PLC作為電氣自動(dòng)化控制的核心元件，對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著我國(guó)智能制造的推進(jìn)和發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展成為技術(shù)革新的重要內(nèi)容。物流裝備行業(yè)是工業(yè)制造的一個(gè)細(xì)分行業(yè)。在自動(dòng)化物流裝備中，PLC的應(yīng)用可以說是無處不在，不可或缺。因此，了解PLC的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及在物流裝備行業(yè)中的應(yīng)用情況，對(duì)于物流裝備智能化提升，對(duì)于物流裝備企業(yè)的運(yùn)作和發(fā)展，都有極為重要的意義。

什么是PLC

PLC是可編程序控制器（Programmable Logic Controller）的簡(jiǎn)稱，是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。

研發(fā)PLC的產(chǎn)業(yè)背景是，傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中暴露出了多項(xiàng)缺點(diǎn)，包括：繼電器控制系統(tǒng)體積大、耗電多，可靠性低，接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司（GM）的要求研制成第一臺(tái)可編程序控制器。隨著這項(xiàng)技術(shù)的誕生，其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。這項(xiàng)技術(shù)促進(jìn)了機(jī)械領(lǐng)域的自動(dòng)化和智能化進(jìn)程，很多工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)用它替代繼電器設(shè)備控制方式，使得系統(tǒng)的控制更加準(zhǔn)確和靈活。

1987年，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿，在草案中對(duì)可編程控制器（PLC）定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?/p>

PLC的分類及技術(shù)特點(diǎn)

PLC的硬件組成包括：中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出單元（I/O）、電源、編程設(shè)備。按結(jié)構(gòu)形式分類，PLC分為整體式、模塊式和疊裝式。整體式PLC：又稱單元式或箱體式。整體式PLC將電源、CPU、I/O部件集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC：將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由框架和各種模組成。模塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的小型PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。疊裝式：結(jié)合了整體式和模塊式的特點(diǎn)，疊裝式 PLC 的 

CPU 、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜連接，使得系統(tǒng)不僅配置靈活 而且體積小巧。

PLC有諸多的優(yōu)點(diǎn)：

1.可靠性強(qiáng)?，F(xiàn)如今，PLC技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，在工作性能上體現(xiàn)出超強(qiáng)的穩(wěn)定性，平均無故障時(shí)間3-5萬小時(shí)。PLC技術(shù)對(duì)錯(cuò)誤信息的識(shí)別能力很強(qiáng)，并且對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)和修復(fù)等作用，自我診斷能力強(qiáng)大，穩(wěn)定性極好，在復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境中的適用性和應(yīng)用性極高。這種工作狀態(tài)是促進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的重要因素。穩(wěn)定的性能降低了故障的出現(xiàn)頻率，同時(shí)還能夠有效保證設(shè)備運(yùn)行的高效性。

2.抗干擾能力強(qiáng)。PLC設(shè)備和技術(shù)還能在比較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用，可以抵抗輻射強(qiáng)度大，噪聲大以及灰塵大等方面的限制。因此，PLC為現(xiàn)代的機(jī)械領(lǐng)域的使用提供了良好的適應(yīng)能力。

3.PLC具有非常強(qiáng)大的適應(yīng)能力。對(duì)于工業(yè)控制系統(tǒng)中改變控制程序、管理程序的簡(jiǎn)化具有很好的融合作用和擴(kuò)展作用。

4.PLC的技術(shù)操作相對(duì)簡(jiǎn)便。經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)，懂得計(jì)算機(jī)技術(shù)的普通工作人員均可以順利操作。

PLC在物流裝備行業(yè)的市場(chǎng)格局和發(fā)展機(jī)遇

在工控制造領(lǐng)域，深圳市匯川技術(shù)股份有限公司是非常知名的一家企業(yè)，聚焦工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化，專注于“信息層、控制層、驅(qū)動(dòng)層、執(zhí)行層、傳感層”核心技術(shù)，以及工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。據(jù)該公司負(fù)責(zé)物流行業(yè)的總工任憲金介紹：在物流裝備領(lǐng)域的應(yīng)用，如堆垛機(jī)、分揀、輸送、AGV等設(shè)備，都有對(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制和狀態(tài)監(jiān)控的需求，而這些功能都可以通過PLC實(shí)現(xiàn)。

