1 引言
自1969年世界上第一台可编程逻辑控制器(plc)诞生以来,随着计算机技术、微电子技术的不断发展,plc技术得到了迅猛地发展,plc在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的plc不仅能够进行逻辑控制,而且在位置控制、过程控制、数据处理、通信联网等方面发挥重要的作用。plc已成为现代工业生产自动化的三大技术支柱(plc、机器人、cad/cam)之一。
自上世纪七十年代以来,我国就开始了plc的研究与应用,1974我国首先仿制了美国生产的第二代plc。1977年我国又采用了美国motorola公司的一位机mc14500集成芯片,研制成功了我国第一台具有实用价值的plc,不仅有了批量产品,而且开始应用于工业生产控制。在以后的几年里,我国积极引进国外的plc生产线,建立一些合资企业,并开发自己的产品,如天津自动化仪表厂、辽宁无线电二厂等。引进初期的plc主要用于冶金、电力、自动化生产线等较大的设备和系统,后来随着plc价格的不断降低,plc技术开始应用到越来越多的中小设备上。上世纪八十年代以来,世界范围内的plc年增长率保持为20%~30%,近年来,plc在中国等发展中国家的增长十分迅速,在自动化领域发挥越来越重要的作用。
表1 国际市场上plc、dcs与ipc的销售情况对比
2 国际plc市场
目前,世界上有plc厂商200多家,各种型号产品几千种。plc产品按地域上分成三个流派,分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。美国:a-b(allen-bradly)、ge(general electric);欧洲:德国的西门子(siemens)、法国的te(telemecanique);日本:三菱电机(mitsubishi electric)、 欧姆龙(omron)。此外,国内市场上还有韩国、台湾地区等plc产品。
从plc问世至今,一直表现出强大的生命力和高速增长态势,在工业控制领域,plc始终处于工业控制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案,plc与dcs(分布式控制系统)和ipc(工业pc)形成了三足鼎立之势(见表1)。现代的plc在功能、网络化、标准化、专业化及开放性上得到了大大的增强。另外,ipc加软件能实现plc的主要功能,在一些场合能代替plc进行控制,即实现软plc的功能。
2003年全球plc市场销售额超过了60亿美元。今后5年年平均增长率有望达到4.6%,2008年市场规模将超过75亿美元。美国调查公司arc对中国的plc市场进行调查并发表上述预测,2004年plc的销售市场规模见表2。
表2 2004年plc市场增长情况
3 中国plc市场
我国工业企业的自动化程度普遍较低,如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。加入wto后,中国正日益成为世界新的制造业基地,制造业的控制主要以逻辑控制为主,大量传统产业的自动化改造也为plc的应用提供广阔的发展空间。arc咨询集团近期发布的《中国可编程序控制器(plc)展望》报告指出:中国制造业增长迅速,某些行业的增长率甚至达到20%。在未来五年内,中国plc市场的综合年增长率预计将达到14.1%。2003年这一市场为3.7亿美元,预计2008年这一市场还将翻一翻。
由于种种原因,国产品牌的plc在国内plc市场份额所占比例很小,一直没有形成产业化规模,中国目前市场上95%以上的plc产品来自国外公司。目前中国plc市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司,欧美公司在大、中型plc领域占有绝对优势,日本公司在小型plc领域占据十分重要的位置,韩国和中国台湾的公司在小型plc领域也有一定市场份额。
2003年10月,国内媒体开始关于中国plc市场的研究,依据得到的样本分析,初步得出正在使用的众多plc的品牌中,西门子、三菱及omron占据绝对的优势,60%左右的用户使用了这些品牌的plc产品,而rockwell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。造成这种分布情况的原因大致可以分为以下几个方面:
3.1 产品覆盖范围
排在最前的三个品牌有非常丰富的产品系列,用户很容易得到恰当的产品;其他品牌如富士,lg等则以小型和微型产品为主,ge和schneider以中大型产品为主。产品价格范围也是一个重要的原因,虽然a-b拥有出色的技术和全面的产品系列,但是高价格的形象却使部分用户却步。
3.2 在中国市场上的历史
西门子、三菱及omron都是在中国市场上传统的供应商,在很多领域占地了先机,相对应的是ge、schneider和lg这些后来者虽然市场快速增长,但是距离先行者仍有一定的差距。
3.3 行业分布
某些品牌会侧重于一些行业,如schneider更加注重电力行业,rockwell在冶金行业表现出众。
2004年度plc市场研究报告表明:作为目前国内控制市场上的主流控制器,plc市场的国内参与者在高达31亿的plc市场总需求中,国产plc占有量不到整个市场份额1%,中国大陆plc厂商的市场份额几乎可以忽略。在按照i/o数量划分的市场总量中,小型plc(256点以下)的市场巨大,国产plc的市场贡献就在小型plc的市场中。巨大的市场需求为发展plc业务提供了难得的历史机遇,国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累,大力拓展plc业务。目前,国内plc生产厂家有30余家,但目前上市的众多plc产品中,还没有形成规模化的生产和名牌产品。
