文章
- 产品
- 文章
可编程逻辑（PLC）是一种面向工业控制的实时嵌入式计算机，通过专用的控制语言可以实现各类逻辑控制及流程控制。以PLC为中心，可以构建面向国防军工、制造、轨道交通、电力、水利、市政等领域的自动化控制系统。PLC系统已经成为现代数字工业体系的“大脑”，可全面掌握各类核心工艺数据及运行数据，直接决定和保障国家工业体系、国防装备体系安全健康运行。
PLC问世近60年来，实现了工业控制领域继电器接线逻辑到存储逻辑的飞跃，功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步，应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到复杂运动控制、过程控制以及集散控制等各种任务的跨越。
我国PLC的研发应用从20世纪70年始，按照发展特点，可分为四个时期，分别为初始发展期、引进应用期、国产化发展期和深度自主化期，如图1所示。初始发展期。我国从20世纪70年代中期，研制了第一台具有实用价值的国产PLC，应用于工业生产控制。该时期主要以引进消化和二次开发国外产品为主，在引进生产线方面，建立合资企业引进国外PLC生产线系列PLC生产线年建立的AB公司PLC生产线等；在引进成套设备方面，在钢铁、水利等领域引进集成进口PLC的成套设备，取代了传统继电器实现工艺过程的逻辑控制，如上海宝钢一期工程中引进的200余台PLC实现传输带控制，首钢4号高炉引进进口PLC实现上料、加料和配料控制。同时，在80年代机械工业部组织下，以北京机械工业自动化研究所为代表的科研院所开始研制第一代国产PLC，先后形成了MPC-20、MPC-85、DJK-S-480等系列产品。
引进应用期。20世纪90年代初期，国内工业自动化程度相对偏低，PLC市场容量较小，而PLC研发需投入较多的资金和人力，短期内得不到回报，部分科研院所转向系统集成，采用进口PLC产品开展控制系统工程应用，进口PLC产品逐渐占领国内市场，德国西门子、美国AB以及其他知名品牌的PLC开始大举进入中国市场，进口PLC市场占比高达99%。
1995年后，我国的PLC市场形成了大型PLC以欧美为主、小型PLC以日本为主，中型PLC欧日平分秋色的格局。国产PLC的技术发展与推广应用较为缓慢，但是PLC在国内的体系化发展逐渐得到重视，1991年成立了中国机电一体化应用协会PLC应用分会，推进PLC技术与产品开发、生产与应用等工作；1993年成立了全国工业过程测量和控制标准化技术委员会可编程序系统标准化技术委员会SAC/TC124/SC5，建立我国可编程序及系统标准体系，为我国PLC技术和产业的发展奠定了基础。国产化发展期。
进入21世纪后，随着国内制造业的快速发展，PLC需求量猛增，部分企业看到市场机遇后开始进入该领域，研制生产国产PLC产品，在制造、非标机械、动力设备等领域取得了规模应用。但是，该时期的国产PLC以小型PLC产品为主，缺乏核心技术，基础零部件均采用进口产品，与国外厂商相比，产业规模都比较小。如2013年国内PLC市场规模78亿元，境内企业无锡信捷凭借高性价比小型PLC以1.6%的市场份额进入市场排名前十。
深度自主化期。受伊朗“震网病毒”、“棱镜门事件”、乌克兰电网断电事件、美国实体清单以及国际局势变化等因素影响，十三五期间，国家将关键信息基础设施作为网络安全的重中之重，其控制系统PLC被纳入网络关键设备进行管理，开启了关键基础设施控制系统深度国产化的征程。国内企业攻克PLC关键核心技术，基于国产软硬件平台研制了自主安全PLC产品，在电力发电、轨道交通、石油石化等能源领域开展推广应用，如2020年电子六所研制的IM30系列PLC在火电、风电、市政天然气等领域应用，实现了关键基础设施的深度国产化。
随着中国制造2025的稳步推进，自动化系统需求不断增长，作为离散控制的核心设备，国内PLC市场规模逐年递增，如图2所示，从2010年60.24亿元到2020年124.30亿元（不含分布式IO产品的PLC市场规模为108.50亿元），10年间的年平均增长率为7.51%。
按照PLC型号分析，大型PLC在10年间的市场变化不大，在11亿元/年的规模上下波动，但随着泛中型化趋势的发展，中型PLC性能不断增强，大型PLC的部分应用场景被中型PLC取代，导致大型PLC市场呈现出稳中有略降的趋势。中型PLC市场稳定增长，市场规模从2010年18.89亿元增加到2020年36.60亿元，年平均增长率6.84%。由于电子制造设备、锂电装备、光伏装备、半导体装备、包装机械等OEM行业细分领域需求增长快速，小型PLC市场规模在近些年大幅增加，从2010年27.33亿元增长到2020年60.70亿元，年平均增长率达到8.31%。
随着工业互联网对产业链的垂直整合，PLC在汽车制造、电气和电子等行业广泛应用，国内PLC市场随着智能制造的不断推进，未来几年PLC市场将会保持稳定增长，预计2022年PLC市场规模将达到144.60亿元。按照品牌对PLC市场规模进行分析，如图3所示。
