文 / 本刊記者 喜崇彬

PLC作為電氣自動化控制的核心元件，對系統(tǒng)的自動化和智能化發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著我國智能制造的推進和發(fā)展，工業(yè)生產中自動化控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展成為技術革新的重要內容。物流裝備行業(yè)是工業(yè)制造的一個細分行業(yè)。在自動化物流裝備中，PLC的應用可以說是無處不在，不可或缺。因此，了解PLC的技術發(fā)展趨勢及在物流裝備行業(yè)中的應用情況，對于物流裝備智能化提升，對于物流裝備企業(yè)的運作和發(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）的簡稱，是在繼電器控制和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。

研發(fā)PLC的產業(yè)背景是，傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)在工業(yè)生產應用中暴露出了多項缺點，包括：繼電器控制系統(tǒng)體積大、耗電多，可靠性低，接線復雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產工藝變化的適應性差。1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司（GM）的要求研制成第一臺可編程序控制器。隨著這項技術的誕生，其在工業(yè)生產領域的應用日益廣泛。這項技術促進了機械領域的自動化和智能化進程，很多工業(yè)自動化設備運用它替代繼電器設備控制方式，使得系統(tǒng)的控制更加準確和靈活。

匯川技術股份有限公司行業(yè)總工任憲金

1987年，國際電工委員會（IEC）頒布了可編程控制器標準草案第三稿，在草案中對可編程控制器（PLC）定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！?/p>

PLC的分類及技術特點

PLC的硬件組成包括：中央處理器、存儲器、輸入輸出單元（I/O）、電源、編程設備。按結構形式分類，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部件集中裝在一個機箱內。一般小型PLC采用這種結構。模塊式PLC：將PLC各部分分成若干個單獨的模塊，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采用模塊式結構，有的小型PLC也采用這種結構。疊裝式：結合了整體式和模塊式的特點，疊裝式 PLC 的 CPU 、電源、 I/O 接口等也是各自獨立的模塊，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：

匯川控制層產品

1.可靠性強?，F(xiàn)如今，PLC技術經過多年的發(fā)展，在工作性能上體現(xiàn)出超強的穩(wěn)定性，平均無故障時間3-5萬小時。PLC技術對錯誤信息的識別能力很強，并且對其進行故障檢測和修復等作用，自我診斷能力強大，穩(wěn)定性極好，在復雜多變的工業(yè)環(huán)境中的適用性和應用性極高。這種工作狀態(tài)是促進機械自動化發(fā)展的重要因素。穩(wěn)定的性能降低了故障的出現(xiàn)頻率，同時還能夠有效保證設備運行的高效性。

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

3.PLC具有非常強大的適應能力。對于工業(yè)控制系統(tǒng)中改變控制程序、管理程序的簡化具有很好的融合作用和擴展作用。

4.PLC的技術操作相對簡便。經過簡單培訓，懂得計算機技術的普通工作人員均可以順利操作。

PLC在物流裝備行業(yè)的市場格局和發(fā)展機遇

在工控制造領域，深圳市匯川技術股份有限公司是非常知名的一家企業(yè)，聚焦工業(yè)領域的自動化、數(shù)字化、智能化，專注于“信息層、控制層、驅動層、執(zhí)行層、傳感層”核心技術，以及工業(yè)自動化控制產品的研發(fā)、生產和銷售，占據(jù)較大的市場份額。據(jù)該公司負責物流行業(yè)的總工任憲金介紹：在物流裝備領域的應用，如堆垛機、分揀、輸送、AGV等設備，都有對設備的運動控制和狀態(tài)監(jiān)控的需求，而這些功能都可以通過PLC實現(xiàn)。

PLC在物流裝備市場的應用，主要還是被以西門子為代表的歐系傳統(tǒng)大廠控制，由于這些廠商進入市場非常早，已經在行業(yè)中沉淀了豐富的技術解決方案，搭建了比較完整的技術框架，每年僅PLC產品在物流行業(yè)的銷售額就能達到數(shù)億元，而匯川公司去年PLC產品在物流行業(yè)的銷售額僅僅2000萬元左右。在這個領域，匯川市場空間很大，是追趕者和學習者。

任憲金進一步談到，工控行業(yè)本身就是技術密集型的產業(yè)，對公司的研發(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。對于PLC在物流裝備行業(yè)的應用，任憲金非?？春?。他認為：隨著智能制造的來臨，物流裝備行業(yè)最大的發(fā)展趨勢就是智能化，而PLC是在相關系統(tǒng)中起到承上啟下作用的關鍵元件。在智能物流系統(tǒng)中，PLC向上對接各種信息系統(tǒng)，如與WCS系統(tǒng)，以及其他工業(yè)軟件進行交互；向下對接設備，PLC要提供對單體設備運動控制，甚至整條產線的流程控制。

