在过去的十年里，PLC经过前几年的大幅下跌，市场目前呈现强劲反弹。预计到2018年，市场将达到148.5亿美元，比前五年增长40%。令人兴奋的是，中小型PLC它将在市场增长中发挥至关重要的作用。 1、近年来PLC市场发展概况 根据Frorst & Sullivan发布的全球PLC有足够的证据证明市场报告，PLC市场在各个范围内呈正增长。在过去的十年里，PLC经过前几年的大幅下跌，市场目前呈现强劲反弹。预计到2018年，市场将达到148.5亿美元，比前五年增长40%。令人兴奋的是，中小型PLC它将在市场增长中发挥至关重要的作用。 ARC2015年8月发表相关信息PLC和PAC市场发展报告的重点是：PLC与PAC2014年市场扩张。尤其是中国和北美成为增长引擎。预计2015年和2016年市场增长前景不容乐观，主要原因是金砖四国(巴西、俄罗斯、印度、中国)不再是增长因素。估计目前PLC装机量达5200万台，其中以小型为基础PLC预计到2019年将达到6500万台。未来五年，其中大量已达到其生命周期的最后阶段。现有装机PLC更新将在未来五年内进行PLC市场增长的一个重要因素。此外，软件和服务是正确的PLC供应商和最终用户越来越重要。最后，用户需要使用软件来实现硬件完成的功能需求。PLC相关服务也变得更加重要。为了更加关注自己的核心竞争力，更有效地充分利用工程资源，一些最终用户已经外包了很多PLC相关服务，如配置、培训和维护。有迹象表明，越来越多的用户计划外包他们的大部分维护、培训或备件业务，这已成为一种趋势。 根据美国相关自动化人士在社交网络上的讨论，更集中的意见是最终用户推动市场。机械设备制造商更喜欢PLC，因为使用简单可靠，性价比好。从技术人员的角度来看，就是掌握PLC人多于掌握PC和PAC的人群。但也不能想PLC它将永远保持传统的形式。未来五年，由于工业物联网的快速普及和云服务逐渐进入工业市场，需要PLC提供直接与MES、ERP等待上层管理软件信息系统的接口，PLC系统必须从硬件和软件上适应新工业革命的需要，即智能制造，否则PLC制造商也将面临严峻的挑战。
2.智能制造正确PLC新的功能要求 PLC除了传统的逻辑控制、顺序控制、运动控制和安全控制功能外，作为设备和设备的控制器还承担工业4.以下任务0和智能制造： 1)越来越多的传感器被用来监测环境、设备的健康状况和生产过程中的各种参数。这些工业大数据的有效收集迫使PLC的I/O必须从集中安装在机架上转换为分布式I/O。 2)各种智能部件一般采用嵌入式PLC，或者微小型PLC，在现场尽可能复杂地完成控制任务。 3)应用软件编程的平台化，进一步发展工程设计的自动化和智能化。 4)大大提高了无缝连接能力，相关控制参数和设备状态可直接传输到上系统和应用软件，甚至传输到云。 综上所述，即满足工业大数据采集的需要，实时自主控制，编程自动化和智能化，提高无缝连接能力。 PLC作为工业控制的主力军，系统的地位是否会逐渐被第四次工业革命所取代？答案是否定的。这也取决于PLC软硬件技术能否快速转型升级适应性？事实上，PLC软件技术PLCopen为先导，一直在满足工业4.准备智能制造日益明确的要求。图1表示PLCopen工业4多年来开发的各种规范.0参考架构模型(RAMI4.0)可以清楚地看到相应维度和层次的位置，PLCopen长期以来，国际组织一直在努力提高自动化效率。
3、PLC如何满足智能制造的要求？ 虽然人们普遍认识到PLC硬件技术的进步是渐进的，但不可否认，PLC的硬件技术一直在为满足工业4.积累智能制造经验的要求越来越明确。 特别是微电子技术的飞跃进步，使得SoC芯片主钟频率越来越高，但功耗显著降低；多核SoC又促进了发展PLC的逻辑和顺序控制处理的同时，可以进行高速的运动控制处理、视觉算法的处理等；而通信技术的进展使得分布式I/O应用越来越多，泛在I/O应用也有起点。 为迎接工业4.0的挑战，PLC硬件设计应在以下方面有一定的改进空间： 1)大大提高能耗，减少空间。PCB85%的板空间被模拟芯片和离散元件占据，需要采取措施将离散元件的功能集中在单个芯片上，采用新的流线模拟电路。 