从技术角度来看,国内外的小型plc差距正在缩小。如无锡信捷、兰州全志等公司生产的微型plc已经比较成熟,有些国产plc(如和利时公司、凯迪恩公司)已经拥有符合iec标准的编程软件、支持了现场总线技术等。面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验,国内厂商多数只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段,离真正批量生产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时,国产plc的低价优势也正在受到新的挑战。但可喜的是,和利时、凯迪恩、德维森等一批国产品牌渐渐找准了自己的位置。克服资金、研发压力,顶住用户对产品不信任的压力,凭借对国内厂商的了解和对市场的把握,国产品牌在近几年内获得了一定的成长。
4 问题与对策
4.1 国产plc发展中所面临的问题
尽管国产plc在中国plc市场所占份额很小,但只要国内有实力的plc厂商下定决心,仔细分析自身的优势和劣势,充分利用各种有利资源,踏踏实实、有针对性地做好各项工作,就一定能够在plc领域有所作为。但我们还应该清醒地看到:国内企业和国外知名品牌的重大差距还是不可忽略。目前我国国产plc的发展主要面临着三大问题。
首先是技术,在国际上plc迅速发展的形势下,我国多数plc厂家还没有拥有自主知识产权,能够参与国际竞争的plc产品,其中之一就是研发实力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重,但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿着其中每一个环节,plc核心技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提,如何在技术上进一步增强自己的实力,将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。
其次是竞争,由于国内plc市场大部分由外国的产品所占领,大、中型plc产品中,几乎全部由国外几大公司垄断,随着我国使用plc市场的不断扩大,国外几大公司几乎每年都会针对市场推出新的产品,一旦用户使用了新的产品后,他们就会逐渐的提高产品市场价格,如果我国没有自己的自主知识产权的产品,在经济竞争中就只能处于被动的地位。所以国内plc厂家一定要有自己自主研发的产品,只有这样才能在市场竞争中立于不败之地。令人感到高兴的是:2006年11月1日,在亚洲国际工厂自动化和过程自动化技术与设备展览会上,北京和利时系统工程有限公司推出了国内首款具有独立知识产权的lk大型plc。
最后是市场销售,国内plc的产品宣传、市场开拓,以及建立完善的售后服务体系方面应继续加大力度。国内plc厂家如和利时,凯迪恩等厂商在这方面工作做了大量的工作,也取得了很好的效果。
4.2 振兴国产plc发展对策
针对上述所面临问题,笔者认为我国plc的发展应该采取如下对策:
(1)对如此巨大的市场,我国应该集中资金和技术力量,尽快研制生产出具有自主知识产权的plc系列产品,plc技术正在由封闭走向开放,大量采用it技术,硬件通用化、软件标准化,使得plc的设计和生产不再存在技术壁垒。加之近年来芯片技术的迅速发展,推出具有国际竞争力的plc产品已成为可能。国内plc厂家应联合起来组成集团公司,成立专门的研发机构,共同开发各种机电产品,如:变频器、伺服系统、人机界面等,大力提高产品可靠性、兼容性,建立完善的销售网络和服务体系,敢于在国际舞台上与跨国企业进行竞争,只有这样国产plc产品才能在中国的自动化产业市场立足。 (2)继续发挥国内plc应用技术的优势,扩大应用领域。将plc应用在国民经济的各个领域同时,还要凭借技术和劳动力优势,逐渐融入国际plc的应用市场,积极参与国际竞争,使我国应用技术优势形成真正的增值服务,带动相关成套设备和软件产业的发展。iec61131-3已经为plc产品建立了世界公认的软件模型,直接采用iec61131-3标准是国内企业保持与国际先进水平同步的捷径。iec标准充分考虑了plc在应用于各种不同行业时对内部资源的要求,软件模型预留了充足的资源,因此我们的plc产品开发要符合iec61131-3国际标准。
(3)在扩大plc应用范围的同时,在软件集成上下功夫。针对不同的工业生产过程,形成具有自身特色的系统集成软件、人机界面软件和应用软件。
(4)在发展小型plc产品方面,必须在集成性、功能性、适用性、经济性等方面选择一个合适的平衡点,设计出满足用户不同要求的产品。小型plc产品仍将是市场主流,小型plc是最有可能首先实现国产化的,根据当前中国经济发展的特点,小型plc国产化是大势所趋。立足于国内市场,国内plc厂商可以根据用户的特殊需求快速地为用户专门定制个性化产品。而跨国公司的中国用户很难将这种特殊需求迅速反馈到国外的plc生产厂家促成产品的迅速改进。
(5)加大宣传力度,取得国民信任。国产plc的发展离不开用户的支持,国内plc厂商应该利用各种媒体宣传plc产品,开展相关的plc技术研讨会,产品展示会等,加强与用户的沟通,消除用户的偏见,并且根据用户的反馈意见,对产品的性能进行不断地完善。同时国内plc厂商应注意加强与高校的合作办学,免费提供相关的技术培训,进行国产plc技术普及。
(6)政府应该加大扶持力度,对国产plc的发展给予引导,从政策、资金、技术、税收等方面予以支持,政府要对我国现有的几十家国产plc厂商进行整合,组建中国自动化集团公司,选出几个有代表性的优秀国产plc品牌进行大力发展,充分利用现有资源进行技术开发,积极参与国际化竞争,只有这样,才能摆脱目前国产plc市场尴尬局面。
5 结束语
采取上述策略后,我国一定能够在plc的应用上率先实现突破,融入全球一体化经济之中,形成具有自主知识产权的软件产业,进而研制、开发、生产出具有自主知识产权,能够参与国际竞争的plc产品。同时国内plc厂商也要正视与国际大公司的差距,虚心向国际大公司学习先进技术和营销理念,努力缩小差距,迎头赶上国际先进水平。我们坚信,通过我们不断努力,国产plc一定会有辉煌的明天。
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