智能堆垛機解決方案

任憲金認為，在物流行業(yè)，對于PLC的市場，盡管格局已經固化而且控制市場的企業(yè)實力強大，但是新入局者并非完全沒有機會。原本的大廠形成非常強的品牌影響力，使得客戶在選擇和采購的時候形成慣性，但這也帶來了傳統(tǒng)大廠的創(chuàng)新內驅力不足。而疫情導致的供應危機，也給了新品牌機會。近些年，物流行業(yè)的發(fā)展很快，對運行效率的要求越來越高，應用的技術變化也比較快，行業(yè)中應用了一些新品類的物流自動化設備。這些都給原來在PLC、伺服等領域占據(jù)市場份額比較低的企業(yè)帶來了機遇。任憲金說：“我們在這個細分市場也是剛剛起步，但是已經有客戶能夠認可匯川的技術和服務，這讓我們對未來的發(fā)展充滿憧憬。我們強調不僅僅給客戶提供交付價值，而且能夠提供真正的技術價值。從‘人有我有’，到‘人有我優(yōu)’，甚至會針對一些行業(yè)需求，開發(fā)‘人無我有’的專機產品?！?/p>

匯川PLC系列產品及配置

PLC在物流裝備中的應用和技術發(fā)展分析

對于PLC的技術發(fā)展，任憲金談了幾點他的看法。

第一，總線技術：PLC將成為智能化系統(tǒng)的數(shù)字處理節(jié)點。如今的單體設備里面的數(shù)據(jù)，包括運行參數(shù)，甚至軸端的信息，都可以被PLC即時獲取并存儲。在搭建一個大的數(shù)字化網(wǎng)絡架構系統(tǒng)里，相關軟件就可以到PLC里面去讀取這些數(shù)據(jù)。由此，PLC就成為數(shù)據(jù)處理的一個重要節(jié)點。PLC數(shù)據(jù)的讀取和傳輸涉及總線技術，匯川目前主要采用的是Ethercat總線技術。談到這方面，任憲金介紹到，目前很多物流輸送系統(tǒng)的運營場景中，在PLC對下控制方面，很多廠家的產品還是用原來的I/O的技術方式來控制，其傳輸?shù)男畔⑹潜容^有限的，相當于兩個人之間的交流只是打手勢。其實在技術上，完全可以通過更先進的通訊方式去實現(xiàn)，實現(xiàn)信息傳輸從PLC到驅動器甚至整個執(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)整體的運作效率。

第二，軟件能力：PLC的技術發(fā)展將越來越突出軟件方面的功能，而PLC軟件的關鍵能力之一是運動控制算法的提升。以匯川為例，通過算法提升，提升和加強PLC對設備的運動控制能力，為客戶制定了全新的電氣和機械的耦合系統(tǒng)方案，使得設備的穩(wěn)定性和效率得到很大提高。這樣的技術應用到立庫堆垛機的運行控制中，相對于原來的控制方式，解決了超高堆垛機的定位搖擺問題，使得堆垛機的立柱可以做得更高，由此提高了設備的運動能力和載貨能力。除此之外，匯川的PLC在連接相關設備時，如輸送皮帶機，可以在PLC當中自動獲取和生成設備的相關工藝參數(shù)，這樣就可以把調節(jié)設備（如輸送線皮帶機）工藝參數(shù)的功能整合到PLC當中。在需要調節(jié)設備參數(shù)的時候，可以直接在PLC當中調控，而不用再去每個設備中調節(jié)。任憲金繼續(xù)解釋到，匯川會把相關的解決方案形成標準、模塊化的功能，封裝在PLC軟件功能中，客戶遇到相應的場景需求，就可以調出這些功能使用，極大地便捷了客戶對設備的調試、維護等。

第三，邊緣計算：PLC在控制功能方面愈發(fā)強調智能化控制，保證設備不停機。例如有的輸送設備在突然遇到一個非常重的包裹時，為了保證運行速度會瞬間提高用電電流，導致設備報警甚至停機。而匯川PLC通過邊緣計算，會把設備運行穩(wěn)定性作為最優(yōu)先選項，遇到突然加大負載的包裹，會智能調節(jié)設備降低運行速度，由此保證設備盡量不報警、不停機。而對于后期的設備維護，也可以通過對軸端數(shù)據(jù)的采集讀取，達到對軸端設備的預維護和預診斷，從而做到設備的精準維護，減少故障停機。總體來說，匯川希望通過自身的產品和技術，讓客戶物流系統(tǒng)的智能操作，在軟件層面上做加法，在機械層面上做減法，先從設備端去實現(xiàn)智能化。這是他認為的智能化、數(shù)字化升級的一個技術發(fā)展思路。

最后，任憲金總結到：在軟件上，PLC的功能必然要向智能化方向延伸；在硬件上，為了解決供應鏈的供應危機，包括匯川在內的很多中國公司都在推動提升國產化率，目前匯川已經有部分產品實現(xiàn)了百分百的國產化，而在未來的兩到三年，在匯川的一些中大型的PLC中對算力要求比較高的芯片，匯川也要實現(xiàn)國產化替代。此外，匯川還要與行業(yè)內的其他廠家共同推動更開放的技術框架體系的發(fā)展。匯川作為物流行業(yè)PLC領域新的廠商，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從技術到市場格局上，都有可能迎來全新的局面。