深度解读 PLC技术现状、发展趋势及市场现状

2017年6月1日正式实施的《网络安全法》[ 第二十三条 网络关键设备和网络安全专用产品应当按相关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构安全认证合格或安全检测符合要求后，方可销售或者提供。]、四部委[ 国家互联网信息办公室、工业和信息化部、公安部、国家认证认可监督管理委员会。]发布的《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》[ 明确了可编程逻辑控制器（PLC设备）等网络关键设备和网络安全专用产品的范围。]的要求，及与之相配套的强制性国家标准和推荐性标准等，是一个完整的系统，在完善和规范行业的同时，对行业和供应商也会产生重大的影响。尤其是强制性国家标准《网络关键设备安全通用要求》（GB 40050-2021）将于2021年8月1日正式实施，更是备受产业界关注。基于此，本着“支撑政府 服务企业”的宗旨，围绕PLC（可编程控制器）标准我们已组织专家与企业代表进行2次闭门专题研讨会，让企业与标准机构、检测机构、认证机构进行深入沟通，同时也详细梳理相关的法律法规、政策文件及标准以供各方参考。

一、 PLC技术现状

1. 国际PLC发展

PLC是Richard E.Morley于1968年发明的自动化设备。其核心设计思想是使用软件编程代替硬连线继电器控制来建程序控制系统。同年，通用汽车公司制定了PLC的设计标准。自此PLC广泛应用于各种工业领域。

20世纪70年代是PLC的崛起期。自罗克韦尔自动化于1977年首次提出基于8位微处理器的PLC以来，许多制造商纷纷效仿并生产基于8位微处理器的PLC产品，如Intel8080和Zilog的Z80。

20世纪80年代，随着微电子技术和微处理器技术的发展以及PC的应用，PLC技术处于成熟阶段。Athani设计了基于8位微处理器8085的PLC，它具有手动编程器和CRT显示终端，程序段可以显示在CRT上。

第二十三条 网络关键设备和网络安全专用产品应当按相关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构安全认证合格或安全检测符合要求后，方可销售或者提供。

国家互联网信息办公室、工业和信息化部、公安部、国家认证认可监督管理委员会。

明确了可编程逻辑控制器（PLC设备）等网络关键设备和网络安全专用产品的范围。

20世纪90年代，随着PLC国际标准IEC61131的正式颁布，PLC技术进入了第三个发展时期。这时，在系统结构上从传统的单机到多处理器的发展，在控制系统配置上从独立控制系统到分布式和远程控制系统的开发；在编程语言中，倾向于多样化和相互转化。除自动化生产线以外，还开发了基于PLC的分布式控制系统（DCS）、监控和数据采集系统（SCADA）、灵活多变制造系统（FMS）、安全联锁保护（ESD）系统、运动控制系统等，以提高PLC在各方面的应用范围和水平。

自20世纪90年代末以来，由于信息技术的飞速发展和用户对开放性的强烈需求，在保留PLC功能的前提下，面向现场总线网络，采用开放式通信接口。逐步打破每个PLC产品封闭状态，采用相关的国际工业标准，使用户开发的应用可以移植到不同的PLC产品之间。

2. 国内PLC发展

自20世纪70年代以来，中国开始了PLC的研究和应用。1974年，中国首次复制了在美国生产的第二代PLC。1977年，中国采用美国摩托罗拉公司的mc14500集成芯片，成功开发出第一台在中国具有实用价值的PLC。1979年，从美国引进MODICON584的PLC首先在电站的辅助设备成功应用。

20世纪80年代起，业内以北京机械工业自动化研究所、上海工业自动化仪表研究所、成都机床电器研究所、上海自力电子设备厂为代表的科研单位和工厂开始了PLC的研发生产，具有代表性的PLC产品包括北京机械工业自动化研究所研制出的国产PLC一位机、上海工业自动化仪表所推出的TCMS-300/D等。

20世纪90年代，行业标准制定工作开始进行，中国工业过程测量和控制标准化技术委员会——可编程序控制器及系统分技术委员会SAC/TC124/SC5于1993年成立，该标准化技术委员会基于国外PLC技术、产品以及国际电工委员会发布的IEC61131等相关标准，结合中国工业控制领域的PLC应用需求，制定了GB/T 15969可编程序控制器系列国家标准，在行业标准化进程中取得重要进展，为中国PLC行业发展奠定了重要基础。

2001年至今，随着计算机技术、通信技术、自动控制技术等高新技术水平的逐步提高，PLC行业下游应用领域的多样化发展，PLC应用范围也呈现出扩大的趋势，PLC由最初进入中国时局限于大规模设备系统的应用逐步发展为适用于大、中、小型设备系统。

3. PLC技术发展现状

目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理。如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。

可编程控制器（PLC）是工厂自动化控制系统中的关键部件之一，中国PLC 市场份额仍主要被西门子、三菱、欧姆龙、罗克韦尔等外资巨头占据，业内具有品牌力和知名度的本土品牌数量较少。国内厂商的主要产品偏向于OEM市场的中小型 PLC。整体而言，本土研发生产PLC的企业规模小、产业基础薄弱、行业集中度较低、技术研发水平不足、竞争力较弱。本土品牌的PLC产品更多地面向专用而零散的细分市场，在产品通用性方面表现不足。在技术水平方面，本土品牌的PLC技术水平偏低，在系统软件研发、编程语言、可靠性技术等方面与外资品牌差距较大。但是，随着中国制造业的相关技术迅速发展，本土品牌对PLC的研发和生产投入逐年增加，市场占有率也在稳步提升。

4. PLC制造核心难点

PLC制造的核心难点包括：一是在数据量不断扩大的背景下，对PLC硬件背后算法要求的提升；二是配套编程软件简便化程度；三是对具体下游应用工程师操作习惯的理解。

首先，PLC的一大难点是为处理愈加庞大的生产数据而日益复杂的算法。PLC需要存储更多生产数据是工业化发展的必然，一方面伴随消费升级趋势的日益明显，终端消费者对产品的需求多样化和定制化程度均在不断提升，因此生产环节、工艺难度和制造水平都在相应增加，随之而来的就是底层控制系统需要处理规模愈加庞大的生产数据和逻辑关系。另一方面，现代半导体、计算机和通信技术的发展也为控制系统存储大量数据提供了强大的技术支持，当前CPU和存储器已经发生了巨大的进步：CPU的运算速度提升显著；存储器的存储规模逐渐扩大，使得PLC具备存储大量实时数据的能力。虽然PLC的硬件制造对于各大厂商来讲，已经不构成主要障碍。然而，为了处理大量的生产数据，对PLC硬件背后的算法提出了较高的要求，该环节仍然存在一定的技术门槛。

其次，PLC的另一重要难点在于配套编程软件设计简洁性的提升。由于当前工业生产复杂程度日益提升，需要PLC完成诸如PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等功能，功能的增加意味着编程难度在不断增加，编程的过程既繁琐又容易出错。并且，各大厂商PLC的编程语言不尽相同，这就使得用户需要掌握多种编程语言，对用户而言，难度较大。因此，PLC行业的竞争在于尽快设计出简捷方便的编程软件。

最后，PLC制造的难点在于对下游具体应用场景下工程师操作习惯的理解。由于PLC是硬件与软件相结合的产品，这也意味着根据不同应用场景，需要对PLC的软件做相应调整以适应具体的应用环境，另外应用场景的差别通常会衍生出工程师操作习惯的不同，这就需要PLC供应商针对下游客户具体的应用场景及工程师操作习惯对通用的PLC软件进行重构，因此往往PLC供应商想要开拓一个新的下游行业的难度会较高，而已经形成供货关系的客户粘性也会较强。

二、 PLC发展趋势

1. PLC技术趋势

PLC技术发展趋势是高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能。具体表现在以下几个方面：

1.小型化、专用化、低成本——低档PLC向微型、简易、价廉方向发展，使之能以更优异的性能、更低廉的价格、更广泛地取代继电器控制系统。

2.大容量、高速度、多功能——中、高档PLC向大容量、高速、多功能方向发展，使之能取代工业控制微机的部分功能，对大规模、复杂控制系统进行综合控制。

3.模块化——开发各种功能明确的专用扩展模块，使专用化的复杂功能由专门模块来完成，主机仅仅通过通讯设备向模块发布命令和测试状态，从而更方便用户系统根据自己的要求构成需要的控制系统。