PLC在物流裝備市場(chǎng)的應(yīng)用，主要還是被以西門子為代表的歐系傳統(tǒng)大廠控制，由于這些廠商進(jìn)入市場(chǎng)非常早，已經(jīng)在行業(yè)中沉淀了豐富的技術(shù)解決方案，搭建了比較完整的技術(shù)框架，每年僅PLC產(chǎn)品在物流行業(yè)的銷售額就能達(dá)到數(shù)億元，而匯川公司去年P(guān)LC產(chǎn)品在物流行業(yè)的銷售額僅僅2000萬元左右。在這個(gè)領(lǐng)域，匯川市場(chǎng)空間很大，是追趕者和學(xué)習(xí)者。

任憲金進(jìn)一步談到，工控行業(yè)本身就是技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，對(duì)公司的研發(fā)能力要求非常高。再加上匯川公司分行業(yè)運(yùn)作的發(fā)展模式，更是非常消耗研發(fā)資源。因此，匯川公司目前20000多名員工中有將近1/3的人員是研發(fā)人員。對(duì)于PLC在物流裝備行業(yè)的應(yīng)用，任憲金非常看好。他認(rèn)為：隨著智能制造的來臨，物流裝備行業(yè)最大的發(fā)展趨勢(shì)就是智能化，而PLC是在相關(guān)系統(tǒng)中起到承上啟下作用的關(guān)鍵元件。在智能物流系統(tǒng)中，PLC向上對(duì)接各種信息系統(tǒng)，如與WCS系統(tǒng)，以及其他工業(yè)軟件進(jìn)行交互；向下對(duì)接設(shè)備，PLC要提供對(duì)單體設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制，甚至整條產(chǎn)線的流程控制。

任憲金認(rèn)為，在物流行業(yè)，對(duì)于PLC的市場(chǎng)，盡管格局已經(jīng)固化而且控制市場(chǎng)的企業(yè)實(shí)力強(qiáng)大，但是新入局者并非完全沒有機(jī)會(huì)。原本的大廠形成非常強(qiáng)的品牌影響力，使得客戶在選擇和采購(gòu)的時(shí)候形成慣性，但這也帶來了傳統(tǒng)大廠的創(chuàng)新內(nèi)驅(qū)力不足。而疫情導(dǎo)致的供應(yīng)危機(jī)，也給了新品牌機(jī)會(huì)。近些年，物流行業(yè)的發(fā)展很快，對(duì)運(yùn)行效率的要求越來越高，應(yīng)用的技術(shù)變化也比較快，行業(yè)中應(yīng)用了一些新品類的物流自動(dòng)化設(shè)備。這些都給原來在PLC、伺服等領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)份額比較低的企業(yè)帶來了機(jī)遇。任憲金說：“我們?cè)谶@個(gè)細(xì)分市場(chǎng)也是剛剛起步，但是已經(jīng)有客戶能夠認(rèn)可匯川的技術(shù)和服務(wù)，這讓我們對(duì)未來的發(fā)展充滿憧憬。我們強(qiáng)調(diào)不僅僅給客戶提供交付價(jià)值，而且能夠提供真正的技術(shù)價(jià)值。從‘人有我有’，到‘人有我優(yōu)’，甚至?xí)槍?duì)一些行業(yè)需求，開發(fā)‘人無我有’的專機(jī)產(chǎn)品?！?/p>

PLC在物流裝備中的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展分析

對(duì)于PLC的技術(shù)發(fā)展，任憲金談了幾點(diǎn)他的看法。

第一，總線技術(shù)：PLC將成為智能化系統(tǒng)的數(shù)字處理節(jié)點(diǎn)。如今的單體設(shè)備里面的數(shù)據(jù)，包括運(yùn)行參數(shù)，甚至軸端的信息，都可以被PLC即時(shí)獲取并存儲(chǔ)。在搭建一個(gè)大的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)里，相關(guān)軟件就可以到PLC里面去讀取這些數(shù)據(jù)。由此，PLC就成為數(shù)據(jù)處理的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。PLC數(shù)據(jù)的讀取和傳輸涉及總線技術(shù)，匯川目前主要采用的是Ethercat總線技術(shù)。談到這方面，任憲金介紹到，目前很多物流輸送系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景中，在PLC對(duì)下控制方面，很多廠家的產(chǎn)品還是用原來的I/O的技術(shù)方式來控制，其傳輸?shù)男畔⑹潜容^有限的，相當(dāng)于兩個(gè)人之間的交流只是打手勢(shì)。其實(shí)在技術(shù)上，完全可以通過更先進(jìn)的通訊方式去實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸從PLC到驅(qū)動(dòng)器甚至整個(gè)執(zhí)行層面的統(tǒng)一，由此形成數(shù)據(jù)的一網(wǎng)到底，提升系統(tǒng)整體的運(yùn)作效率。