2)、增加I/O模块密度。 3)良好的散热设计，减少热耗散。 4)突破信息安全瓶颈(如何防止黑客攻击、恶意软件和病毒)。 综上所述，PLC硬件必须具有更小的体积和更高的综合性能I/O密度，功能更多。 例如，选择新设备有显著的效果：为了减少I/O模块多通道并行/串行信号转换芯片的模块体积，减少组件数量(serializer)，对传感器24V转换、调节和过滤输出信号，并使用5V的CMOS兼容电平输入PLC的MCU。这多通道并行/串行信号转换芯片，可将必要的光电隔离器件减少到3个。(serializer)可共享相同的光电隔离资源。 Maxim该公司的模拟器件集成设计简化了信号链，使10V多通道采样、放大、滤波和模/数可以转换双极性输入，只需单路5V电源。该设计取消了15V电源降低了部件的数量和系统成本，降低了功耗，减少了部件占用的面积。
4、PLC软件如何适应智能制造的要求？ 作为一种重要的工业控制器装置，可编程控制器能够在工业控制市场上繁荣数十年的根本原因必须从其内部探索。其中，软件和硬件开发的互补性应该是一个重要的原因。 IEC61131-3推动PLC软件的进步体现在： 1)编程的标准化促进了工业控制编程从语言到工具平台的开放，为工业控制程序在不同硬件平台之间的移植创造了前提。 2)为控制系统创建统一的工程应用软环境奠定了坚实的基础。从应用程序设计的管理到提供逻辑和顺序控制、过程控制、批量控制、运动控制、传动、人机界面等统一的设计平台，将调试、运行和生产后维护纳入统一的工程平台。 3)自动生成工具和模拟工具的应用程序。 四、适应工业4.软件需求0和智能制造， IE C61131-3版将为用户编程OOP纳入标准。
以前开发过很多为PLC控制系统工程设计、编程和操作，以及管理工具软件。包括控制电路设计软件包、接线设计软件PLC编程软件包，人机界面和SCADA软件包、程序调试模拟软件、自动维护软件等。虽然这些软件都是为特定的工程服务的，但即使设计和监控同一对象时，它们也是无关紧要的。不同的控制需求（如逻辑和顺序控制、运动控制、过程控制等）使用不同的开发软件，在不同的工作阶段（如编程组态、模拟调试、维护管理等）使用不同的软件。而且，在使用不同的软件时，往往需要定义标签变量(Tags)，定义变量的规则往往各取其便，导致同一物理对象的同一控制变量无法统一、一致地命名。 缺乏公用的数据库和统一的变量命名规则，造成在使用不同软件时不得不进行繁琐的变量转换，重复劳动导致人力资源成本高、效率低下。 工业控制编程语言是一种基于对控制功能和要求的描述和表达的特殊计算机语言。工业控制编程语言作为一种实现控制功能的语言工具，不能保持不变。其进步必然受到计算机软件技术和编程语言的发展，以及控制工程描述和表达控制要求和功能方法的影响。 但无论它如何发展和变化，多年来的事实表明，它总是在IEC 在61131-3标准的基础和框架上展开。这告诉我们，IEC61131-3不仅是工控编程语言的规范，也是编程系统实现架构的基础和参考。 长期以来PLCopen与许多国际标准化组织和基金会一起关注国际组织ISA、OPC基金会等。)合作开发了基本规范。图2生动地解释了这一点。这些工作都是智能制造和工业4.0的应用和发展做了大量的探索和准备，从而奠定了坚实的基础。 多年来PLCopen始终坚持与开放标准化组织合作建立开放标准生态系统。譬如与OPC基金会合作开发：IEC61131-3信息模型(2010年5月发布)，IEC 61131-3 的OPC UA Client FB客户端功能块(2015年3月发布)，IEC 61131-3的OPC UA Server FB服务端功能块(2015年3月发布)。已成功应用于包装行业的建立PackML包装机械与上级生产管理系统的通信大大简化了系列规范。 这些标准在计算技术行业得到了广泛的应用SOA面向服务的架构的应用范围，同时也推进了一度落后于计算技术和软件的自动化系统技术，快速跟上IT技术进步。