4.多样化、标准化——生产PLC产品的各厂家都在大力度地开发自己的新产品，以求占据市场的更大份额，因此产品向多样化方向发展，出现了欧、美、日多种流派。与此同时，为了推动技术标准化的进程，一些国际性组织，如国际电工委员会（IEC）不断为PLC的发展制定一些新的标准，如对各种类型的产品作一定的归纳或定义，或对PLC未来的发展制定一种方向或框架。

5.增强网络与通讯能力——计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通讯的能力不断增强，使用工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性，致使网络的应用有普遍化的趋势。

6.工业软件发展迅速——与可编程序控制器硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统应用更加简单易行，大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。

2. PLC应用趋势

微型PLC普及度提升

PLC微型化是行业未来的一大发展趋势。微型PLC是I/O点数小于64点的PLC，具有价格低、集成度高、体积小、高效率而低能耗等优势。在技术方面，微电子技术、自动控制技术等高新技术水平的持续革新为微型PLC的发展提供必备的技术前提和保障，技术驱动力有助于推动CPU、存储器等PLC组成模块的小型化且还能够维持PLC较高的性能和可靠性。

在市场应用方面，微型PLC主要应用于下游OEM市场，如机床、工程机械、包装机械、电子设备制造等设备生产制造领域，微型PLC因为外部接线简单、可装配性较强而适用于简单设备的自动化控制，包括设备起停控制、动作顺序控制、传动控制、运动控制等。受惠于“智能制造”推动的生产控制系统改造和升级，OEM市场增速较快，未来行业对微型PLC的市场需求有望进一步增大，微型PLC的普及度有望进一步提升。

PLC与“智能制造”的融合发展

工业4.0、物联网等新型工业业态模式近年来呈现出良好的发展态势，未来PLC将会在工业互联网、物联网、智能工厂等发展大势下，在设备通信、控制、数据采集等功能上得以提升，实现与“智能制造”的融合发展，推动制造生产控制系统的自动化，进而助推工业企业的信息化、智能化进程。

在大数据、云计算、人工智能等新兴信息技术的支撑下，“智能制造”具有制造生产环节智能化、生产设备联网互通、数据传输流畅高效等特点，对于生产制造的成本、效率、速度、质量和灵活性均具有高要求，对工业控制系统的性能、功能方面的可靠性、稳定性和精确性较为依赖。作为工业自动化控制的核心，PLC在通信、数据采集等方面的功能有望进一步提高，以更加准确、稳定、可靠和快速的性能特点应对“智能制造”的高要求，实现与“智能制造”的融合发展。

对于PLC信息安全的重视度提升

随着PLC行业的发展，嵌入于“智能制造”、物联网等发展图景中的PLC将在网络通信功能方面得以提升，因此PLC的开放性将逐渐提高，在接入、输出更多数据以助力设备通信、端对端通信的同时，PLC控制系统也将愈加暴露于信息泄露的威胁之下。因此行业对于PLC的信息安全性能和安全防护机制将愈加重视，以保证网络通信的稳定可靠和数据交换的精准无误，以及确保PLC以安全可控的方式进行对工业生产进行自动化控制。如为实现PLC通信和数据的完整性和保密性，PLC控制系统设备和网络通信安全的问题将得到更多关注；为确保PLC网络的安全访问，控制系统环境的可信状态判定处理、可信状态评估等方面的研究力度将加强，以提升PLC的安全性、为PLC实现自动控制功能提供安全保障。

三、 PLC题主要应用场景

1. 强大的通信控制功能

现如今的工业自动化领域，数据传输的效率影响着最终工业化生产的效益。PLC系统是计算机控制和通信领域所衍生的技术，其能通过通信接口和终端相连，完成保存和记录工作，一方面有利于进行后续的升级改进，另一方面通信控制可以更好地帮助企业完成智能化建设，从而推进人工智能系统对工业设备的控制管理。PLC技术的通信控制的发展也可以加快物联网的进程，提高计算机对于工业设备的监管能力。

2. 控制开关量的逻辑

PLC技术应用场景最频繁的便是开关量的控制，PLC控制系统在抗干扰方面和后期的维护工作上都具备较高的优势，通过运行速度达到降低时间消耗以及人工成本，如果将PLC系统和网络相结合，可以达到开关量顺序控制以及逻辑控制的最大化。PLC控制系统在开关量控制领域对于工业自动化生产带来了质的飞跃。

3. 模拟量的控制

PLC系统的一大重要功能便是可以根据控制管理对象的基本特征进行功能模块重构，实现模拟量控制。通常在企业的模拟量控制中，PLC系统的模拟量控制是核心，首先它可以很好的把握对整个过程的进程，其次可以在模拟过程中对仪表运转进行控制。最后PLC系统可以根据模拟控制中记录的温度变化、电压电流的对应关系进行分析评估，从而使得企业工业自动化生产的质量与安全系数得以保障。

4. 运动量控制、变速调频

工业自动化领域中的位置控制实现，主要是使用PLC设备来控制其运动。在现实生产过程中，PLC技术通过脉冲量的大小控制机械设备的运动轨迹，配备专有的控制运动模块，实现高精确度的运动控制，以便于适应各种工作环境。此外，PLC系统还可以实现变速调频，通过丰富的指令集利用脉冲大小对机械设备发出精确命令，从而达到变速调频的细节功能。

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系统集中控制

PLC技术不但能够完成对于系统的控制，还能对其自身进行集中控制。这一应用领域主要体现在系统的自检机制和故障检测上。通过编写代码进行逻辑自检监控是能够实现集中控制的根本原因。工业自动化生产每一个流程都需要花费一定的时间，在系统运转时，PLC可以通过工步检查以及定时装置进行集中控制，加装警报设置，可以在系统出现逻辑错误时提醒，从而大大降低了故障发生率，对于要求稳定的自动化生产是非常重要的保障。

从应用领域来看，小型PLC主要应用于纺织机械、电子、包装机械、食品饮料、动力电池、塑胶机械、制药、3C等细分行业。大型PLC主要应用于动力电池、物流、汽车、冶金、纺织机械等行业。

PLC属于技术密集型产品，从小型到大型，技术壁垒逐渐提高，进口替代难度也逐级上升。

四、 PLC市场状况

目前，世界上有PLC企业200多家，PLC产品按地域可分成三个流派——美国、欧洲、日本。美国是PLC生产大国，有100多家PLC企业，其中著名的有Rockwell、GE、Emerson等；欧洲的主要知名厂商有德国Siemens、法国Schneider、瑞士ABB；日本的小型PLC具有较高的性价比，占有较高的市场份额主要有三菱、欧姆龙、富士机电、恩基士等。

中国PLC市场的参与厂商主要包括欧美品牌、日韩台品牌和本土品牌：

（1）欧美品牌以西门子、罗克韦尔、施耐德、GE为代表，在大型、中型PLC中应用较多，其中西门子在中国PLC市场占据领先的市场地位，其PLC产品门类较为齐全，大型、中型、小型PLC产品的可靠性、稳定性等性能较为良好，在大型、中型PLC细分市场中具有较强的竞争优势。

（2）日韩台品牌以三菱、欧姆龙、LG、台达为代表，主要依靠较高的性价比和渠道优势占据一定的市场份额，其中以三菱和欧姆龙为代表的日本PLC在小型控制系统、机床、OEM设备等细分领域中应用较多。

（3）本土品牌以信捷电气、汇川技术、麦格米特、和利时为代表，市场规模相对较小，主要以小型PLC产品为主，本土品牌的发展策略是以技术研发门槛较低的小型PLC进入市场，通过产品定制、成本、服务、响应速度等方面的优势提升行业影响力和市场占有率，在积累一定的技术实力和竞争力后，逐渐由小型PLC向中型、大型PLC产品转型。

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1. 法律法规

(1)《中华人民共和国网络安全法》（主席令第五十三号）

1)立法过程

2014年——萌芽：2014年2月，中央网络安全与信息化领导小组成立，中共中央总书记习近平任组长。两会上，“维护网络安全”首次写入政府工作报告。

2015年——发展：2015年6月，十二届全国人大常委会审议了《网络安全法（草案）》；7月，向社会公开征求意见，并根据全国人大常委会组成人员和各方面的反馈意见，对草案作了修改，形成了《网络安全法（草案第二次审议稿）》。

2016年——确定：2016年6月，十二届全国人大常委会对《网络安全法（草案）》进行二次审议；7月，《网络安全法（草案）》二次审议稿正式在中国人大网公布，并向社会公开征求意见；11月7日下午，十二届全国人大常委会第二十四次会议以154票赞成、1票弃权表决通过《中华人民共和国网络安全法》。

