西门子6ES7214-1BD23-0XB8详细资料

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  工业自动化控制是工业技术进步的重要方向，是机电一体化、推进两化融合的基础工作。但是，多年来一直缺少国家层面的关注和战略性安排，处于严重落后阶段，并存有重大隐患。

什么是工厂自动化领域的自动控制技术?简单讲，用于连续流程的(电力、化工)即DCS，用于非连续过程的(冶金、造纸、纺织、机械加工等制造领域及环保等)为PLC。PLC用途广泛，既解决单机自控，也提供流水线和工厂自动化解决方案。

我国连续流程自动化(DCS)发展比较快，以能源和重化工为主，主要在应用方面，并且多年来得到国家政策支持，所以行业内部的认识和重视程度比较高，与水平的差距正在缩短。在断续流程自动化(国外通常说“工厂自动化”FactoryAutomation，简称FA)领域，面临的问题却越来越紧迫。

工控技术与产业的发展趋势

工业自动化控制是工业技术进步的重要方向：解决效率、产品质量、性、一致性的基础技术。

普及工控是推进产业结构优化升级，以“信息技术改造传统产业”，推进两化融合的基础工作。

近几十年，随着ICT技术突飞猛进的发展，工业自控系统和仪表仪器技术进步很快，呈微型化、数字化、智能化、网络化、集成化等特点。

一般认为，工业自动化有两个主要领域：以过程(流体运动)控制技术支撑的流程自动化(PA)和以运动控制技术支撑的工厂自动化(FA或离散型生产自动化)。前者从传统的模拟式回路仪表起步，综合ICT控制技术，发展为分布式(或集散式)控制系统DCS。其高度的性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，成为计算机工业控制系统的主流，广泛应用于大型、设备众多、工况复杂的流程型装备的自动控制，如大型化工厂、火电厂等。

可编程控制器(PLC)：以继电器技术为基础，综合ICT技术，以程序化方式实现设备的电气控制。PLC结构紧凑、响应快、现场环境适应性与性好(耐振动、噪声、灰尘、油污等)、抗干扰能力强、价格较低，是与DCS并驾齐驱的另一主流控制系统。

工业自动控制技术路线呈互相渗透、互相融合的趋势。PLC应用范围向中小型过程控制系统、近程维护服务系统、节能监控等领域扩展，在某些应用上取代了DCS。DCS也应用PLC与工控计算机联合组网。总的趋势是加开放(细化分工合作)、标准化、产品化、集成化。

上世纪90年代以来，现场总线技术FCS发展。这是安装在生产现场的数字式智能化仪表与测控设备，与自动控制装置或系统间的多点通信、全分散、开放式的底层控制网络系统。

世界工控行业经过几十年的大浪淘沙，已形成少数跨国公司规模生产、瓜分市场的寡头局面。原来的几百个厂商目前只剩下几十个，者如西门子、ABB、Honeywell、三菱、菲尼克斯等，其工控产品均号称兼具DCS/PLC/FCS功能，在质量、价格、售后服务方面已经赢得了市场信誉。

工业信息化是电子通信技术(ICT)与制造技术融合的产物，是设备可控性、测控设备适用性及信息优化应用的综合成果。自控系统和仪表仪器是现代工业装备以及交通、能源、、重大公益设备等的神经、运行和屏障，其功能是监测控制整个工艺流程和产品质量，工业重大装备运行和实现优化。

所以，推进制造环节自动化，是提升我国工业竞争力的技术之一，是两化融合的基础。推进工控技术自主，掌握工控行业发展主导权，扭转目前过分依赖国外技术和受制于人的被动局面，是当前振兴装备工业的一个问题，是不能回避的战略任务。

