的市場開拓。
研發實力劣勢：相對于實力雄厚的著名PLC廠商而言，國內公司的研發實力較弱。
在清醒地認識到國內PLC廠商競爭劣勢的同時，我們也高興地看到國內公司在開展PLC業務時存在較大的競爭優勢：
需求優勢：國內PLC廠商能夠確切了解中國用戶的需求，并適時地根據中國用戶的要求開發、生產適銷對路的PLC產品。例如，和利時公司具有12年的控制類產品生產、銷售及工程實施經驗，積累了大量客戶資源，了解國內不同行業、不同地區、不同所有制用戶的真正需求，因此在產品設計時可以充分考慮中國用戶的需求和使用習慣，產品的針對性和易用性更強。
產品定制優勢：由于是完全本地化的研發、生產、銷售和技術支持，國內PLC廠商可以根據用戶的特殊需求定制個性化產品。在我們實際工作中，有些用戶希望在一個PLC模塊上同時具有開關量輸入、開關量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等功能，同時輸出既要有繼電器的，還要有晶體管的。這種一般通用PLC不能提供的特殊需求，我們國內PLC廠商可以快速為用戶專門定制。跨國公司的中國用戶和中國雇員很難迅速將這種特殊需求直接反饋到國外的生產廠家，難以促成產品的改進。
成本優勢：由于是完全本地化的研發、生產、銷售和技術支持，國內PLC廠商具有較大的成本優勢，這種成本優勢直接轉變為產品價格優勢。
服務優勢：國內PLC廠商的服務由公司相關人員去實施，PLC生產廠商可以直接面向最終用戶。由于公司技術人員充分了解自己的產品，能夠迅速解決實際應用中發現的問題，因而能顯著提高服務水平和服務質量。另外，國內PLC廠商可以在PLC的售前、售中和售后中為用戶提供免費增值服務。例如，面對眾多的中小用戶，和利時公司開展了免費培訓和免費方案設計服務，得到了廣大用戶的一致好評。
響應速度優勢：相對于國際PLC廠商而言，國內PLC廠商能更快響應用戶的要求。
3．國產PLC產業化不成功的原因分析
分析以前國產PLC產業化不成功的原因，可以為今后國產PLC產業化提供十分有價值的幫助和指導。
首先，是技術方面的原因。早期的PLC技術相對封閉，開放性不夠，缺乏一個通用的技術平臺，國內研發單位很難得到前沿的PLC核心技術，需要長時間的不斷嘗試和摸索。“七五”和“八五”期間，國內部分研究單位在PLC研發上進行了科技攻關，取得了一些攻關成果，也基本具備了自主研發PLC的能力。但是，缺乏持續研發和產品化能力，最終沒能形成規模經營。
第二，是資金問題。PLC既是專業產品，也是自動化領域的一個通用產品，要形成規模經營必須具有較大的資金投入。有人意識到了開展PLC業務的重要性，但資金不夠；有人有資金，卻認識不到其長遠價值。應該說，部分國產PLC產品確有其獨到之處，但由于缺乏足夠的資金支持，無法形成規模經營。作坊式生產或者受短期盈利目標的約束，使其無法形成再投入和擴大再生產，制約了產品的健康發展。
第三，是制造工藝問題。在10年前甚至5年前，國內的制造環境如生產工藝、模具制造、質量控制等方面仍存在較大欠缺，無法滿足工藝要求較高的PLC批量生產。
第四，我們面臨的是一個與大批國際跨國公司競爭的成熟市場，如何有效地將我們的產品推廣出去尤為重要，而我們恰恰缺少一支具有獨到經營理念的市場隊伍，市場開拓力量薄弱。
最后，是體制問題。原來許多做PLC的是研究所或者國營企業，體制和機制問題限制了PLC的產業化發展。
4．做好國產PLC產業化的幾點考慮
首先，在設計源頭上不斷完善設計方案，充分考慮產品的可靠性、穩定性和可生產性。
第二，在生產環節加強工藝控制和質量控制。這方面在我國消費類電子產品中已經做到了，而且有許多寶貴經驗值得我們借鑒。關鍵的問題是要認認真真地去做，踏踏實實地去執行。
第三，為適應各種現場應用環境，PLC產品在經過嚴格的質量控制生產出來后，還需要進行相應的檢測和測試，這種測試不僅要在公司內部做，還要拿到相應的權威檢測機構去做。例如，對和利時開發的PLC就進行了嚴格的EMC測試和論證。必要的測試和認證是必不可少的，這既是對產品負責，也是對用戶負責，更是創立自主品牌的品質保證。