第二，軟件能力：PLC的技術(shù)發(fā)展將越來越突出軟件方面的功能，而PLC軟件的關(guān)鍵能力之一是運(yùn)動(dòng)控制算法的提升。以匯川為例，通過算法提升，提升和加強(qiáng)PLC對(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制能力，為客戶制定了全新的電氣和機(jī)械的耦合系統(tǒng)方案，使得設(shè)備的穩(wěn)定性和效率得到很大提高。這樣的技術(shù)應(yīng)用到立庫(kù)堆垛機(jī)的運(yùn)行控制中，相對(duì)于原來的控制方式，解決了超高堆垛機(jī)的定位搖擺問題，使得堆垛機(jī)的立柱可以做得更高，由此提高了設(shè)備的運(yùn)動(dòng)能力和載貨能力。除此之外，匯川的PLC在連接相關(guān)設(shè)備時(shí)，如輸送皮帶機(jī)，可以在PLC當(dāng)中自動(dòng)獲取和生成設(shè)備的相關(guān)工藝參數(shù)，這樣就可以把調(diào)節(jié)設(shè)備（如輸送線皮帶機(jī)）工藝參數(shù)的功能整合到PLC當(dāng)中。在需要調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)的時(shí)候，可以直接在PLC當(dāng)中調(diào)控，而不用再去每個(gè)設(shè)備中調(diào)節(jié)。任憲金繼續(xù)解釋到，匯川會(huì)把相關(guān)的解決方案形成標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的功能，封裝在PLC軟件功能中，客戶遇到相應(yīng)的場(chǎng)景需求，就可以調(diào)出這些功能使用，極大地便捷了客戶對(duì)設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)等。

第三，邊緣計(jì)算：PLC在控制功能方面愈發(fā)強(qiáng)調(diào)智能化控制，保證設(shè)備不停機(jī)。例如有的輸送設(shè)備在突然遇到一個(gè)非常重的包裹時(shí)，為了保證運(yùn)行速度會(huì)瞬間提高用電電流，導(dǎo)致設(shè)備報(bào)警甚至停機(jī)。而匯川PLC通過邊緣計(jì)算，會(huì)把設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性作為最優(yōu)先選項(xiàng)，遇到突然加大負(fù)載的包裹，會(huì)智能調(diào)節(jié)設(shè)備降低運(yùn)行速度，由此保證設(shè)備盡量不報(bào)警、不停機(jī)。而對(duì)于后期的設(shè)備維護(hù)，也可以通過對(duì)軸端數(shù)據(jù)的采集讀取，達(dá)到對(duì)軸端設(shè)備的預(yù)維護(hù)和預(yù)診斷，從而做到設(shè)備的精準(zhǔn)維護(hù)，減少故障停機(jī)?？傮w來說，匯川希望通過自身的產(chǎn)品和技術(shù)，讓客戶物流系統(tǒng)的智能操作，在軟件層面上做加法，在機(jī)械層面上做減法，先從設(shè)備端去實(shí)現(xiàn)智能化。這是他認(rèn)為的智能化、數(shù)字化升級(jí)的一個(gè)技術(shù)發(fā)展思路。

最后，任憲金總結(jié)到：在軟件上，PLC的功能必然要向智能化方向延伸；在硬件上，為了解決供應(yīng)鏈的供應(yīng)危機(jī)，包括匯川在內(nèi)的很多中國(guó)公司都在推動(dòng)提升國(guó)產(chǎn)化率，目前匯川已經(jīng)有部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了百分百的國(guó)產(chǎn)化，而在未來的兩到三年，在匯川的一些中大型的PLC中對(duì)算力要求比較高的芯片，匯川也要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。此外，匯川還要與行業(yè)內(nèi)的其他廠家共同推動(dòng)更開放的技術(shù)框架體系的發(fā)展。匯川作為物流行業(yè)PLC領(lǐng)域新的廠商，歷史包袱更小，更愿意為客戶而改變，提供新的、不同的解決方案。由此，PLC從技術(shù)到市場(chǎng)格局上，都有可能迎來全新的局面。