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PLC技术发展与市场趋势观察

作为工厂、车间的底层控制核心，PLC从诞生之初就在自动化

控制系统中扮演着至关重要的角色。一方面，来自客户的实际应用

需求，促使PLC朝着控制任务的集中控制节点、制造系统的数据节

点以及具有边缘控制能力的融合计算节点多功能演进；另一方面，

从西门子、施耐德电气、罗克韦尔自动化等国际主流厂商到汇川技

术、和利时等国内领先厂商不断创新，使PLC从最初的分时多任务

能力，到能够兼顾RTOS、软件开发平台和上层OPC-UAoverTSN等

技术架构。这一“推”一“拉”两股力量，如双螺旋DNA般交织着

推动PLC持续演进、升华。

本文将全面盘点IT与OT技术融合浪潮下，PLC产品的软硬件意

识形态发生了哪些变化，通过梳理国内外PLC代表厂商的典型产

品、应用现状和发展策略，探索PLC在智能制造热潮之下，如何持

续书写“不老”传奇。

1向阳而生，PLC走向开放

与备受瞩目的数字孪生、工业互联网相比较，PLC就如同一棵

“饱经沧桑”的松柏，深深扎根工厂、车间底层，平凡且坚定地支撑

各种控制系统。在贝加莱工业自动化(中国)有限公司技术传播经理宋

华振看来，在经历了半个多世纪的沉淀和发展后，PLC早已从最初

简单用来替代继电器、接触器等简易控制功能，发展到如今拥有强

大数据处理和计算能力，包括I/O扩展能力，模拟量处理能力，以

及各种控制和运动功能于一体的控制器。

现代的PLC包含CPU、I/O、电源、底板、外设以及通信联网等

模块，从传统的逻辑任务延伸到运动控制、机器人、机器视觉、高

速实时以太网通信等功能。从硬件参数看，PLC的算力和数据存储

能力都得到极大增强。从微处理器的诞生开始，PLC就随同CPU快

速迭代更新，如今哪怕是小型PLC的CPU处理能力都能够达到纳秒

（ns）级别，并且支持多核架构。这使得PLC在进行逻辑和顺序控制

处理的同时，可以进行高速运动控制和视觉算法处理。例如，面对

大量的计算和数据流，PLC可以将任务交给多个I/O核心与计算核心

并行完成工作。为了完成多核之间的任务协调，分核操作系统会将

特定任务分配给特定的计算核心，每个核心则采用分时策略，确保

数据的高速传输与实时可靠。

此外，在存储空间方面，部分大型PLC已达到百兆以上，并通

过磁泡存储器和硬盘不断拓展数据容量，大量的存储空间不仅提升

了PLC的数据管理能力，也为边缘计算和控制提供了基础。依靠强

有力的OPCUAoverTSN，使PLC获得通过以太网传输实时性数据

的能力，完成控制器、传感器、驱动器多个维度的数据集成。

PLC的这些外在变化是显而易见的，而作为PLC“灵魂”的汇编

语言和软件开发平台，其“升华”之快却容易被人忽视。实际上，

从20世纪80年代，当RS232的串联通信技术广泛地运用在计算机

领域的时候，自动化领域的工程师们就马上对这种技术进行了分

析、消化和吸收，针对工业通信传输安全和工业工况环境的可靠性

和抗干扰要求，创造性地采用了RS485双工差分式双绞线的现场总

线传输通信（物理层）标准。

1993年12月，国际电工委员会制定的IEC61131-3规范，使得

PLC领域美国偏爱的梯形逻辑图语言、德国流行的功能图语言、法

国推崇的GRAFCET（SFC顺序功能图的前身）以及日本常用指令表语

言得到了统一。必须说明的是，在制定编程语言国际标准的过程

中，IEC61131-3大量地吸取现代软件的结构化、模块化、可复用性

等概念，并汇聚了软件工程技术中统一开发过程、面向对象等方

法，有力地推动了PLC标准编程语言的发展。IEC61131-3不仅成为

工业领域唯一的工业控制编程语言标准，还被DCS、SCADA、PC控

制等系统广泛采纳，成为事实上的工业控制编程语言通用标准。

其中，也离不开工业自动化巨头多年来在上层软件平台的创新

发展和历史沉淀，包括西门子的TIAPortal、罗克韦尔自动化的Logi

x、贝加莱的AutomationStudio等都建立了自身模块化功能应用和

通信标准规范，方便用户开发、升级维护系统。此外，德国CODESY

S（原名3S，SmartSoftwareSolutionsGmbH）、Phoenix旗下的kW-

Soft