從最初的單板機(jī)到PLC、PC再到結(jié)合了PLC和PC優(yōu)勢(shì)的PAC綜合控制產(chǎn)品的誕生，工業(yè)控制器在歷史的更迭中，其產(chǎn)品形態(tài)越來(lái)越豐富，但不同的控制器之間，也因?yàn)椴煌奶攸c(diǎn)，存在著一定替代關(guān)系：PC對(duì)PLC帶來(lái)的挑戰(zhàn)，新的PAC的沖擊。

“長(zhǎng)期來(lái)看，基于PLC/open，基于PC-base的編程以及基于PAC的三種控制產(chǎn)品將會(huì)長(zhǎng)期共存?！崩踪愔悄軕?yīng)用技術(shù)總監(jiān)楊力說(shuō)。

西門(mén)子與PLC的前世今生

PLC的誕生，跟汽車(chē)生產(chǎn)有著莫大的“淵源”。

1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器--PDP14。并在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上試用成功，取代生產(chǎn)線上的繼電器控制系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制的新紀(jì)元。

早期的可編程控制器是為取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，用于開(kāi)關(guān)量控制，具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，故稱(chēng)之為可編程邏輯控制器PLC。

1971年，日本開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器，德、英、法等各國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了適于本國(guó)的可編程控制器，并推廣使用。

1973年，德國(guó)西門(mén)子研制出歐洲第一臺(tái)可編程邏輯控制器，型號(hào)為SIMATICS4。

1974年，中國(guó)也開(kāi)始研制生產(chǎn)可編程控制器。

在20世紀(jì)70年代初，出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器中，使可編程邏輯控制器增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處置等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的可編程邏輯控制器是微機(jī)技術(shù)和繼電器慣例控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。

PLC進(jìn)入了實(shí)用化發(fā)展階段。計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入PLC中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能以及極高的性?xún)r(jià)比，都奠定了其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。

在20世紀(jì)80年代初，PLC在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)PLC的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著PLC已經(jīng)步入了成熟階段。

在20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持在30~40%，到80年代末，PLC技術(shù)已經(jīng)很成熟，并從開(kāi)關(guān)量邏輯控制擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)等領(lǐng)域，開(kāi)始逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了過(guò)程控制領(lǐng)域中處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。

彼時(shí)，PLC在處理速度、控制功能、通信能力等方面均有新的突破，并向電氣控制、儀表控制、計(jì)算機(jī)控制一體化方向發(fā)展，性?xún)r(jià)比不斷提高，成為了工業(yè)自動(dòng)化的支柱之一。

這時(shí)候的可編程控制器的功能已不限于邏輯運(yùn)算，具有了連續(xù)模擬量處理、高速計(jì)數(shù)、遠(yuǎn)程輸入和輸出和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。

在20世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是需要更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)。這個(gè)時(shí)期發(fā)明了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。

作為最早研發(fā)PLC的企業(yè)之一，西門(mén)子PLC在中國(guó)市場(chǎng)的占有率非常高，這家將“創(chuàng)新”奉為圭臬的企業(yè)在過(guò)去幾十年的歷程里，一直對(duì)PLC產(chǎn)品進(jìn)行迭代，從最初的SIMATICS3到SIMATICS5、S5-U系列PLC，再到S7系列、PCS7系列。

如今S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng)，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYND技術(shù)內(nèi)核，是對(duì)S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí)，它是西門(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng)最尖端，功能最強(qiáng)的可編程控制器。

PLC憑借著高穩(wěn)定和高可靠性成為自動(dòng)化領(lǐng)域集聚競(jìng)爭(zhēng)力的控制工具，目前也還是主流的控制工具之一，但因?yàn)镻LC體系結(jié)構(gòu)封閉，各PLC廠家的硬件的體系互不兼容，編程語(yǔ)言以及指令系統(tǒng)也各異，開(kāi)放性不高。

PLC陣營(yíng)除了西門(mén)子之外，國(guó)外還有羅克韋爾和ABB，而國(guó)內(nèi)做的比較好的廠家包括無(wú)錫信捷、北京和利時(shí)集團(tuán)、臺(tái)達(dá)、浙大中控集團(tuán)、合信自動(dòng)化、科威等。