我国工控行业总体落后的现状与原因

国产控制系统难以进入重大工程的关键、、主体装备，这一市场的大部分仍被国外工控系统。

工控发展滞后是中国工业大而不强的关键原因之一，也对产业和国家经济带来威胁。

目前我国自主发展PLC工控系统，需要的是形成一个具有较高通用性的工控系统平台。

我国的工控行业目前总体上处于弱势地位，与水平仍有10~15年的差距。行业情况可概括为：技术差距大、市场信任度低、外资强势竞争等。

(一)用于重大装备的DCS重要进展，现场仪表和层系统薄弱。

上世纪80年代，我国使用的DCS产品全部是国外产品，当时国家组织对进口成套重大装备的自控系统进行技术消化，原机械、电力两部协同攻关，在大型火电机组领域实现突破。目前自主研制的临界300~600MW火电机组主控DCS系统已装机数十套、经受了多年运行检验。在这个过程中，一些中资企业脱颖而出，如北京和利时、浙大中控、新华中控等。上海自动化仪表、国电智深公司也在300~600MW机组主控DCS具备了相同能力。但由于工程应用能力、质量、声誉等原因，这些产品的应用对象，除电力外，仍以中小工程项目为主，或用于大型工程项目的非主要部分，用量大的大型石化工程主控系统尚未能进入。

我国自控产业链的两头——底层的现场仪表(尤其是变送器和执行机构)、上层的综合自动化软件是薄弱环节。我国自行设计制造的智能变送器只占的9%。层综合控制软件能力弱，一方面是因为工控企业对用户的工艺特征理解不深刻，经验积累不足，从而制约了层集成能力和快速进入细分市场的能力(工控企业受制于国家关于设计企业门槛的规定也是一方面原因)。用户市场对本国工控技术/产品的不认同，制约了的工控产品实践提高的机会。

由于上述原因，国产控制系统难以进入重大工程的关键、、主体装备，这一市场的大部分仍被国外工控系统。

(二)用于广大离散型工厂自动化的PLC系统，情况不容乐观。

当前PLC技术的应用范围，涵盖了除大型化工、电力企业之外的几乎所有工业行业。但是，目前我国PLC应用市场，95%以上被外国产品，本国企业处于劣势。

跨国公司的产品享受零部件进口等政策优惠，本国厂商在家门口面对强势竞争，毫无招架之力。

(三)PLC系统难自立，行业研发平台缺失。

一是本国企业和机构，规模小、业务分散，形不成气候。此类企业中，有些是原工业部门承担行业共性技术的研究所或大学科研单位改制而来，如和利时、浙大中控、北京机械自动化研究所等。

二是到目前为止，我国企业尚未真正掌握FA工控的技术。本国PLC厂商技术都是架构在外国的控制技术上，主干基础硬件几乎全部由外国公司提供，基础软件也依赖进口。我国PLC厂商的业务，只是局限在运用进口硬件与基础软件，针对具体工艺控制的需求，运用ICT技术进行集成、做应用软件。在系统的设计诀窍方面，在系统性、产品质量(一致性、性)、市场信誉方面，与国外水平尚有较大差距。就是国内引为自豪的数控系统，情况也大体如此。

三是作为科研型的工控企业，由于规模小和分散，缺乏国内统一标准的硬件和基础软件支撑，单打斗，形不成规模。

四是受外资控制与挤压，竞争能力差。我国一些企业曾经自主开发PLC硬件平台，但产品刚有眉目，跨国公司立即降价。由于PLC系统是技术密集型的成熟产品，本国产品初次面世，性能与价格都缺乏竞争优势。加上缺乏国家政策支持，在市场上根本无法立足，陷入了“市场信誉度低—缺乏实践与改进机会—市场信誉进一步降低”的恶性循环。

五是产学研结合的现实困境：国家工业管理机构多次变，一些共性技术研究所改企业，原有的研究进程中断，技术积累流失或老化。

自主发展能力关系国家工业发展战略

工控行业自主发展能力关系国家的工业发展战略，也考验其战略规划的眼光。

建设企业为主体、官产学研用相结合的体系和相应的行业管理机制，是通用模式。

通过对工控产业现状和问题的调研，感到我国工业的指导思想和体制政策方面，有若干值得思考之处。

(一)关于工业发展的战略指导思想。

推动了我国在市场化条件下加入世界产业分工体系。在用劳动密集型产品换取国外技术密集型产品的同时，关系到工业结构中坚守的战略要点(如工控行业)，也不自觉地遵从“分工”，给产业升级带来不利的影响。