2017年——实施。《网络安全法》于6月1日正式生效。

2)简介

《网络安全法》是我国第一部网络安全领域的法律，是保障网络安全的基本法。《网络安全法》不是网络安全立法的终点，相反，是网络安全立法的起点。与《网络安全法》相关的法律有《国家安全法》、《保密法》、《反恐怖主义法》、《反间谍法》、《刑法修正案》（九）、《治安管理处罚法》、《电子签名法》等，这些法律与《网络安全法》不是上位法与下位法的关系，同属同一法律位阶。《网络安全法》是我国网络安全管理的基础法律，与其它相关法律在相关条款和规定上互相衔接、互为呼应，共同构成了我国网络安全管理的综合法律体系。《网络安全法》共7章79条。

《网络安全法》具有六大亮点：一、明确了网络空间主权的原则；二、明确了网络产品和服务提供者的安全义务；三、明确了网络运营者的安全义务；四、进一步完善了个人信息保护规则；五、建立了关键信息基础设施安全保护制度；六、监测预警与应急处置措施制度化、法制化。

3)相关条款及解读

《网络安全法》第二十三条：网络关键设备和网络安全专用产品应当按照相关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构安全认证合格或者安全检测符合要求后，方可销售或者提供。国家网信部门会同国务院有关部门制定、公布网络关键设备和网络安全专用产品目录，并推动安全认证和安全检测结果互认，避免重复认证、检测。

国家互联网信息办公室网络安全协调局负责人就《网络安全法》实施的有关问题答记者问中说到“国家互联网信息办公室、工业和信息化部、公安部、国家认监委即将发布第一批网络关键设备和网络安全专用产品目录。列入这一目录的设备和产品，应该按照有关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构进行认证或检测。此前，已经按照国家有关规定检测符合要求或认证合格的，在有效期内无须进行认证或检测。”

(2)《关于发布＜网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）＞的公告》（2017年第1号）

1)发布背景

为加强网络关键设备和网络安全专用产品安全管理，依据《中华人民共和国网络安全法》，国家互联网信息办公室会同工业和信息化部、公安部、国家认证认可监督管理委员会等部门制定了《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》，于2017年6月1日实施。

2)政策解读

《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》明确了应进行安全认证或检测的15类网络关键设备和网络安全专用产品。其中，网络关键设备包括路由器、交换机、服务器（机架式）、可编程逻辑控制器（PLC设备）四类，可编程逻辑控制器（PLC设备）的范围为控制器指令执行时间≤0.08微秒。

《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》重申《网络安全法》第二十三条的要求，即列入该目录的设备和产品都应按照该条要求执行。明确了应选择具备资格的机构进行安全认证或者安全检测，具备资格的机构由国家认证认可监督管理委员会、工业和信息化部、公安部、国家互联网信息办公室共同认定。选择安全认证方式的，由认证机构将认证合格结果报国家认证认可监督管理委员会；选择安全检测方式的，由检测机构将网络关键设备、网络安全专用产品检测合格结果分别报工业和信息化部、公安部；安全认证和安全检测合格名单由国家互联网信息办公室会同工业和信息化部、公安部、国家认证认可监督管理委员会统一发布。

(3)《关于承担网络关键设备和网络安全专用产品安全认证和安全检测任务机构名录（第一批）的公告》（2018年第12号）

1)发布背景

根据《中华人民共和国网络安全法》《关于发布＜网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）＞的公告》，2018年3月29日，国家认监委、工业和信息化部、公安部、国家互联网信息办公室发布《关于承担网络关键设备和网络安全专用产品安全认证和安全检测任务机构名录（第一批）的公告》。

2)政策解读

《关于承担网络关键设备和网络安全专用产品安全认证和安全检测任务机构名录（第一批）的公告》指定了承担认证检测任务的16家第三方机构。其中安全认证机构1家：中国信息安全认证中心（安全认证合格后，报国家认证认可监督管理委员会）；网络关键设备安全检测机构11家：中国信息通信研究院/中国泰尔实验室、国家计算机网络与信息安全管理中心、国家工业控制系统与产品安全质量监督检验中心、中国电子技术标准化研究院赛西实验室、工业和信息化部电子第五研究所、信息产业数据通信产品质量监督检验中心、国家电话交换机质量监督检验中心、信息产业无线通信产品质量监督检验中心、信息产业有线通信产品质量监督检验中心、信息产业光通信产品质量监督检验中心、信息产业广州电话交换设备质量监督检验中心（安全检测符合要求后，报工业和信息化部）。

(4)《关于网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施要求的公告》（2018年第24号）

1)发布背景

根据《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共和国认证认可条例》《关于发布<网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）>的公告》，2018年6月19日，认监委、国家互联网信息办公室发布《关于网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施要求的公告》。

2)政策解读

《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》内产品生产企业如选择安全认证方式，应向认证机构（即中国信息安全认证中心）提出安全认证申请，依据《网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施规则》实施认证。已获得经确认的认证机构颁发的产品认证证书且在有效期内的，可直接向该机构申请换发安全认证证书。认证机构将认证结果依照相关规定报国家认证认可监督管理委员会。发布方式按照2017年第1号公告执行。

安全认证相关检测工作由信息产业信息安全测评中心、国家保密科技测评中心、公安部计算机信息系统安全产品质量监督检验中心、国家密码管理局商用密码检测中心、中国信息安全测评中心信息安全实验室、北京信息安全测评中心、上海市信息安全测评认证中心、国家信息技术安全研究中心信息安全特种技术检测实验室等8家实验室承担。

(5)《认监委关于发布网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施规则的公告》（2018年第28号）

1)发布背景

根据《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共和国认证认可条例》《关于网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施要求的公告》有关要求，2018年7月2日，认监委发布《网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施规则》（编号：CNCA-CCIS-2018）。

2)政策解读

《网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施规则》规定了开展网络关键设备和网络安全专用产品安全认证的基本原则和要求，明确了认证的模式、认证的基本环节、认证的实施、认证的时限、认证的证书、认证标志的使用等内容。

网络关键设备和网络安全专用产品安全认证沿用了现有认证制度的认证模式，即“型式试验+工厂检查+获证后监督”，认证的基本环节为认证申请及受理→文档审核→型式试验委托及实施→工厂检查→认证结果评价与批准→获证后监督。认证时限是指自申请被正式受理之日起至颁发认证证书时止所实际发生的工作日，一般在90个工作日内（整改时间不计算在内）。证书有效期5年，在有效期内，通过每年对获证后的产品进行监督确保认证证书的有效性。获证后的产品，如果其制造商、生产企业、证书持有者等发生变化时，应向认证机构提出变更申请；认证证书持有者需要增加已经获得认证产品的认证范围时，应向认证机构提出扩展申请，并提交扩展产品和原认证产品之间的差异说明。认证标志在使用时可以等比例的放大或缩小，不允许变形或变色，应在产品本体的铭牌附近加施认证标志。

中国信息安全认证中心（现名为：中国网络安全审查技术与认证中心）2018年11月21日发表公告称，已于2018年7月正式受理网络关键设备和网络安全专用产品安全认证申请，并依据《网络关键设备和网络安全专用产品安全认证实施规则》实施认证工作。对于原属“IT产品信息安全认证”范围的产品，如符合2017年第1号公告产品目录范围要求，且已获得“网络关键设备和网络安全专用产品安全认证证书”的，不再颁发“IT产品信息安全认证证书”。

(6)《关于<网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（征求意见稿）>征求意见的通知》（信安秘字[2019]021号）

1)发布背景

为落实《网络安全法》第二十三条相关要求，围绕中央网信办、工信部、公安部、国家认监委等四部门联合发布的《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》，全国信息安全标准化技术委员会秘书处组织测评机构、厂商及相关专家，研究提出了《网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（征求意见稿）》，旨在为15类网络关键设备和网络安全专用产品的安全认证检测提供标准支撑。2019年5月16日，全国信息安全标准化技术委员会秘书处发布《网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（征求意见稿）》，针对该征求意见稿面向社会公开征求意见，截止日期为2019年6月5日。

2)政策解读

根据《网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（征求意见稿）》，15类网络关键设备包括：路由器、交换机、服务器（机架式）、可编程逻辑控制器（PLC设备）、数据备份一体机、防火墙（硬件）、WEB应用防火墙（WAF）、入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS）、安全隔离与信息交换产品（网闸）、反垃圾邮件产品、网络综合审计系统、网络脆弱性扫描产品、安全数据库系统、网站恢复产品（硬件）。其中，可编程逻辑控制器（PLC设备）对应的国家标准编号和名称为“GB/T 33008.1-2016《工业自动化和控制系统网络安全 可编程序控制器（PLC）第1部分：系统要求》”，标准内容为“附录A能力等级CL3”。

