国内外PLC差距分析

随着国产PLC在不同领域的推广应用，国产PLC在应用技术层面取得了一定突破，但短板环节仍然存在，与国外PLC相比，在功能性能、易用性、可靠性等方面仍存在较大差距。

在功能性能方面，国外PLC主流厂商的高性能PLC产品通常采用定制的专用SoC和实时运行软件，从底层平台提升指令处理、数据存储、数据交换以及控制输出的性能。而国产PLC产品通常借用通用信息系统处理器和通用嵌入式系统，大多采用“通用CPU+软件”的低性能低成本设计方案。由于通用处理器通常面向信息化计算机和常规嵌入式系统设计，系统繁冗，基础软硬件的无用功能较多，且在实时性、先进控制算法等功能方面缺乏芯片与软件的底层支持，导致PLC专用功能研制与升级难度大，优化提升空间较小，控制效率低，性能整体偏弱。

在逻辑编程软件方面，国外PLC逻辑编程软件通常集成监控、驱动执行等功能，实现了工程一体化设计能力，易用性强，工程开发效率高。国产PLC逻辑编程软件大多采用国外通用产品CoDeSys、KW-Software或者OpenPCS等产品的内核，只考虑PLC自身的编程与开发要求，无法与其他控制系统的集成实现一体化开发，与第三方系统集成工作量大，操作复杂，易用性差，工程开发效率低。如西门子逻辑编程软件博途TIAPortal集成了PLC编程软件Step7、PLC仿真软件PLCSIM以及监控软件WinCC等，可高效配置控制点和监控点，控制变量在工程全局可用，而国产PLC与其他系统联调则需逻辑编程软件的控制变量点与监控变量点频繁导入导出，实现与其他系统的交互和通信，工程效率较低。

在通信协议方面，国外主流厂商的PLC产品大多采用自主研发的通信协议，在完善的自主生态背景下，通过一网到底实现上层监控层与现场仪表和执行机构的兼容互联。国外厂家仅将常规协议部分形成IECguojibiaozhun或开源代码，而不公开面向复杂应用的协议和代码。国内PLC厂家在自主通信网络协议研发方面能力不足，大多直接使用IEC标准或基于开源代码的工业现场总线。国产PLC受制于既定标准，难以修改优化协议指标，定制化开发难度大，接入执行机构需要增加转换接口，降低了系统响应时间，经常在复杂控制应用时发现功能不足或性能不够，导致产品拓展性和适配性受到很大的限制。

在产品型谱方面，国外主流厂商除PLC产品外，还提供谱系完善的上下游软硬件自动化产品，可快速形成覆盖感知、执行、控制、监控等核心产品的一体化解决方案。国内PLC厂商通常仅提供PLC产品，产品线单一，缺少配套的上下游自动化产品，型谱不完善，难以提供系统级整体解决方案，在产品技术和市场竞争层面均无法形成产品体系合力。国内的整体解决方案一般选用不同厂商的产品构建，产品接口与功能定义、质量标准等存在差异，产品间匹配性不如国外同一厂商产品，无法从系统级优化整体性能、控制效率和可靠性，同时增加了系统设计复杂度和调试难度。同时，控制系统工程师对国产产品选型时，也难以实现一站式采购。

在标准化方面，国外PLC厂商经过几十年积累和发展，形成了较大产业规模，在占据市场优势情况下，主导制定了覆盖自动化系统的完善标准体系，包括控制技术、信息安全、功能安全等guojibiaozhun或行业标准，掌握了行业话语权。目前国内虽已制定了部分PLC技术标准，但现有标准基本等效采用国外标准，缺少顶层规划，尚未形成标准体系，且受制于国外既定技术标准，导致国产PLC自主创新较少，无法通过标准引领技术发展，在市场竞争中缺乏竞争力，行业话语权弱。

三、 “中国系”PLC发展思路

目前，PLC按地域可分成欧系、美系以及日系三大流派，分别在产品定位、功能性能、逻辑编程以及市场布局等方面具有不同特点。欧系PLC以西门子、施耐德为代表，美系PLC以罗克韦尔、通用电气为代表，日系PLC以三菱、欧姆龙为代表。

针对国内外PLC发展存在的差距，结合国产PLC的发展现状，本文提出“中国系”PLC发展思路。与PLC三大流派对应，“中国系”PLC是立足于guoneishichang和应用场景特点，基于国产自主软硬件研制、具备原生安全能力、符合国内工程师使用习惯、满足国内多样化工控应用需求的国产PLC产品。

3.1 总体情况

欧系、美系和日系PLC产品的研发背景、应用需求和市场定位等具有明显区别，导致三系PLC具有不同的产品特点和市场分布。欧系和美系PLC以创新为主导，功能强大，以中大型PLC而闻名，产品谱系完善。欧系PLC的功能较强，编程方式严谨，易用性稍弱。美系PLC注重功能实用性，功能块多，编程方式相对不复杂。

欧系和美系PLC主要应用于重大装备和关键基础设施领域，项目型市场占有率较高。日系PLC以市场为主导，以小型PLC著称，产品集成度高，编程方式接近传统电气控制，功能一般。日系PLC主要应用于中小型机电自动化设备，OEM市场占有率较高。“中国系”PLC则应重点面向国防jungong、关键基础设施领域应用，对标欧系PLC，兼顾日系PLC经济型强、集成度高的特点，通过重大装备和重点领域的带动作用，建立国产PLC生态，然后逐渐向其他领域推广。