5、PLC是智能制造和工业物联网的先驱 实现工业4.0.智能工厂和智能制造必须基于强大的网络技术和规范，包括实时控制和及时监控。这种网络技术和规范可以在一定程度上继承原有的网络技术和规范，但更重要的是，我们必须突破原有技术和规范的局限性，显然不能满足工业4的实现.0.智能工厂和智能制造的多层渐进架构，以及按功能分层通信的思维。也就是说，除了对时间有严格要求的实时控制和对安全有严格要求的功能安全外，所有制造功能都将根据产品、制造和管理三个维度实现通信扁平化，实现信息虚拟化，形成全链接、全集成的智能制造生态系统。 在智能制造系统中，PLC不仅是机械设备和生产线的控制器，也是制造信息的收集器和转发器。从这个意义上说，只有PLC面向服务架构(SOA)只有这些重要任务才能完成。譬如PLC调用视觉系统摄像头或PLC调用某个RFID读取器服务需要视觉系统或RFID读取器直接与PLC通信，或当PLC将大数据应用的数据传输给云。图4描述了今年的汉诺威博览会SAP公司展示系统：3D通过视频系统的图像收集打印系统制作的零件信息OPC UA送到机器人控制器，然后机器人抓住零件，放在传送带上。相关信息也可以发送到SAP云中。 目前，在MES级与PLC数据交换通常是一个耗时的握手过程。例如MES向系统发出信号PLC传输配方数据，等待PLC确认信号返回；然后MES系统向PLC当PLC收到这组数据后，向后方向MES发出接收确认信号。如果PLC同时具有OPC UA服务端功能和客户端功能PLC是面向服务架构的一种PLC(也可以简称为SOA-PLC)。这时MES系统向PLC传输配方数据是执行通信服务，该服务的输入参数是配方，输出据是PLC的确认信号，再也不需要MES系统和PLC之间的多次握手过程。实际上就是OPC UA远程调用了PLC的功能块，大大缩短了MES与PLC之间通信来往过程，提高了生产调度安排的效率。同时显著减少了工程成本，极大地加强了工厂层与上位执行调度和管理层的数据通信能力。 一台SOA-PLC实际上是把支持确保信息安全的虚拟专用网络(VPN)的Web服务权植入PLC。这种服务权执行面向对象的数据通信，包括实时数据和历史数据、报警数据和其它服务。PLC通过这类服务把对应的大量数据连接至上级的服务和数据层，供信息模型的建模能力使用和处理。 让一台PLC集成了OPC UA的服务端功能和OPC UA的客户端功能，就能保证这台PLC通过VPN进行有安全保证的数据通信。正如前面所述PLCopen和OPC基金会合作制定了IEC61131-3的OPC UA信息模型，使PLC的相关信息都可以运用OPC UA的通信机制进行传输。而PLCopen组织所发布的OPC UA的服务端功能块的规范和客户端的功能块规范，为实现这类通信的模块化和便利化奠定了标准基础。由图5可以看出不同厂商的PLC可以实现OPC的通信、PLC与MES/ERP之间可以实现OPC的通信，PLC还可以通过OPC实现与微软的Azure公共云和亚马逊的AWS公共云的直接通信。 现在已经有一些公司能够提供在PLC上完整实现OPC UA通信的软件平台支持。图6所示即为德国倍福公司的EthenCATIII平台软件。德国菲尼克斯软件公司开发的PC WORX UA软件平台支持200台PLC之间进行PLCopen所规范的OPC UA的通信，选用不同的版本通信变量可以是10万个、1万个、5千个。 在此顺便指出，至少到目前为止OPC UA并不适合于硬实时的M2M的通信，而非常适合于监控级或生产管理执行级的软实时B2M的通信，以及软实时的B2B的通信。对此应该有清醒的认识。
PLC可谓是工业自动化控制的常青树，即使是在工业转型升级的智能制造年代，或者是工业4.0的时代，它仍然足够胜任各种控制要求和通信要求。但它早已不再是三、四十年前只能完成逻辑控制、顺序控制的继电逻辑系统的替代物，它已完成了由经典PLC向现代PLC的蜕变。继承了高性价比、高可靠性、高易用性的特点，再具有了分布式I/O、嵌入式智能和无缝联接的性能，尤其是在强有力的PLC软件平台的支持下，我们完全可以相信PLC将持久不衰地活跃在工业自动化的世界中。
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