(7)《关于<网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（第二版征求意见稿）>征求意见的通知》（信安秘字[2019]048号）

1)发布背景

为落实《网络安全法》第二十三条相关要求，围绕中央网信办、工信部、公安部、国家认监委等四部门联合发布的《网络关键设备和网络安全专用产品目录(第一批)》，全国信息安全标准化技术委员会秘书处研究编制了网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求，并面向社会公开征求了意见；目前根据反馈意见对相关内容进行了修改完善，形成了《网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（第二版征求意见稿）》。2019年8月14日，全国信息安全标准化技术委员会秘书处发布《网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（第二版征求意见稿）》，第二次面向社会公开征求意见，截止日期为2019年9月11日。

2)政策解读

第二版征求意见稿，主要修改包括：

①调整了PLC设备标准内容，选取GB/T 33008.1-2016中针对PLC设备本身的安全要求条款。标准内容修改为“附录A能力等级CL3对第一层的要求”。

②删除了服务器设备标签（GB/T 21028—2007的5.3.1.1.1，GB/T 25063—2010的6.1.1）和安全数据库数据流控制（GB/T 20273—2006的5.3.1.5）相关要求。

(8)《网络安全审查办法》（国家互联网信息办公室公告第6号）

1)发布背景

2020年4月27日，国家互联网信息办公室会同国家发展和改革委员会、工业和信息化部、公安部、国家安全部、财政部、商务部、中国人民银行、国家市场监督管理总局、国家广播电视总局、国家保密局、国家密码管理局联合发布了《网络安全审查办法》。关键信息基础设施对国家安全、经济安全、社会稳定、公众健康和安全至关重要。我国建立网络安全审查制度，目的是通过网络安全审查这一举措，及早发现并避免采购产品和服务给关键信息基础设施运行带来风险和危害，保障关键信息基础设施供应链安全，维护国家安全。《网络安全审查办法》的出台，为我国开展网络安全审查工作提供了重要的制度保障。

2)政策解读

网络安全审查是依据《国家安全法》《网络安全法》开展的一项工作。关键信息基础设施运营者（以下简称运营者）采购网络产品和服务，影响或可能影响国家安全的，应当按照《网络安全审查办法》进行网络安全审查。

网络安全审查办公室设在国家互联网信息办公室，负责制定网络安全审查相关制度规范，组织网络安全审查。营者采购网络产品和服务的，应当预判该产品和服务投入使用后可能带来的国家安全风险。影响或者可能影响国家安全的，应当向网络安全审查办公室申报网络安全审查。对于申报网络安全审查的采购活动，运营者应通过采购文件、协议等要求产品和服务提供者配合网络安全审查，包括承诺不利用提供产品和服务的便利条件非法获取用户数据、非法控制和操纵用户设备，无正当理由不中断产品供应或必要的技术支持服务等。

(9)《贯彻落实网络安全等级保护制度和关键信息基础设施安全保护制度的指导意见》（公网安﹝2020﹞1960号）

1)发布背景

为深入贯彻党中央有关文件精神和《网络安全法》，指导重点行业、部门全面落实网络安全等级保护制度和关键信息基础设施安全保护制度，2020年9月22日，公安部发布了《贯彻落实网络安全等级保护制度和关键信息基础设施安全保护制度的指导意见》，进一步健全完善国家网络安全综合防控体系，有效防范网络安全威胁，有力处置重大网络安全事件，切实保障关键信息基础设施、重要网络和数据安全。

2)政策解读

《贯彻落实网络安全等级保护制度和关键信息基础设施安全保护制度的指导意见》指出应当制定“关键信息基础设施”认定规则的行业及领域。公共通信和信息服务、能源、交通、水利、金融、公共服务、电子政务、国防科技工业等重要行业和领域的主管、监管部门（以下统称保护工作部门）应制定本行业、本领域关键信息基础设施认定规则并报公安部备案。保护工作部门根据认定规则负责组织认定本行业、本领域关键信息基础设施，及时将认定结果通知相关设施运营者并报公安部。应将符合认定条件的基础网络、大型专网、核心业务系统、云平台、大数据平台、物联网、工业控制系统、智能制造系统、新型互联网、新兴通讯设施等重点保护对象纳入关键信息基础设施。关键信息基础设施清单实行动态调整机制，有关网络设施、信息系统发生较大变化，可能影响其认定结果的，运营者应及时将相关情况报告保护工作部门，保护工作部门应组织重新认定，将认定结果通知运营者，并报公安部。

2. 相关标准

(1)《网络关键设备安全通用要求》：强制性国家标准

1)制定背景

《网络安全法》第二十三条提出“网络关键设备和网络安全专用产品应当按照相关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构安全认证合格或者安全检测符合要求后，方可销售或者提供。为贯彻和落实网络安全法相关法条的要求，防范或降低设备安全风险，提升我国网络关键设备和关键信息基础设施的安全保障水平，有必要开展网络关键设备强制性安全标准的研究和制定工作。

根据国家标准化管理委员会发布《关于下达〈车用乙醇汽油〉等13项强制性国家标准制修订计划的通知》（国标委发〔2019〕26号），工业和信息化部负责组织制定《网络关键设备安全技术要求 通用要求》[ 即《网络关键设备安全通用要求》。]标准项目。2020年5月5日，工业和信息化部发布《<网络关键设备安全技术要求 通用要求>等19项强制性国家标准公示》。在标准批准发布之前，为进一步听取社会各界意见，对标准报批稿及编制说明予以公示，截止日期为2020年5月29日。

2)标准情况说明

标准拟实施日期：2021-08-01。[ 《网络关键设备安全技术要求 通用要求（报批稿）》编制说明建议本标准的过渡期设置为3个月。]

标准起草组组长由中国互联网协会专家担任，成员包括中国信息通信研究院、国家信息技术安全研究中心、中国电子技术标准化研究院、国家计算机网络应急技术处理协调中心、国家工业信息安全发展研究中心、威尔克通信实验室等检测机构，以及华为、联想、中兴、新华三、烽火、和利时、浪潮、浙江中控、深信服、阿里巴巴、中国移动、启明星辰等企业的专家。

3)标准解读

本标准规定了网络关键设备在标识与鉴别、访问控制安全、审计安全、通信安全、软硬件漏洞安全等方面应满足的安全要求。本标准适用于在我国境内销售或提供的网络关键设备，也可为网络运营者采购网络关键设备时提供依据，还适用于指导网络关键设备的研发、测试等工作。

本标准是支撑落实《网络安全法》第二十三条规定的强制性国家标准，与我国的现行法律、行政法规和强制性国家标准内容协调一致。

本标准全文强制，主要强制的内容有标识与鉴别、访问控制安全、审计安全、通信安全、软硬件漏洞安全等方面。强制理由：《网络安全法》第二十三条提出，“网络关键设备和网络安全专用产品应当按照相关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构安全认证合格或者安全检测符合要求后，方可销售或者提供”。关键信息基础设施是网络安全的重中之重，需要切实做好安全防护。路由器、交换机等网络关键设备作为关键信息基础设施的重要组成，在基础通信网络中大量使用，需要确保安全性。为落实网络安全法的要求，尽快实现对网络关键设备安全的监管目标，提出此强制性国家标准项目。

(2)《信息安全技术 可编程逻辑控制器（PLC）安全技术要求和测试评价方法》：推荐性国家标准

1)制定背景

为配合《网络关键设备安全技术要求 通用要求》[ 即《网络关键设备安全通用要求》，强制性国家标准。]实施，工业和信息化部组织相关单位提出《信息安全技术 可编程逻辑控制器（PLC）安全技术要求和测试评价方法》等6项配套推荐性国家标准。根据全国信息安全标准化技术委员会下达的2019年网络安全标准项目立项清单，《信息安全技术 可编程逻辑控制器（PLC）安全技术要求和测试评价方法》由国家工业信息安全发展研究中心负责牵头起草。2020年1月20日，确保标准质量，全国信息安全标准化技术委员会秘书处面向社会广泛征求意见，截止日期为2020年3月20日。