上世纪80年代引进国外生产线，为节约外汇仅对单台自动化技术感兴趣，指导思想是能用人工的尽量用人工。由于当时对工厂自动化的意义认识不完整，考虑效率，把自动生产线加工精度和质量放在二位，以致了赶上工厂自动化潮流的历史机遇。

国家在重大装备的发展规划中，把放在“可购买差的战略性产品”上。而市场规模较大的中小型PLC系统，由于进口方便、政策鼓励，又受到用户追捧，其消化、自主发展的问题就容易被管理层忽视。对事关战略的技术持“能买就买”、“买不到才自己干”的被动响应的态度，等于不自觉地跟随西方划定的分工格局，模糊了自己的努力目标。

(二)关于工业发展规划中的倾向性。

我国各类发展规划中，项目，通常选择通过重大产品带动研发的方式，特别是具有重大标志性、产业拉动作用较显著的主机产品，如核电、新能源、大飞机、汽车、数控机床等。这一原则本身是正确的。但在具体执行中，容易发生畸轻畸重的倾向。

一是“有形先于无形，整机重于零部件”。传统思维将“制造业”与“电子信息”分开，但现代装备制造已经基本实现控制系统与机电系统的融合。而我国的工业规划至今还将工业自动控制置于“配角”地位。推进两化融合，转变固有的“制造业”思维定式。

二是缺乏工业的整体发展意识。工业结构呈“主机—控制—零部件—材料—工艺”的金字塔形结构。工业的“中间部门”如内燃机、泵阀液压密封紧固件等通用基础件、材料，以及共制造技术、机电一体化的控制装置等，其技术的不断进步，是各类主机品质性能得以提高的基础，是工业竞争力的根基。基础长期依赖外来技术，国家的工业发展就等于建立在沙滩上。

在工控领域，也存在畸重畸轻问题。国家比较重视DCS系统，尤其是重大装备自控系统中的主控DCS部分，但对其两端则投入不足;对量大面广的PLC系统，因有可买、小企业多、行业组织难等问题，则至今未能列入“十二五”发展规划。

在中间产品、基础材料和制造工艺方面，目前与水平差距较大。尤其中间产品领域主要是中小企业，面对德国西门子、博世这样的零部件巨型跨国企业的强势压迫，广大中小企业只能维持生存，没有充当技术主体的实力。而这一领域恰恰是需要加强基础科技支持的。

(三)建设企业为主体、官产学研用相结合的体系和相应的行业管理机制，是通用模式。

一般来说，对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备(单机控制)的场合，配套日本产的PLC产品，相对来说性能价格比有一定的优势，入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统，远程I/O控制系统，欧美生产的PLC可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然，产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。

在PLC生产厂家确定后，PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求，在满足设备控制要求的前提下，考虑生产成本。

从技术的角度考虑，以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。

1.CPU性能

PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力(指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等)、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合，应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。

此外，在满足控制要求的前提下，CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一，选择的PLC既要满足系统的功能要求，同时也应该充分利用其功能，避免不必要的浪费。

2.1/0点数

PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。）I/O点数的确定，应以上述的I/O点汇总表为依据。在正常情况下，PLC的I/O点可以适当留有余量，但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况，应适当考虑增加一定的I/O余量。

①控制对象的部分要求不明确，存在要求改变可能;

②I/O点统计不完整，设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点：

③PLC扩展较困难，但控制系统存在变动可能性;

④使用环境条件相对较差，PLC工作负荷较重：

⑤维修服务不方便，配件供应周期较长。

I/O点(包括程序存储器容量)的余量选择无规定的要求，没有固定的计算公式，一切都根据实际情况进行，避免教条主义，这样才能做到科学与合理。

3.功能模块的配套

选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上，应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接，PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便地对功能模块进行编程。

4.通信能力

对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统，PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统，既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用，还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能，既是信息技术发展的基本要求，也是当前PLC的技术发展方向之一。因此，在选择PLC通信能力方面，应有一定的前蒽识，保留系统的发展空间。