倍福和PC控制技術(shù)發(fā)展史

隨著市場(chǎng)的快速變化和智能制造的發(fā)展要求，客戶(hù)對(duì)控制系統(tǒng)提出了越來(lái)越多的需求，包括對(duì)數(shù)字化、信息化的要求。除了關(guān)注高性?xún)r(jià)比以外，對(duì)系統(tǒng)靈活性和開(kāi)放性的關(guān)注也越來(lái)越多。

此外，控制系統(tǒng)需要將更多的功能集成在一個(gè)平臺(tái)上，以降低成本，提高效率，比如集成圖像處理、狀態(tài)監(jiān)控、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人控制等功能。控制系統(tǒng)還需要兼容不同的傳感器和執(zhí)行器，以更好地適應(yīng)客戶(hù)對(duì)性能、價(jià)格和服務(wù)的不同要求。

1986年，倍福推出首款基于PC的設(shè)備控制器；1988年推出基于PC的軟PLC/NC（DOS），開(kāi)創(chuàng)了新的運(yùn)動(dòng)控制時(shí)代。

2019年是倍福推出基于PC的控制技術(shù)的第33周年，同時(shí)也是倍福進(jìn)入中國(guó)的第18年。PC控制器、持續(xù)發(fā)展的EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信技術(shù)和TwinCAT軟件平臺(tái)構(gòu)成倍福PC控制系統(tǒng)的“三原色”。

2018年，雖然自動(dòng)化市場(chǎng)增長(zhǎng)明顯放緩，但倍福中國(guó)依然取得了令人滿(mǎn)意的成績(jī)，總體業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了8%的增長(zhǎng)，銷(xiāo)售額達(dá)到歷史新高10.3億元人民幣。據(jù)悉，倍福中國(guó)在金屬加工、光伏、半導(dǎo)體和電子制造等領(lǐng)域?qū)嶋H增長(zhǎng)率達(dá)到32%。

倍福在業(yè)績(jī)上的表現(xiàn)充分證明了基于PC控制技術(shù)的強(qiáng)大生命力。

PC-Based控制器應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中的很多行業(yè)，例如機(jī)器人、半導(dǎo)體、包裝機(jī)械、EMS等。隨著汽車(chē)、半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求的增加，以及陶瓷衛(wèi)浴、制藥等新興行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的使用，刺激了PC-Based運(yùn)動(dòng)控制器在機(jī)器人領(lǐng)域的快速發(fā)展。

此外，直角坐標(biāo)機(jī)器人和國(guó)產(chǎn)品牌的多關(guān)節(jié)機(jī)器人功能簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，越來(lái)越多的廠商會(huì)選擇性?xún)r(jià)比較高的PC-Based運(yùn)動(dòng)控制器。

近年來(lái)，半導(dǎo)體制程和封裝測(cè)試廠商在中國(guó)迅速建廠，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷(xiāo)售收入保持15~20%的調(diào)整增長(zhǎng)，這些設(shè)備使用的運(yùn)動(dòng)控制器中50%為PC-Based運(yùn)動(dòng)控制器。

此外，包裝機(jī)械行業(yè)逐漸加入機(jī)器視覺(jué)功能，對(duì)PC-Based運(yùn)動(dòng)控制需求也逐步增加。有業(yè)內(nèi)人士指出，未來(lái)PC-Based運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，部分PLC市場(chǎng)會(huì)向PC-Based市場(chǎng)轉(zhuǎn)移。

為此，倍福董事總經(jīng)理梁力強(qiáng)表示，倍福中國(guó)會(huì)繼續(xù)宣傳和推廣基于PC的開(kāi)放式控制系統(tǒng)，著力開(kāi)拓戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，包括鋰電設(shè)備、電子制造和半導(dǎo)體、倉(cāng)儲(chǔ)和物流行業(yè)以及國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的高端裝備制造業(yè)。

PC-Based的發(fā)展，對(duì)于PLC無(wú)疑是挑戰(zhàn)，此前有人預(yù)言PLC將逐步退出工業(yè)自動(dòng)化的歷史舞臺(tái)，不過(guò)過(guò)去10年內(nèi)，超小型和小型PLC的性能獲得了極大地提高，產(chǎn)量也大幅增長(zhǎng)。

