從最初的單板機(jī)到PLC、PC再到結(jié)合了PLC和PC優(yōu)勢的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)越來越豐富，但不同的控制器之間，也因為不同的特點，存在著一定替代關(guān)系：PC對PLC帶來的挑戰(zhàn)，新的PAC的沖擊。

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

西門子與PLC的前世今生

PLC的誕生，跟汽車生產(chǎn)有著莫大的“淵源”。

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器--PDP14。并在美國通用汽車公司的生產(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)計的，用于開關(guān)量控制，具有邏輯運算、計時、計數(shù)等順序控制功能，故稱之為可編程邏輯控制器PLC。

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

1973年，德國西門子研制出歐洲第一臺可編程邏輯控制器，型號為SIMATICS4。

1974年，中國也開始研制生產(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算、數(shù)據(jù)傳送及處置等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時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)入了實用化發(fā)展階段。計算機(jī)技術(shù)已全面引入PLC中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能以及極高的性價比，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)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)PLC的國家日益增多，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)展最快的時期，年增長率一直保持在30~40%，到80年代末，PLC技術(shù)已經(jīng)很成熟，并從開關(guān)量邏輯控制擴(kuò)展到計算機(jī)數(shù)字控制(CNC)等領(lǐng)域，開始逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了過程控制領(lǐng)域中處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。

彼時，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、計算機(jī)控制一體化方向發(fā)展，性價比不斷提高，成為了工業(yè)自動化的支柱之一。

這時候的可編程控制器的功能已不限于邏輯運算，具有了連續(xù)模擬量處理、高速計數(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)展特點是需要更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)。這個時期發(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，西門子PLC在中國市場的占有率非常高，這家將“創(chuàng)新”奉為圭臬的企業(yè)在過去幾十年的歷程里，一直對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，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYND技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級，它是西門子自動化系統(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化領(lǐng)域集聚競爭力的控制工具，目前也還是主流的控制工具之一，但因為PLC體系結(jié)構(gòu)封閉，各PLC廠家的硬件的體系互不兼容，編程語言以及指令系統(tǒng)也各異，開放性不高。

PLC陣營除了西門子之外，國外還有羅克韋爾和ABB，而國內(nèi)做的比較好的廠家包括無錫信捷、北京和利時集團(tuán)、臺達(dá)、浙大中控集團(tuán)、合信自動化、科威等。

倍福和PC控制技術(shù)發(fā)展史

隨著市場的快速變化和智能制造的發(fā)展要求，客戶對控制系統(tǒng)提出了越來越多的需求，包括對數(shù)字化、信息化的要求。除了關(guān)注高性價比以外，對系統(tǒng)靈活性和開放性的關(guān)注也越來越多。

此外，控制系統(tǒng)需要將更多的功能集成在一個平臺上，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?？刂葡到y(tǒng)還需要兼容不同的傳感器和執(zhí)行器，以更好地適應(yīng)客戶對性能、價格和服務(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），開創(chuàng)了新的運動控制時代。

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

2018年，雖然自動化市場增長明顯放緩，但倍福中國依然取得了令人滿意的成績，總體業(yè)務(wù)實現(xiàn)了8%的增長，銷售額達(dá)到歷史新高10.3億元人民幣。據(jù)悉，倍福中國在金屬加工、光伏、半導(dǎo)體和電子制造等領(lǐng)域?qū)嶋H增長率達(dá)到32%。

倍福在業(yè)績上的表現(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)用于運動控制領(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、半導(dǎo)體行業(yè)對工業(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)對工業(yè)機(jī)器人的使用，刺激了PC-Based運動控制器在機(jī)器人領(lǐng)域的快速發(fā)展。

此外，直角坐標(biāo)機(jī)器人和國產(chǎn)品牌的多關(guān)節(jié)機(jī)器人功能簡單、價格便宜，越來越多的廠商會選擇性價比較高的PC-Based運動控制器。

近年來，半導(dǎo)體制程和封裝測試廠商在中國迅速建廠，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售收入保持15~20%的調(diào)整增長，這些設(shè)備使用的運動控制器中50%為PC-Based運動控制器。

此外，包裝機(jī)械行業(yè)逐漸加入機(jī)器視覺功能，對PC-Based運動控制需求也逐步增加。有業(yè)內(nèi)人士指出，未來PC-Based運動控制器的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)M(jìn)一步擴(kuò)大，部分PLC市場會向PC-Based市場轉(zhuǎn)移。

為此，倍福董事總經(jīng)理梁力強(qiáng)表示，倍福中國會繼續(xù)宣傳和推廣基于PC的開放式控制系統(tǒng)，著力開拓戰(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、倉儲和物流行業(yè)以及國家重點發(fā)展的高端裝備制造業(yè)。

PC-Based的發(fā)展，對于PLC無疑是挑戰(zhàn)，此前有人預(yù)言PLC將逐步退出工業(yè)自動化的歷史舞臺，不過過去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。

PC-Based控制器陣營中，除研華、華北工控、研祥等工控機(jī)生產(chǎn)廠商外，目前PC-based運動控制產(chǎn)品市場中，國產(chǎn)廠商固高、眾為興、雷賽等在運動控制卡這一細(xì)分領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

而在嵌入式控制器及軟PLC這兩個細(xì)分市場上，以倍福、貝加萊、CODESYS為代表的外資廠商仍然占據(jù)著主要的市場份額。當(dāng)然，國內(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？

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)實現(xiàn)這些功能，必須用單獨的處理器、網(wǎng)關(guān)獲轉(zhuǎn)換器，運行于獨立的PC軟件中間件以及企業(yè)系統(tǒng)級的專用軟件進(jìn)行系統(tǒng)集成。

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

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

擁護(hù)者認(rèn)為，PAC的價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，從而使得用戶設(shè)備的生命周期成本較低，資產(chǎn)的投資回報率提高，資產(chǎn)所有者總成本下降。

當(dāng)然，也有觀點認(rèn)為，PAC仍屬于PC-Based產(chǎn)品，只是換了另外一種包裝。但就市場整體面來看，PAC的確已經(jīng)逐漸成形，包括西門子在內(nèi)的大廠，均已紛紛推出產(chǎn)品，國內(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，未來嵌入式技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用于PAC，成為自動化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。

在用戶和系統(tǒng)集成商之間，對于PAC的質(zhì)疑同樣存在：PAC相對于PLC來說價格高、可靠性低、可拓展能力差，還有人認(rèn)為，PAC并沒有真正針對某種迫切的或者潛在的市場需求，因此不免曲高和寡。

有部分反對者則認(rèn)為，PAC技術(shù)發(fā)展趨向，如統(tǒng)一的多專業(yè)開發(fā)平臺、通信技術(shù)等也會對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，針對行業(yè)應(yīng)用，機(jī)器人專用控制器成為國內(nèi)多數(shù)廠商布局的重點，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)。