2)标准情况说明

国家工业信息安全发展研究中心负责起草，中国电子技术标准化研究院、中国网络安全审查技术与认证中心、国家计算机网络应急技术处理协调中心、国家信息技术安全研究中心、公安部第三研究所、工业和信息化部计算机与微电子发展研究中心（中国软件评测中心）、中国信息通信研究院、中国电子信息产业集团有限公司第六研究所、中国信息安全测评中心、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、西门子（中国）有限公司、施耐德电气（中国）有限公司、浙江中控技术股份有限公司、南大傲拓科技江苏股份有限公司、北京和利时智能技术有限公司、烽台科技（北京）有限公司、欧姆龙自动化（中国）有限公司、中国电力科学研究院有限公司、北京腾控科技有限公司、北京威努特技术有限公司、三菱电机自动化（中国）有限公司等单位共同参与了该标准的起草工作。

3)标准解读

本标准规定了可编程逻辑控制器（PLC）信息安全技术要求和测试评价方法。由于PLC本身为具有控制功能的自动化电器设备，涉及保障人身安全等安装、运维的相关技术要求不在本标准的范围之内。本标准适用于指导PLC设计、开发、检测和评估。

①评价对象的确定。明确界定整体式和模块式PLC设备安全测试评价主体，确定PLC测试评价主体的基本结构应至少包括CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块和电源模块，应用于特定场景的PLC产品还应包含其专用模块（如高速计数模块、运动控制模块等）。

②安全功能要求和安全保障要求的确定。研究提出PLC所应具备的安全功能要求和安全保障要求。其中，安全功能要求参照国外IEC 62443-4-2嵌入式产品通用安全功能要求分为用户标识与鉴别、使用控制、数据完整性、数据保密性、数据流限制和资源可用性7类；安全保障要求分为开发、指导性文档、生命周期支持、测试和脆弱性分析五个方面。

③测试环境和测试条件的确定。统一和规范开展PLC设备安全检测的测试环境和测试条件，对测试过程中的拓扑环境和测试条件进行明确。

④测试方法的确定。统一和规范PLC设备安全功能要求和安全保障要求所采取的的测试方法。

本标准的起草能够统一和规范第三方测试机构在开展安全检测和安全认证工作，减少PLC厂商的重复开发和安全检测、安全认证环节，有利于提升PLC产品自身安全防护能力，促进PLC产品的安全健康发展。

(3)《工业自动化和控制系统网络安全 可编程序控制器（PLC）第1部分：系统要求》（GB/T 33008.1-2016）：推荐性国家标准

1)制定背景

作为“实施标准化战略，促进世界互联互通”的标准化活动的主题之一，2016年10月13日，国家质检总局、国家标准委联合召开新闻发布会。国家标准委副主任于欣丽参加发布会并宣布，根据中华人民共和国国家标准2016年第17号公告，GB/T 33130-2016《高标准农田建设评价规范》等315项重要国家标准，由国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会于2016年10月13日正式批准发布，将陆续实施。这批标准涉及网络安全、健康安全、生态环境、公共服务、现代农业等多个方面。其中包括了由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124）秘书处组织国内自动化领军企业、科研院所专家以及来自钢铁、化工、石油、石化、电力、核设施等领域的行业用户，结合DCS和PLC核心技术及工程实践，自主制定的GB/T33008.1-2016《工业自动化和控制系统网络安全 可编程序控制器（PLC）》等6项推荐性国家标准。

《工业自动化和控制系统网络安全 可编程序控制器（PLC）》计划发布如下部分：第1部分：系统要求、第2部分：系统评测实施指南，本部分为第1部分，主管部门为中国机械工业联合会，2017年5月1日起实施。

2)标准情况说明

标准主要起草单位：北京和利时系统工程有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国电子技术标准化研究院、国网智能电网研究院、中国核电工程有限公司、上海自动化仪表股份有限公司、清华大学、西门子（中国）有限公司、施耐德电气（中国）有限公司、北京钢铁设计研究总院、华中科技大学、北京奥斯汀科技有限公司、罗克韦尔自动化（中国）有限公司、中国仪器仪表学会、工业和信息化部电子第五研究所、东土科技股份有限公司、北京海泰方圆科技有限公司、青岛多芬诺信息安全技术有限公司、北京国电智深控制技术有限公司、北京力控华康科技有限公司、重庆邮电大学、中国科学院沈阳自动化研究所、西南大学、中国石油天然气管道有限公司、北京匡恩网络科技有限责任公司、西南电力设计院、北京启明星辰信息安全技术有限公司、广东航宇卫星科技有限公司、华北电力设计院工程有限公司、华为技术有限公司、中国电子科技集团公司第三十研究所、深圳万讯自控股份有限公司、横河电机（中国）有限公司北京研发中心。

3)标准解读

GB/T33008的本部分规定了可编程序控制器（PLC）系统的网络安全要求，包括PLC直接或间接与其他系统通信的网络安全要求，适用于工程设计方、设备生产商、系统集成商、用户以及评估认证机构等。

PLC系统安全要求包括基本要求（FR）、系统要求（SR）和系统增强要求（RE），每一项基本要求分为若干个系统要求（SR），其中有些系统要求还包含了增强要求（RE）。其中附录A为系统要求和增强要求与安全等级的映射关系。

(4)《可编程序控制器性能评定方法》（GB/T 36009-2018）：推荐性国家标准

1)制定背景

2018年3月15日，《可编程序控制器性能评定方法》由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布，2018年10月1日起实施。《可编程序控制器性能评定方法》主管部门为中国机械工业联合会，归口单位为全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会。

2)标准情况说明

标准主要起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、辽宁大学、中国科学院沈阳自动化研究所、北京和利时系统工程有限公司、浙江中控研究院有限公司、中南大学、北京鼎实创新科技有限公司、罗克韦尔自动化(中国)有限公司、施耐德电气（中国）有限公司。

3)标准解读

本标准规定了可编程序控制器的性能指标、测试和评定方法。

可编程序控制器的性能指标是进行性能评定的依据，可编程序控制器性能指标分为基础技术指标、实时性指标、通信指标、运行指标、可靠性指标、可用性指标、安全指标。根据实际应用选择相应的性能指标。其中，基础技术指标包括指令条数、程序区容量、数据区容量、掉电保持数据区容量及时间、编程语言、输入/输出（I/O）点数、计算能力等；实时性指标包括系统最快响应时间、循环扫描时间、IO模块响应时间等；通信指标包括通信速率、通信距离、支持通信协议；可靠性/可用性指标包括MTBF、MTTF、MTTR等；可用性指标包括冗余结构、最大冗余切换时间、固有可用度等；安全指标包括功能安全指标和信息安全指标；运行指标包括功耗、环境条件等。

(5)《可编程序控制器抽样检查和例行试验方法》（GB/T 36011-2018）：推荐性国家标准

1)制定背景

2018年3月15日，《可编程序控制器抽样检查和例行试验方法》由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布，2018年10月1日起实施。《可编程序控制器抽样检查和例行试验方法》主管部门为中国机械工业联合会，归口单位为全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会。

2)标准情况说明

标准主要起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、辽宁大学、中国科学院沈阳自动化研究所、北京和利时系统工程有限公司、浙江中控研究院有限公司、中南大学、北京鼎实创新科技有限公司、罗克韦尔自动化(中国)有限公司、施耐德电气（中国）有限公司。

3)标准解读

《可编程序控制器抽样检查和例行试验方法》规定了可编程序控制器的气候环境适应性、机械环境适应性和电磁环境适应性等抽样检查方法，及外观、标识、输入/输出功能、通信、电气安全等例行试验方法，适用于可编程序控制器出厂前的抽样检查和例行试验。

气候环境适应性要求包括：高温、低温、温度循环、温度冲击、交变湿热等；机械环境适应性要求包括：振动、冲击、跌落等；电磁环境适应性要求包括：发射限值、静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速脉冲群抗扰度、浪涌冲击抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化等。

3. 政策标准对PLC供应商影响

(1)完善顶层设计，为PLC供应商发展提供源动力

中国政府陆续出台了一系列支持政策为工业信息化、智能化的深入发展设立了战略发展规划，为工业控制系统的发展指明了发展方向，而PLC作为工业制造流程控制中的“大脑”，在工业控制系统中具有核心作用。在工业自动化升级的大背景下，PLC行业将受惠于此类政策红利而持续发展，有望实现技术水平突破，进而更加全面、智能、集成地服务于下游应用领域。