一般来说，对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备(单机控制)的场合，配套日本产的PLC产品，相对来说性能价格比有一定的优势，入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统，远程I/O控制系统，欧美生产的PLC可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然，产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。

在PLC生产厂家确定后，PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求，在满足设备控制要求的前提下，考虑生产成本。

从技术的角度考虑，以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。

1.CPU性能

PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力(指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等)、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合，应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。

此外，在满足控制要求的前提下，CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一，选择的PLC既要满足系统的功能要求，同时也应该充分利用其功能，避免不必要的浪费。

2.1/0点数

PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。）I/O点数的确定，应以上述的I/O点汇总表为依据。在正常情况下，PLC的I/O点可以适当留有余量，但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况，应适当考虑增加一定的I/O余量。

①控制对象的部分要求不明确，存在要求改变可能;

②I/O点统计不完整，设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点：

③PLC扩展较困难，但控制系统存在变动可能性;

④使用环境条件相对较差，PLC工作负荷较重：

⑤维修服务不方便，配件供应周期较长。

I/O点(包括程序存储器容量)的余量选择无规定的要求，没有固定的计算公式，一切都根据实际情况进行，避免教条主义，这样才能做到科学与合理。

3.功能模块的配套

选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上，应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接，PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便地对功能模块进行编程。

4.通信能力

对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统，PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统，既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用，还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能，既是信息技术发展的基本要求，也是当前PLC的技术发展方向之一。因此，在选择PLC通信能力方面，应有一定的前蒽识，保留系统的发展空间。

   2012年，受制于市场低迷、OEM外贸出口受阻等发展阻力，以及国内经济结构调整导致经济下行、主要行业需求下降等外部条件制约，PLC市场规模为79.9 亿元人民币，回落到2010 年水平，整体萎缩9.2%，年增长率二次出现负值，跌至-9.20%，中国PLC 市场经历了相对低迷的发展阶段。
      作为应用为普及的自动化控制产品，PLC应用深度和广度已经成为工业与否的重要标志之一。国外发达国家PLC市场应用增长放缓的同时，作为新兴市场的中国，受产业结构调整和制造业升级转型驱动影响，已经成为世界PLC竞争主战场。无论中国自动化经济未来将走向何方，可以预见“改变正在发生”，中国自动化市场将伴随回暖重归平衡发展期，市场增速将由快速的“起伏期”进入中速的“温和期”。

      整体市场规模萎缩，新兴市场仍存商机
      虽然导致各个行业萎缩的因素各不相同，但结果却是一致：老客户需求减少，新客户开发受阻，企业生产设备升级改造计划搁置。
      2012年，PLC在OEM市场规模萎缩至41.71 亿元人民币，负增长13.43%，纺织、机床、造纸、风电四大同比减少20%以上；民生相关行业：包装、食品、同比增幅20%左右，民生消费带来的相关行业需求成为PLC市场抢眼的增势亮点。
      PLC在项目型市场，钢铁、建材、造纸等主要行业应用表现欠佳，而在汽车、化工、**三个领域表现尚可。因此，项目型市场整体发展平稳，未出现大起大落，市场规模为38.19 亿元人民币，同比2011年小幅下滑4.12%。受国策和项目型市场行业性质影响，未来短期内国内项目型市场相对乐观。
      2012 年中国大型PLC 项目型市场整体走势较好，在石油 、石化、**及公共设施行业均表现10%以上可喜增长；唯在冶金、建材、造纸下滑比较明显，2013 年大型PLC 市场规模将恢复至2011 年水平，达到13.17 亿元。
      受产业升级和产品成本降低等因素影响，部分小型PLC 客户正逐渐选用的中型PLC，从而造成2013 年中型PLC 市场将愈加活跃，市场增长率3.6%。
      国内小型PLC 产品供应商较多，应用领域广泛，受OEM 行业整体萎缩，产品自身功能受限等因素，市场份额将进一步下降，跌至38.01%，但将以接近2%的增长率呈现正增长。
      随着结构逐步调整到位，十二五规划进入中后期，部分行业投资恢复性增长，新一届重视民生经济导向将催生新的市场机会，因此，gongkong 坚信未来市场恢复增长趋势，预计2013 年中国PLC 市场将以3%小幅增长率破冰前行。
      未来，工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，作为“世界工厂”的中国依然是自动化产品与市场技术发展为的新兴市场，因而，中国PLC市场前景值得期待。

