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工业数字中枢的演进:中国可编程逻辑控制器(PLC)的发展历程与战略价值

2025-11-04 08:39240工业品商城

 作为现代工业体系的核心——可编程逻辑控制器(PLC),它所扮演的“大脑”角色,在实时嵌入式计算、复杂逻辑及流程控制方面发挥着不可替代的作用。PLC以其强大的能力,构筑起通往国防军事、尖端制造、轨道交通、能源电力、水利工程及市政建设等众多关键领域的自动化控制系统。它们不仅能够全面掌握核心工艺与运行数据,更是直接关系到国家工业体系和国防装备体系的安全与健康运行。

PLC:工业控制的“史诗级”跃迁

 PLC自问世以来,其近60年的发展轨迹,是一部工业控制领域从“继电器接线逻辑”向“存储逻辑”的革命性飞跃史。其功能从最初的弱指令,发展到强大的数字控制;应用领域从单一设备简单控制,逐步扩展到复杂运动控制、高精度过程控制,乃至强大的集散控制系统(DCS),不断跨越技术边界,驱动着工业生产力的持续提升。

国产PLC的“破茧成蝶”之路:四个关键时期

在中国,PLC的研发与应用历程,是一个充满挑战与奋斗的跨越式发展过程,可将其大致划分为四个具有里程碑意义的时期:

1. 初始发展期(20世纪70年代中期-90年代初期):奠基与引进融合

 中国PLC的探索始于20世纪70年代中期,第一台具有实用价值的国产PLC即在此期间问世,并成功应用于工业生产控制。这一时期,国内产业界采取了“引进、消化、吸收、再创新”的策略。一方面,通过建立合资企业,引进如西门子S5系列(1986年)和Rockwell Automation(AB)公司(1988年)等国际领先的PLC生产线。另一方面,在钢铁(如上海宝钢一期工程的传输带控制)和冶金(如首钢4号高炉的配料控制)等重大工业项目中,集成进口PLC的成套设备,成功取代了传统的继电器控制,实现了关键工艺过程的逻辑控制。

 与此同时,在科研机构的努力下,以北京机械工业自动化研究所为代表的团队,组织研发了第一代国产PLC产品,如MPC-20、MPC-85、DJK-S-480等系列,为自主品牌的诞生播下了种子。

2. 引进应用期(20世纪90年代初期-21世纪初):市场格局重塑与标准化建设

 进入20世纪90年代,国内工业自动化水平相对较低,PLC市场容量尚不显着。由于PLC研发投入大、周期长,许多科研院所将重心转向系统集成,广泛采用进口PLC产品进行工程应用。这一时期,德国西门子、美国Rockwell Automation(AB)以及其他国际知名品牌的PLC产品以前所未有的力度进入中国市场,迅速占据了超过99%的市场份额。

 至1995年后,国内PLC市场形成了以欧美品牌主导大型PLC,日本品牌占据小型PLC市场,而中型PLC则由欧日品牌平分秋色的格局。“国产PLC”在此阶段的发展和推广相对缓慢。然而,在体系化发展方面,各项工作逐步推进。1991年,中国机电一体化应用协会PLC应用分会成立,致力于推动PLC技术、产品开发及应用。1993年,全国工业过程测量和控制标准化技术委员会可编程序控制器系统标准化技术委员会(SAC/TC124/SC5)的成立,则为构建中国的可编程序控制器及其系统的标准体系奠定了坚实基础,为未来产业的健康发展提供了制度保障。

3. 国产化发展期(21世纪初-“十三五”期间):制造业需求拉动与规模化应用

 伴随21世纪中国制造业的蓬勃发展,PLC市场需求量呈现爆炸式增长。部分企业敏锐地捕捉到这一市场机遇,纷纷进入PLC研发和生产领域,研制出了一系列国产PLC产品,并在机械制造、非标设备、动力设备等领域实现了规模化应用。

 然而,这一时期的国产PLC产品,主要集中在小型PLC领域,普遍存在缺乏自主核心技术、基础零部件严重依赖进口等问题。与国际巨头相比,国内企业的产业规模仍然偏小。例如,在2013年,国内PLC市场规模达到78亿元,无锡信捷等境内企业凭借高性价比的小型PLC产品,以1.6%的市场份额勉强跻身市场排名前十。

4. 深度自主化期(“十三五”以来):关键核心技术攻坚与战略安全

 近年来,国际地缘政治、特定事件以及技术封锁等因素,深刻凸显了关键信息基础设施的自主可控性。在“十三五”期间,国家将关键信息基础设施的网络安全提至战略高度,PLC作为其核心控制设备,被纳入关键设备管理范畴,由此开启了关键基础设施控制系统深度自主化的关键征程。

 面对挑战,国内企业以前所未有的决心,全力攻克PLC的关键核心技术。基于自主研发的软硬件平台,成功研制出具有自主知识产权和安全可靠性的PLC产品。这些产品已在电力发电、轨道交通、石油石化等能源及关键基础设施领域逐步推广应用。以电子六所于2020年研制的IM30系列PLC为例,其在火电、风电、市政天然气等领域的成功应用,标志着中国在关键基础设施控制系统的深度国产化上,迈出了决定性的一步,有力保障了国家工业生命线的安全。

PLC在中国的发展历程,是一部从学习模仿到自主创新,再到战略自主的坚实演进。它不仅是工业自动化的神经中枢,更承载着保障国家产业安全和战略自主的重要使命。


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