2011年4月，工信部出台了《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见》，提出要提升信息产业支撑“两化”深度融合的能力，大力发展高端数控系统、制造执行系统、工业控制系统，针对工业控制、现代物流等应用领域加快网络设备、智能终端、传感器以及重要应用系统的产业化进程。2015年5月，国务院出台了《中国制造2025》，提出要推进信息化与工业化深度融合，加快提升智能制造工业控制系统网络安全保障能力，大力发展智能制造装备产品，突破新型传感器、智能测量仪表、工业控制系统、伺服电机及驱动器和减速器等智能核心装置，推进智能核心设备研发生产产业化。2016年5月，国务院出台了《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》，提出要提高工业信息系统的安全防护水平，完善工业信息安全管理的法规，健全工业信息安全标准体系，为工业控制系统的良好发展和制造业与互联网深度融合提供安全支撑。2016年12月，工信部和财政部联合印发了《智能制造发展规划（2016-2020年）》，提出要加快智能制造装备发展，大力突破分散式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集系统（SCADA）、高性能高可靠嵌入式控制系统等核心产品，加快智能制造成套装备的产业化进程。2017年12月，工信部发布了《工业控制系统信息安全行动计划（2018-2020年）》，提出要提升工业控制系统安全防护能力，大力提升产业发展能力，加快培育工业控制系统生产企业和安全服务商，着力提升行业核心技术水平和推动行业应用。

(2)引导和规范行业发展，对PLC供应商提出新要求

近年来，中国政府出台了一系列政策、标准以规范和引导行业良好发展。其中以2017年6月1日正式生效的《网络安全法》为网络安全管理的基础法律。《网络安全法》第二十三条规定，网络关键设备和网络安全专用产品应当按照相关国家标准的强制性要求，由具备资格的机构安全认证合格或者安全检测符合要求后，方可销售或者提供。国家网信部门会同国务院有关部门制定、公布网络关键设备和网络安全专用产品目录，并推动安全认证和安全检测结果互认，避免重复认证、检测。

随后，国家互联网信息办公室、工信部、公安部、国家认监委等多个部门陆续发布了多条相关配套政策与强制性国家标准。对PLC供应商提出新的要求。2017年6月9日发布的《网络关键设备和网络安全专用产品目录（第一批）》明确了可编程逻辑控制器（PLC设备）为应进行安全认证或检测的15类网络关键设备和网络安全专用产品之一，可编程逻辑控制器（PLC设备）的范围为控制器指令执行时间≤0.08微秒。2018年3月29日发布的《关于承担网络关键设备和网络安全专用产品安全认证和安全检测任务机构名录（第一批）的公告》指定了PLC安全认证由中国信息安全认证中心承担，安全检测由中国信息通信研究院/中国泰尔实验室、国家计算机网络与信息安全管理中心等11家机构承担。2019年8月14日发布的《网络关键设备和网络安全专用产品相关国家标准要求（第二版征求意见稿）》，指明可编程逻辑控制器（PLC设备）对应的国家标准编号和名称为“GB/T 33008.1-2016《工业自动化和控制系统网络安全 可编程序控制器（PLC）第1部分：系统要求》”，标准内容为“附录A能力等级CL3对第一层的要求”。2020年5月5日发布的《网络关键设备安全技术要求 通用要求》（报批稿）是支撑落实《网络安全法》第二十三条规定的强制性国家标准，标准规定了网络关键设备在标识与鉴别、访问控制安全、审计安全、通信安全、软硬件漏洞安全等方面应满足的安全要求。

此外，相关部门制定了多项推荐性国家标准予以配合实施，为行业的规范性发展提供保障。为配合《网络关键设备安全技术要求 通用要求》的实施，2020年1月20日《信息安全技术 可编程逻辑控制器（PLC）安全技术要求和测试评价方法》面向社会广泛征求意见，标准规定了可编程逻辑控制器（PLC）信息安全技术要求和测试评价方法。《可编程序控制器性能评定方法》《可编程序控制器抽样检查和例行试验方法》于2018年3月15日发布，2018年10月1日起实施。前者规定了可编程序控制器的性能指标、测试和评定方法。后者规定了可编程序控制器的气候环境适应性、机械环境适应性和电磁环境适应性等抽样检查方法，及外观、标识、输入/输出功能、通信、电气安全等例行试验方法。

翻开PLC演进史：探索自动化领域的常青树

导读

本文将详细梳理PLC的发展历程，总结其演进规律 ，揭示其为何能长盛不衰、历久弥新，成为自动化领域的常青树。

文章来源

本文由e-works编辑部王聪原创发布。

“一人踏织自成，不用提花之人，闲住花楼，亦不设衢盘与衢脚也。” 这段《天工开物》中对提花机的描述，记载了我国最早通过程序实现自动控制，能够储存花纹信息的织机。 对于生产制造而言，自动控制永远是工厂里的焦点。而PLC作为工厂、车间的底层控制核心，从1969年诞生之初便在自动控制系统中占据着牢不可破的地位。在超过半个世纪的发展历程中，PLC不仅没有被竞争者PC-based、PAC替代，还在与时俱进，不断演进发展，囊括了工业生产所需的逻辑控制、顺序控制和运动控制（以及三者的复合应用）功能，并向过程控制领域不断延伸。它所代表的简易、可控、稳定、高效时至今日都是企业生产作业的基本要求。 本文将详细梳理PLC的发展历程，总结其演进规律，揭示其为何能长盛不衰、历久弥新，成为自动化领域的常青树。

01

从PLC的诞生谈起

与大部分来自实验室或军用转化民用产品不同，PLC的诞生契机来自于美国通用汽车（General Motors Company，GM）的一个实际项目需求。在20世纪60年代，全球半导体产业的快速发展拉开了信息时代的序幕，领先的汽车企业已经采取了流水线生产模式 。以通用汽车为例，到1967年已经下线了1亿辆汽车。当时通用汽车有一个位于美国密歇根州Ypsilanti名为Hydra-Matic的部门，该部门每年生产超过200万个变速器。作为闻名全美国的技术领导部门，Hydra-Matic部门设计了诸多长而复杂的生产线用于加工和组装零件，例如一条将生铸件变为汽车成品变速箱的生产线长420英尺，其中包括58个工作站和329个切削工具。

在每次针对不同车型进行产线调整时，Hydra-Matic部门都饱受继电器、接触器控制系统修改难、体积大、维护不方便以及可靠性差 等困扰，忍无可忍的Hydra-Matic部门在1968年6月对外界发布了一份仅有4页纸的设计规范招标书，希望通过一个全新的控制系统取代继电气工作，这份招标要求就是后来被人们所熟知的“通用十条”。

图1 通用汽车发布的设计规范招标书 （图片来源于Randall Brodzik，控制工程网）

一石激起千层浪，通用汽车的这份“香饽饽”很快吸引了7家公司应标，但最后只有3家公司提供了实际原型机进行项目测试，它们分别是数字设备公司（DEC）、信息仪表公司（3-I）和贝德福德协会（Bedford Associates） ，这些原型机也被认为是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的雏形。

最被看好的第一位竞争者DEC公司成立于1957年，专注于开发小型计算机系统，因此在控制计算方面有着更多的技术优势。针对通用汽车的要求，DEC公司不负众望在1969年6月率先开发并交付了第一台原型机PDP-14 ，由一个控制单元和几个外部接口盒组成。其控制单元包括一个可调节大小的ROM，最多容纳4k的12位指令用于输出控制。然而令人遗憾的是，当Hydra-Matic部门修改PDP-14程序时，不仅需要将应用程序发回DEC公司，还需要将修改好的的内存板发还给工厂，这个往返处理过程需要消耗约一周的时间，这个缺点也成为PDP-14后来被通用汽车替换掉的主要原因。此外，DEC还有另外一个减分项，它是三位竞争者中唯一一个不提供布线程序列表的公司。（当时提供布线程序列表可以加速机器安装和检修）

图2 PDP-14原型机 （图片来源于“《PLCNext谈古道今系列之PLC诞生记》”，菲尼克斯电气）

第二位竞争者3-I一直和Hydra-Matic的计算机部门保持着业务往来，其推出的控制设备PDQ-II具有高级逻辑运算功能的明显优势 。然而与当时的其他计算机一样，当PDQ-II重新编写程序，用户必须借助一个布尔程序，然后使用微型计算机接口以电传打字机打孔纸带方式，使用特殊的加载器加载处理。虽然这种方式相比DEC的PDP-14“打回原厂”效率高很多，但当时除了计算部门可以高效完成指令修改，Hydra-Matic其他电气部门照样难以修改程序，因此PDQ-II同样无法被通用汽车接受。