3.2 市场情况

在市场分布角度，对于整体市场规模，2020年欧系PLC占比约47.4%，市场规模最大，美系PLC占比约7%，日系PLC占比约21.6%。其中，欧系和美系PLC占有中大型PLC的绝大部分市场份额，日系PLC在小型PLC市场保持较高的占有率。美系罗克韦尔、欧系西门子和施耐德占据大型PLC市场份额的76.8%。欧系西门子在中型PLC市场一支独秀，且市场格局长期比较稳定，市场占比超过50%。日系欧姆龙、三菱和德国西门子占领了小型PLC市场份额的56%。从实现关键基础设施深度国产化角度考虑，“中国系”PLC应先瞄准中大型PLC产品市场。

在产品价格角度，欧系和美系PLC以中大型PLC为主，功能更强大，产品附加值更高，因此价格较高。特别是美系AB品牌的PLC，日系PLC以小型PLC为主，定位于经济型产品，xingjiabigao，价格相对略低。考虑目前国内基础软硬件的生态特点、产品指标能力以及应用场景特点，“中国系”PLC价格定位于中等，低于欧美系，略高于日系PLC产品。

在行业分布角度，欧系和美系PLC以项目型市场为主，PLC产品在控制系统的集成项目中应用，随工程整体自动化系统进行设计和实施。日系PLC以OEM市场为主，将PLC组装到设备中，随设备一起批量化销售。欧系PLC具有完善的产品线、可靠的质量、成熟的渠道网络以及youxiu的解决方案能力，几乎在所有用户行业中都有应用，并在电力、冶金、轨道交通、汽车制造等主要领域具有强劲的竞争力和很高的市场份额，如在水电领域，几乎被法国施耐德PLC垄断。美系PLC凭借其强大的功能性能以及各行业最lingxian的系统集成商支持，在市政、油气、冶金、电力、制药和食品等等市场的具有较高的市场占有率。日系PLC凭借其突出的性价比、不断推陈出新的产品系列、较高的功能集成度，广泛应用于几乎所有用到小型PLC产品的OEM行业，包括食品机械、包装机械、纺织机械、机床工具、电子制造设备、暖通空调等。“中国系”PLC重点面向涉及国计民生的领域应用，包括军用装备、jungong制造等国防jungong领域以及电力、水利、石油石化、冶金、市政等关键基础设施领域。

3.3 产品特性

欧系和美系PLC产品注重过程控制与通信控制，而日系PLC更为关注离散控制和运动控制。“中国系”PLC的中大型PLC产品偏重于过程和离散控制，小型PLC侧重于运动控制。

从过程控制角度，欧系PLC支持复杂的浮点运算，模拟量精度具有优势，实现控制逻辑程序简单，可快速、简便地实现闭环控制PID等算法，在过程控制领域优势明显。日系PLC多以整型计算为主，模拟量程序编制复杂，实现复杂控制需添加专用控制模块，成本较高。

从运动控制角度，日系PLC通常具有专用的定位指令实现伺服控制和步进运动，更容易实现复杂的动作控制，如机械臂控制。而欧系和美系PLC缺少专用的运动控制指令，需编写复杂的程序，且控制精度不高。

从通信能力角度，欧系和美系PLC多采用开放的工业通信协议，或提供通信协议芯片，易于接入第三方设备。日系PLC的网络协议通常较为封闭，仅支持本企业产品，难以接入第三方设备。

3.4 控制逻辑编程

欧系和美系PLC的编程更接近于计算机编程的思维。把PLC作为一种工业化的特种计算机，PLC编程借鉴了计算机编程的通用简易手段以及计算机数据运算的简单方式，编程更为简洁明快。欧系和美系PLC以结构化编程为主，层次性和结构化更为完善，具有丰富的函数块、程序块、组织块，方便调用和复用，可读性较高，易于定位故障和调试。部分欧美系PLC还支持gaoji语言编程，如C语言等，在编写大规模控制程序时优势明显。但PLC的指令较为抽象，编程上手有一定门槛，工程师需一定的计算机基础知识。

日系PLC具有更多的图形化编程理念，数据处理上大多脱离了计算机数据处理的基本存储区概念和格式，编程直观，易于上手。日系PLC通常采用自上而下的单一纵向结构，包括主程序和子程序，层次型和结构化不强，很多程序需放在一起。PLC编程效率较低，结果解释繁琐。因此日系PLC可胜任中小型控制系统，在大型系统中编程调试繁琐复杂，难以实现高效快速的编程和制造。“中国系”PLC则应主要参考欧美系PLC编程软件的特点，并借鉴日系PLC图形化编程理念，实现既能满足复杂控制场景要求，又可以直观编程和组态。

考虑国内PLC市场特点和用户使用习惯，在产品谱系、产品特性以及产品应用等方面，“中国系”PLC基于国产软硬件研制，对标欧系PLC产品，一是在产品谱系上，具有完善的大、中、小型PLC产品型谱，并以中大型高端PLC为主；二是在产品特性上，具有热备冗余、先进控制算法等高端功能，纳秒级指令处理速度、微秒级同步精度等先进性能，满足复杂场景应用需求；三是在产品应用上，先期发挥国防jungong、关键基础设施等涉及国计民生的重点领域的带动作用，形成一定生态后逐渐向其他领域推广应用。

四、 结论

本文综述了国内PLC发展的四个阶段，分别从市场现状、产品现状、标准以及国家颁布的相关政策和计划等方面介绍了国内PLC发展现状。然后，本文分析了国产PLC与进口PLC产品的差距，并结合国内现状，提出了与欧系、美系、日系PLC对标的“中国系”PLC发展思路。