PC-Based控制器陣營(yíng)中，除研華、華北工控、研祥等工控機(jī)生產(chǎn)廠商外，目前PC-based運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品市場(chǎng)中，國(guó)產(chǎn)廠商固高、眾為興、雷賽等在運(yùn)動(dòng)控制卡這一細(xì)分領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

而在嵌入式控制器及軟PLC這兩個(gè)細(xì)分市場(chǎng)上，以倍福、貝加萊、CODESYS為代表的外資廠商仍然占據(jù)著主要的市場(chǎng)份額。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)也有一些基于PC技術(shù)的控制器企業(yè)，其中包括華成工控、納博特、人通智能等。

PAC是噱頭還是趨勢(shì)？

目前很多現(xiàn)代化的工業(yè)應(yīng)用需要更多的功能要求，如網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備互用、企業(yè)數(shù)據(jù)集成等，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的、基于離散邏輯控制的PLC所能提供的功能，想要基于PLC的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些功能，必須用單獨(dú)的處理器、網(wǎng)關(guān)獲轉(zhuǎn)換器，運(yùn)行于獨(dú)立的PC軟件中間件以及企業(yè)系統(tǒng)級(jí)的專(zhuān)用軟件進(jìn)行系統(tǒng)集成。

PC-Based在自動(dòng)化應(yīng)用初期被PLC陣營(yíng)高度質(zhì)疑，至今市場(chǎng)上仍有相關(guān)疑慮，主要問(wèn)題有穩(wěn)定性、可靠性和程式設(shè)計(jì)環(huán)境不穩(wěn)定三點(diǎn)，因此也有工程師將PLC配合PC使用，不過(guò)這在系統(tǒng)整合上比較麻煩。

為了解決PLC和PC-Based的整合問(wèn)題，美國(guó)研究機(jī)構(gòu)ARC提出了PAC架構(gòu)的控制器（可編程自動(dòng)化控制器），PAC融合了PLC和PC-Based兩種技術(shù)，在PC層面，會(huì)大量應(yīng)用嵌入式技術(shù)，擁有使用軟體來(lái)定義硬體的能力就是其一。

擁護(hù)者認(rèn)為，PAC的價(jià)值在于所有部件均按照軟件和硬件集成最靈活、最方便、成本最低為出發(fā)點(diǎn)，從而使得用戶(hù)設(shè)備的生命周期成本較低，資產(chǎn)的投資回報(bào)率提高，資產(chǎn)所有者總成本下降。

當(dāng)然，也有觀點(diǎn)認(rèn)為，PAC仍屬于PC-Based產(chǎn)品，只是換了另外一種包裝。但就市場(chǎng)整體面來(lái)看，PAC的確已經(jīng)逐漸成形，包括西門(mén)子在內(nèi)的大廠，均已紛紛推出產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)像研華也推出了全新一代的PAC控制器APAX-5000系列。

他們認(rèn)為，未來(lái)嵌入式技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用于PAC，成為自動(dòng)化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。

在用戶(hù)和系統(tǒng)集成商之間，對(duì)于PAC的質(zhì)疑同樣存在：PAC相對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)價(jià)格高、可靠性低、可拓展能力差，還有人認(rèn)為，PAC并沒(méi)有真正針對(duì)某種迫切的或者潛在的市場(chǎng)需求，因此不免曲高和寡。

有部分反對(duì)者則認(rèn)為，PAC技術(shù)發(fā)展趨向，如統(tǒng)一的多專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、通信技術(shù)等也會(huì)對(duì)PLC的技術(shù)發(fā)展施加有益的影響。

值得一提的是，除了上述提到的PLC、PC-Based和PAC之外，針對(duì)行業(yè)應(yīng)用，機(jī)器人專(zhuān)用控制器成為國(guó)內(nèi)多數(shù)廠商布局的重點(diǎn)，特別是像埃斯頓、華中數(shù)控、配天機(jī)器人等這樣以機(jī)器人本體研發(fā)為主的企業(yè)。