图3 PDQ-II原型机 （图片来源于“《PLCNext谈古道今系列之PLC诞生记》”，菲尼克斯电气）

最后一位竞争者Bedford Associates则是由Dick Morley和George Schwenk于1964年联合成立的一家新英格兰控制系统工程公司。早在之前还身为操作工时，Dick Morley就对机床操作中的重复性工作不厌其烦，一直构思发明一个将所有功能都集于一个编辑器的一劳永逸“神器”。面对通用汽车的招标文件，Dick Morley和George Schwenk成立了Bedford Associates的第七家控制公司，命名为Modicon（Mo dular Di gital Con troller的首字母缩写），并在1969年底研发推出了“084”型号PLC，因为它是Bedford的第84个项目。

图4 Dick Morley先生被誉为PLC之父

（图片来源于“The father of invention: Dick Morley looks back on the 40th anniversary of the PLC”Alison Dunn）

由于Modicon 084编程相对简单，用户只要插入编程单元并选择适当的软件模块，然后键入梯形图即可快速进行编程 ，并且梯形图中关于逻辑编程的相关符号，基本来源于电气工程中描述顺序操作的功能指令 ，这使广大的电气工程师和电工能够非常快速的上手 ，因此Modicon 084获得了Hydra-Matic部门电路系统小组的青睐。此外，Modicon 084安装在硬质外壳内，提高了安全等级， 这也是DEC的PDP-14、3-I的PDQ-II所无法比拟的，很快Modicon 084就替代PDP-14和PDQ-II，成为了通用汽车的唯一选择，并在后续服役了超过10年时间。

图5 Modicon 084原型机

（图片来源于“The father of invention: Dick Morley looks back on the 40th anniversary of the PLC”Alison Dunn）

可以看到，DEC的PDP-14作为第一台用于现场测试的原型机，一直被业界公认为世界上第一台PLC ，而3-I的PDQ-II虽然速度和运算能力很强，但还是与DEC类似，在编程转换方面存在明显缺陷。Modicon 084虽然不是第一个安装的测试原型机，但另辟蹊径推出了梯形图的编程方式，俘获了当时一众电气工程师的芳心，成功替代前两者取得竞标胜利，也牢牢地奠定了其在自动化界的地位。

图6 1970年6月通用汽车发布针对三家竞争者的设计要素比较文件 （图片来源于Randall Brodzik，控制工程网）

对于当时的自动化控制市场而言，PLC的出现是一个划时代的产品，如果按照德国工业4.0的演进路径，PLC的应用是工业3.0启动的标志。 从功能上看，无论是PDP-14、PDQ-II还是Modicon 084，开发的初衷主要还是继电器控制装置的替代物，用于实现原先由继电器完成的顺序控制、定时、计数等功能，其优点是简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、能重复使用等。 虽然在硬件形态上当时PLC仍被归类于“计算机家族”，但在材质和I/O接口等方面做了改进以适应工控现场要求。在软件编程上，当时的PLC首创了特有编程语言——梯形图语言，并一直沿用至今。

02

百舸争流，PLC迎来高速发展期

正所谓“一枝独秀不是春，百花齐放春满园。”Modicon 084的胜出使这一场持续两年的招标竞争落下了帷幕，而属于PLC的高速发展时代才刚刚开始。 其后Modicon一直在自动化行业不断突破，1973年“084”PLC被升级为“184”PLC重新推出，1975年推出了“284”PLC，1979年推出了工业通信网络Modbus，1994年推出了Quantum（昆腾）系列PLC，1997被施耐德电气公司收购后，成为旗下第4个主要品牌。

当初竞争失利的3-I则意识到自身缺少增强核心竞争力的资源，于是投靠了当时以变阻器、继电器和电机控制而闻名的Allen-Bradley（A-B），开始转向生产固态控制设备，推出了基于AMD芯片的PLC-3等产品。1985年，A-B被罗克韦尔国际集团（Rockwell International）收购，随之推出了基于摩托罗拉MC68000芯片的PLC-5等产品，MC68000是当时一款经典的复杂指令集处理器（CISC），其协处理器可以支持浮点运算，可访问16MB存储空间。最终罗克韦尔自动化形成了针对不同I/O点数的MicroLogix、CompactLogix和ControlLogix系列PLC产品。值得一提的是，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的命名方式最早是被A-B采用，并将“PLC”作为其产品的注册商标。

作为一个新兴产物，当时美国市场除了Modicon（施耐德电气）、A-B（罗克韦尔自动化）外，还有SquareD（实快电力，后被施耐德电气收购）以及后来的TI（德州仪器）等投身PLC市场中。这股浪潮很快就刮向了日本，1970年后正是日本企业机械大发展的时代，机械与电子的融合应用成为了日本自动化市场快速发展的导火索，以加强自身生产控制为契机，包括日本欧姆龙、富士、三菱电机、日立等自动化厂商都推出了PLC产品。

例如欧姆龙在20世纪80年代初期，推出了C系列、H系列PLC，相比同类产品具有明显缩小体积、结构紧凑的特点，风靡当时的小型机市场。90年代初期，欧姆龙在小型机市场推出了无底板模块式结构的COM1产品，此时的执行指令已超过100种，基本指令执行时间可低于0.5微秒，并包括A/D（模拟信号与数字信号）转换、温度控制等特殊控制单元和基本通信模块。

放眼德国品牌，PLC市场被西门子独占鳌头，而路斯特（LTI-Motion）、菲尼克斯电气（Phoenix Contact）等竞争者则紧随其后。西门子最早一代PLC产品是1975年投放市场的SIMATIC S3，它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器。1979年微处理器技术被应用到可编程序控制器中，西门子研发创新了PLC S5取代了S3系列，该系统广泛地使用了微处理器。1994年4月，享誉世界的西门子PLC S7系列诞生，它具有高度的兼容性、更高性能等级、更小安装空间和更友好的Windows用户界面等优势，深受广大用户喜爱，其机型包括S7-200、300、400、1200等。

菲尼克斯电气在收购KW-Software（科维软件，2015年更名为菲尼克斯电气软件有限公司）后，开始着重发展基于IEC 61131的PLC控制软件编程语言和IEC 61508安全技术。其推出的第一款用于小型控制任务的紧凑型PLC被称之为ILC 130 ETH，后向中、大型领域延伸推出了ILC 200、350、370、430系列产品。菲尼克斯电气另外一个PLC产品型号为RFC系列，两者共同组成了Class 100到Class 400产品组合。近年来菲尼克斯电气提出打造PLCnext Technology生态，除依照IEC 61131-3标准对PLC系统进行标准编程外，用户还可通过PLCnext Control实现并行编程，实时组合使用C、C++和MATLAB Simulink等编程语言进行PLC程序开发。

作为奥地利自动化厂商的代表，贝加莱（Bernecker & Rainer）在80年代推出了“黑色系列”PLC，也被称之为“PCC（可编程计算机控制器）”。它采用了计算机的硬件架构，同样使用了摩托罗拉MC68000芯片组。通过采用了分时多任务操作系统OS9，这使得贝加莱PLC可集成解释器，能够采用BASIC高级语言编程，实现复杂算法。在1994年前后，贝加莱又推出了“蓝色系列”PLC，采用了pSOS+的定性分时多任务操作系统，进一步增强了编程能力，pSOS+的开发企业后来被WindRiver收购成为了VxWorks的核心架构。

图7 贝加莱“黑色系列”PLC （图片来源于贝加莱）

其它国家诸如瑞士的ABB也推出了PLC产品并获得市场认可。根据I/O点数不同，当时不同自动化厂商在小型机（小于256个I/O点数）、中型机（256~2048个I/O点数）和大型机（超过2048个I/O点数）不同市场占有率虽偶有交替起伏，但当时微型、小型PLC应用仍占据市场的绝对主流。这也促使西门子、施耐德电气、罗克韦尔自动化、欧姆龙等在小型机市场具有先发优势和代表产品的玩家成为无可争议的行业巨头，其中西门子、罗克韦尔自动化、施耐德电气更是长期把持全球前三的位置。

图8 小型PLC结构示意图 （图片来源工业软件行业研究报告）

回顾1971年到1991年的20年发展历程，可以看到整个PLC市场百花齐放，由于微处理器的出现PLC在功能性方面大大增强，被快速应用到钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、制药、食品饮料、轻纺、交通运输等各个领域。在硬件方面，除了保持原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，提供一定数量的数据寄存器。在软件方面，除了保持原有的逻缉运算、计时计数外，还增加了算术运算、过程控制、数据处理、网络通信等功能，适用包括IEC 61131-3规范（ 国际电工委员会于1993年12月所制定）的梯形图、顺序功能图、功能块图、结构文本语言和指令表五种汇编语言。