第四，要認真研究中國用戶的需求，根據中國用戶特點和使用習慣，設計、開發、生產質量可靠、性能穩定、價格合適的產品，并有針對性地開展營銷推廣、市場開拓和服務工作。
最后，國內PLC廠商要正視與國際大公司的差距，虛心向國際大公司學習先進技術和營銷理念，并學以致用，努力縮小差距，迎頭趕上國際先進水平。
5．國內PLC廠商間的合作
中國PLC市場被國外列強分割是不爭的事實，國內有志于發展PLC產業的廠商應聯合起來，共同推動國產PLC的產業化工作，一起宣傳國產PLC的必要性、可行性及國產PLC的優勢，使國產PLC早日在中國乃至世界PLC市場占有重要一席。
五、和利時公司在PLC產業化上所做的工作
面對巨大的市場需求，和利時公司憑借雄厚的技術實力、豐富的市場資源和廣泛的美譽度積極開拓PLC業務。在仔細分析國內PLC市場現狀、發展趨勢、主要競爭對手及和利時優劣勢基礎上，我們制定了和利時公司PLC業務發展規劃，力爭在10~20年內成為中國PLC市場最大的產品供應商和解決方案提供商，并躋身于世界PLC市場的主要廠商之列。
和利時公司從2000年初開始涉足PLC業務，先后推出了HOLLiAS-PLC 中型PLC系統和HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC產品。自開展PLC業務以來，和利時以性能優越、質量可靠的PLC產品，專業、實用的行業解決方案，高效、優質的工程實施和周到、及時的售后服務贏得了一個個用戶的青睞。五年來，PLC業務得到了長足發展，和利時的PLC已成功應用于300多個工業現場，業績遍布全國，應用領域包括電力、煤炭、石油、化工、冶金、建材、汽車、輕工、機械、交通、污水處理和管網監控等行業。用戶對和利時公司在PLC領域的產品、技術支持、品牌及服務等方面有了較大程度的認可。
和利時公司的PLC業務也得到了有關部門的大力支持，和利時公司從2002年開始承擔國家發改委的PLC產業化項目。和利時將充分利用控制系統和控制產品的研發、產業化及市場化運作經驗，積極開拓PLC業務，為提高PLC產品的國產化程度和我國PLC應用水平貢獻一份力量。
為滿足日益增長的市場需求，和利時公司于2003年進一步加大了PLC業務的市場開拓力度，專門成立了針對PLC業務的PLC事業部。PLC事業部負責公司PLC產品研發、生產、銷售、工程實施和技術支持等工作，事業部全體員工將努力為用戶提供高性能、高品質的PLC產品和滿意、周到的技術服務。
在現有PLC業務的基礎上，和利時公司將充分利用有利的外部環境，同時整合好公司內部的資源，大力開拓PLC業務，確保PLC業務在未來幾年內具有較大增長。
和利時公司將在現有PLC產品開發基礎上，進一步完善產品功能、豐富產品種類。同時，建立完善的生產組織、工藝設計、生產管理和質量控制體系，確保PLC產品的質量達到國際先進水平。
和利時公司將針對工廠自動化不斷提高的應用需求，進一步研究各行業用戶的應用特點，不斷豐富專業化的解決方案，以高性能、高品質的PLC產品和滿意的服務服務于我國制造業。
在完善小型PLC產品功能、豐富產品譜系的同時，和利時公司將開發小型PLC的外圍配套產品，如HMI。在成功開發中、小型PLC的基礎上，開發大型冗余、熱插拔高端PLC系統，豐富PLC產品線。
六、結束語
PLC是一種高投入的高科技產品，要取得用戶的信任非常不容易，目前國產PLC還從沒有真正得到用戶的認可，國產PLC品牌要得到眾多用戶認可絕非易事。一方面，PLC生產廠商要明確目標、認真做好每一件事，確保產品性能和質量，同時加大市場營銷和市場推廣力度。另一方面，相關主管部門和廣大用戶也要給國產PLC足夠的支持，給國產PLC更多機會，同時為國產PLC產業化提出中肯的意見和建議。我堅信，只要大家齊心協力，國產PLC的產業化一定會有一個美好的未來。
徐昌榮：工學博士，研究員級高級工程師，現任杭州和利時自動化有限公司PLC事業部總經理
100096 北京市海淀區西三旗建材城中路10號 北京和利時系統工程股份有限公司