西门子市场规模和增长率均远超其他品牌，长期保持排名第一，日系的欧姆龙、三菱和美系罗克韦尔长期保持排名2~4位，前四位的排名相对稳定。随着小型PLC市场规模增加，台达和信捷的市场排名呈现上升趋势，台达在2020年的市场排名已经进入前五。
2020年我国PLC市场规模为124.3亿元，各品牌PLC市场份额结构如图4（a）所示，西门子以53.1亿元市场规模和43%的市场份额居首位，其他厂家依次为欧姆龙、三菱、罗克韦尔、台达、施耐德电气等企业，以上厂商占有90%左右的市场份额。境内企业仅信捷、汇川和和利时进入排名前十。
2020年大型PLC市场规模11.20亿元，占比10%；中PLC市场规模36.60亿元，占比34%，小型PLC市场规模60.70亿元，占比56%，如图4（b）所示。其中大型PLC以欧美厂商为主，罗克韦尔、西门子和施耐德排名大型PLC市场前三，占据大型PLC市场76.8%的市场份额，如表1所示。
中型PLC市场格局中，西门子以49.2%的市场占有率遥遥领先。欧姆龙和三菱市场规模在2.0亿元以上，形成第二梯队，共占29.2%市场份额。罗克韦尔和施耐德构成第三梯队，占10%市场份额。小型PLC技术壁垒较低，供应商数量众多，但前五名厂商仍然占据了74.3%的市场份额，呈现一大（西门子）四小（欧姆龙、三菱、台达、无锡信捷）的竞争格局。总体上，国内PLC厂商在小型PLC领域具有了一定竞争力，并进入了中大型PLC市场。
国内PLC生产厂商已超过了40家，主要头部企业包括信捷、汇川、和利时等，经过近些年不断努力，国产PLC在技术、产品和市场等层面均取得了显著成果。信捷研制的PLC包括XD/XC小型PLC、XL薄型卡片式等系列PLC，主要应用于太阳能、隧道工程、纺织机械、动力设备、煤矿设备、中央空调等领域的中小型控制场景。汇川研制了高性能型H3U、通用型H2U-XP、经济型H1U-XP等系列PLC产品，配套驱动执行类产品主要应用于电梯、空压机、机械手、3C制造等领域。和利时研制了LE小型PLC、LK中大型PLC产品以及LKS安全性PLC产品，主要应用于包装机械、机床等OEM设备以及市政、隧道、轨道交通等项目型行业。除上述企业外，国内企业还研制生产了各具特色的PLC产品，如中控技术、合信、亿维等。但上述企业多基于进口软硬件研制PLC产品，在特殊时期会面临自主保障问题，针对此问题，以电子六所为代表的企业，基于国产软硬件平台研制了自主化PLC产品，如电子六所采用飞腾CPU处理器研制了IL40、IM30以及IS20系列自主安全PLC产品，已在国防军工以及能源、市政等关键基础设施领域取得批量应用。
虽然国产PLC取得了一定成就，但总体上呈现“小弱散”状态。各厂商的市场规模较小，市场占有率低；产品以小型PLC为主，缺乏完整产品谱系；基于进口软硬件产品或购买国外控制软件研制产品，缺乏核心技术和先进控制软件；面向行业的整体解决方案能力较弱；未形成国产PLC的技术和市场合力，与国外PLC厂商的竞争力较弱。
国内PLC及系统等专业领域的标准化工作由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会可编程序及系统分技术委员会（TC124/SC5）负责，中国机械工业联合会进行业务指导。
国内的PLC相关标准主要为GB/T15969系列标准，该标准是在中国机械工业部指导下，由TC124/SC5归口，等同采用国际标准IEC61131，于1995年首次发布。截止到2022年，正式发布的GB/T15969包括9部分。其中第1部分为通用信息，定义PLC系统的主要功能特性。第2部分为设备要求和测试，规定PLC的要求和相关试验。第3部分为编程语言，规定了PLC编程语言的语法和语义。第4部分为用户导则，为PLC用户与PLC供应商之间信息交互提供了一些基础规范规则。第5部分为通信，定义了PLC与电子系统间的通信。第6部分为功能安全，包括功能安全PLC安全生命周期管理、功能安全要求分配和开发规划等。第7部分为模糊控制编程，定义了用于模糊控制的编程语言。第8部分为编程语言的应用，提供了在第3部分中所定义的编程语言的应用和实现的导则。第9部分规定了小型传感器和执行器的单点数字通信接口。第10部分是PLC开放的XML交换格式，为GB/T15969.3项目的导出和导入指定了一种基于XML的交换格式，该标准已完成意见征求正在审查过程中。
除了GB/T15969系列标准外，在PLC功能评定、信息安全以及工程集成等方面还制定了相关标准。GB/T36009规定了PLC的性能指标、测试和评定方法，为PLC的性能评定提供了依据。GB/T36011规定了PLC出厂前的环境适应性相关试验的抽样检查方法以及外观、IO功能、通信等例行试验方法。GB/T37391规定了PLC成套控制设备的使用条件、功能要求等相关规范。针对PLC的信息安全防护能力，GB/T33008.1与正在报批的《信息安全技术可编程逻辑（PLC）安全技术要求和测试评价方法》规定了PLC网络安全要求与测试方法，其中GB/T33008与GB/T33009等标准共同构成了工业自动化和控制系统网络安全的系列标准；GB/T41274从内生安全的要求方面描述了PLC系统内生安全的目标和各单元模块的相关安全需求。
在PLC的行业应用方。