      本土厂商实力尚弱，驰骋中国市场
      2012 年PLC 市场TOP 10 厂商格局小幅变化，西门子、三菱依然牢牢把握冠、亚席位，罗克韦尔借全年在**和城市基础建设方面的骄人战绩成功挺进，曾经的季军欧姆龙，以微弱的劣势四。
      大型PLC 市场要求供应商拥有较高技术研发能力和资金实力，因而从目前市场来看，拥有成熟产品线和一定市场份额的厂商还相对有限，市场集中度较高，罗克韦尔、施耐德、西门子依然牢牢把握主要市场，中国本土尚无建树。
      中型PLC 市场西门子依然一家大，强势占据市场半壁江山，罗克韦尔业绩迅猛增长。目前，中型PLC在技术功能上均逐渐靠近大型PLC，而且性价比较之大型PLC优势明显，可以预见，未来的中型PLC 市场将出现无比惨烈的一场角逐。
      小型PLC 市场依然由西门子、三菱、欧姆龙共同占比半壁江山，台达作为后起之秀后劲十足，期待未来能有表现。
      中国排名普遍比较靠后，明，在与老牌竞争上，本土尚不能与之相提并论，而且中国本土主要集中于小型PLC市场，在中大型PLC市场尤其在大型PLC市场，基本处于性的劣势。究其原因，主要有：和应用业绩市场认可度不高，产品线不完善、品种较少，后续研发实力不强等原因。
      在清醒地认识到国内PLC厂商竞争劣势的同时，也高兴地看到国内厂商存在较大的竞争优势。，地利优势：国内PLC厂商能够确切了解中国用户的需求，并适时地根据中国用户的要求开发、生产适销对路的PLC产品，产品的针对性和易用性强。其次，定制化优势：由于是本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商可以根据用户的特殊需求定制个性化产品。三，成本优势：这种成本优势直接转变为产品价格优势。四，服务优势：国内PLC厂商能快响应用户服务需求，并能显著提高服务质量。
      虽然居于榜单下半区，可喜的是，的本土业绩均有所增长，分别是无锡信捷增长18.75%，和利时增长12.5%，深圳增长6.25%，这种普遍性的高增长，说明中国本土PLC已成为市场中不可忽视的新生力量。
      由模到，到逐渐成长为拥有自主知识产权、开始局部替代进口的重要市场力量，本土PLC供应商的成长历程有目共睹。现在，本土占据一定市场份额的企业越来越多，逐渐形成了替代部分日韩的发展态势。
      虽然短期内，本土PLC供应商在和技术实力上尚不能和厂商抗衡，还要经过一段时间的孵化才能具有实质性的实力提升；但从长远看，本土厂商拥有众多的有利条件，未来，中国PLC厂商需要把握市场机遇，扬长避短，再接再厉。

      信息技术革新，垫步PLC集成化智能化
      PLC 产品从当初单纯的逻辑控制功能，经历网络化、系统化、集成化的不断演变，在技术融合，信息化与自动化叠加发展的大趋势下，PLC将会容纳越来越多的技术和的功能。今天的PLC不再局限于单纯的逻辑控制功能了，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
      信息技术领域的不断革新，PLC新器件和模块不断推出，编程工具越来越丰富多样；云计算、网络通信技术的应用，催生运算速度快、存储容量大、智能的PLC品种出现；从配套性上看，产品品种会丰富、规格齐全。
      随着PLC功能不断强大，以及软硬件的标准化趋势，越来越多的企业将依托统一的软件平台，将PLC 与其他产品组合，形成成套解决方案，以此满足工厂日益提高的集成度和融合度需求。各主流PLC 厂商产品线日益完善，企业定位逐渐由产品供应商向方案提供商的方向转变，集成自动化概念以及对未来的智能化应用趋势愈加明确。