例如各厂商在后续推出的中、大型PLC中均配备了PID控制模块，可进行闭环过程控制。当生产控制过程中的某一个变量出现偏差时，PLC可以按照PID算法计算出正确的输出，进而控制调整生产过程，把变量保持在整定值上，确保生产业务的稳定性和连续性。

值得一提的是，这20年间PLC市场的激烈竞争一方面刺激了各家厂商PLC产品的快速迭代升级。另一方面为了构筑“护城河”，各家厂商所采用的PLC编程和通讯交互方式也不尽相同，衍生出不同类型的通讯协议，并在后期推出了不同的现场总线，目前在IEC的现场总线标准里已经达到了28个，虽然极大的增强了自身PLC向上层的数据传输能力，但彼此之间却并不兼容。

03

生产实践检验，以“高可靠”奠定“常青树”地位

1991年后，PLC在处理速度、控制功能、通信能力等方面均有新的突破，并向电气控制、仪表控制、计算机控制一体化方向发展，性价比不断提高，不知不觉中成为了工业自动化的支柱之一。此时PLC向下可以连接各类型传感器、数控设备和仪器仪表，完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理等动作，实现自动控制与数据采集；向上可与SCADA等系统互联互通，将采集的数据进一步向上层生产执行层传递，担当了衔接设备层与信息层的重任，成为工厂与车间的控制中枢。

特别是伴随着各种各样的特殊功能单元、各种人机界面单元、通信单元的融合应用，使PLC的工业控制设备配套也变得更加容易。在迈向21世纪的交替过程中，PLC已从开关量逻辑控制扩展到数字控制等领域，并逐渐进入运动控制、过程控制领域，在某些应用上取代了过程控制领域中处于主导地位的DCS（Distributed Control System，集散控制系统）。

要知道在早期的大部分流程型行业，PLC和DCS的泾渭还很分明。当时如石油、化工等生产过程中，一台计算机控制着几十个或数百个控制电路，控制的高度集中也增加了安全风险。为了集中管理、分散控制，即尽量将控制所造成的危险性分散，而将管理和显示功能集中，企业多采用DCS系统实现过程控制与管理。而伴随着PLC功能的不断完善，其基于PLC的控制功能与DCS控制系统基本相似，两者之间的边界也逐渐模糊，在部分小型的DCS控制场景中通过PLC+SCADA的替代方式正在崭露头角。

但从平台和功能性上看，PLC和DCS在数据源、控制方式、程序修改方式上仍存在着较大区别。 由于PLC属于嵌入式系统，其运行的目标机和工程开发环境是分离的；而DCS通常的开发环境、运行环境都在Unix、Windows或Linux上。虽然在现场执行层，原本属于DCS回路调节器的任务可以被PLC取代，但DCS在工程开发、数据库等方面的功能和应用积累都是PLC无法企及的。 例如DCS的双机热备、CPU冗余、网络冗余和I/O冗余等功能，都不是PLC所擅长的。对于DCS厂商而言，行业Know-how是建立壁垒的关键，这与PLC厂商在细分市场的应用集成是一个概念。 简单而言，DCS更适合复杂流程型行业生产过程，如石化、造纸、化纤、制药等工业领域，PLC则适用于离散型生产的场合，如汽车制造、钢铁、包装等生产线控制。

此外，PLC的边界也在扩展，随着芯片技术的进一步发展，PLC存储能力、浮点运算能力等也在不断的增强。同时，对于复杂任务的处理，先进的机器开始有一些如高速温度闭环、压力闭环的回路调节任务，以及在运动控制、通信任务方面的处理需求。 当然，在PLC功能模块不断拓展，应用范围不断提升，挤占DCS市场份额的同时，自身也受到了来自PC-based和PAC等竞争者的挑战。由于传统狭义的PC指的是硬件+Windows操作系统，这种情况下可以将PC-based看成一种基于PC技术的控制系统。

最早的PC-based控制系统是以工控机为核心，通过扩展带PCI接口的专用板卡组成。例如1986年倍福自动化（Beckhoff）推出首款PC-based设备控制器，完成了对于木材加工设备的实时自动控制。相较于PLC而言，PC-based借助于IT技术在运算、存储、组网和软件开放性等方面具有优势。但自身较为“敏感”的硬件条件使其难以适应当时恶劣的生产环境，并且抗干扰性差，稳定性不足 ，这对于某些要求高可靠的生产现场是难以继任的，因此PC-based最初更多地用于设备运行状态的监控，并没有完全融入底层生产控制环境中。

图9 倍福自动化在1986年 推出了首款PC-based控制器 （图片来源于倍福自动化）

PAC（可编程自动化控制系统）则是2001年美国自动化咨询公司提出来的全新概念，它是一个基于PLC控制和PC控制的混合体。意在通过开放的自动化控制标准，既有PLC编程简单成本低廉的特点，又有PC强大的计算能力。但“杂交基因优于父母双亲”的定律在这里却并不适用。由于PAC的出现本身更倾向于复杂和大规模的自动化架构，因此从价格上难以做到PLC般的“亲民”。而在提供的应用软件集成方面，PAC的开发企业主要聚焦在流程领域的测量、分析、回路任务，与PLC聚焦的离散制造业对于实时性、高速响应任务并不相同。面对早已成熟的PLC应用环境，以PAC进行替代的价值难以体现 ，对于大部分用户而言PAC难免有种阳春白雪，曲高而和寡的感觉。

如今，PLC在经过多年的发展创新之后，已经深深扎根于生产车间现场，并与下层传感器、上层SCADA等其他系统协作完成了整个生态的数据融合， 虽然从功能性的角度来看，PC-based和PAC可以实现PLC替代，但实际生产的高可靠性要求并不允许企业冒险一试，更何况从性价比的角度而言，PLC一直是最具有成本效益的选择。

可以看到，迈入21世纪后，以PLC为代表的自动化行业发展主要是在两个维度融合创新。首先是用户需求，这是产生行业发展拉动力的主要因素。随着机器变得越来越复杂，更多的对象被集成到系统，使PLC需要处理更多的任务，因此PLC需要更强的处理能力和信息集成能力。其次站在横向科技发展的角度，即技术推动力的维度，包括处理器的算力提升，实时操作系统、传感器、软件等快速发展都带来了自动化领域的推力。如何有效的结合两者的力量，深耕用户场景解决行业问题，是所有PLC厂商技术创新的重中之重。

04

从模仿到替代，国产PLC的破冰之旅

如果将PLC半个多世纪的发展史分为上下半场，那整个上半场几乎找不到国产PLC厂商的踪影。从1974年开始，我国才开始仿制美国第二代PLC产品，但因质量和技术问题等原因并未推广。在随后的“七五”和“八五”期间，国内部分研究机构在PLC研发上进行了科技攻关，取得了一定的成果，也基本具备了自主研发PLC的能力，但由于缺乏持续研发和产品化能力，最终并没有形成规模化生产经营。

国产PLC真正的入局者，要数在下半场的汇川技术、和利时、中控技术、信捷电气等。 汇川技术创立于2003年，通过在工控变频器和伺服系统积累的优势，以轴承的运动控制入手，汇川技术确定了“一轴一网一生态”的发展战略， 开发了Easy系列全场景小型PLC、多种H系列多功能小型PLC以及率先应用EtherCAT总线的小型PLC。可以看到汇川技术专注在高功能的中小型及微型PLC市场领域，产品采用了CoDeSys的通用编程方式，具有组合灵活、功能强大的特点。根据汇川技术发布的2022年半年度报告显示，其小型PLC产品在中国市场的份额约10.7%，排名第二。

凭借在过程自动化控制市场的积累，和利时在进行DCS研发之时一并完成了PLC的技术储备。2000年，和利时正式开展了PLC业务，并在2004年推出了具有自主知识产权的LM系列小型机。2006年，和利时推出了LK系列大型PLC，并获得当时国家四部委联合颁发的“国家重点新产品”证书。面对“外强”环绕的PLC市场，和利时采取的策略是将小型PLC销售瞄准中、高端市场应用，而对于简单开关量应用的低端市场则增强了如运动控制功能。在推广LK系列大型PLC方面，和利时主要以自身项目实践为主，继而带动销售。

与和利时相同，中控技术也选择了从DCS逐渐向PLC市场进行渗透的发展路径。 成立于1993年的中控技术通过自身研发创新占据了国内DCS市场领导地位后，以自身经验丰富的流程行业控制需求为切入点，推出了WebField G3/G5系列PLC产品，其中G5主要应用于中大型混合控制场所，G3系列主要应用于分布式控制场景。由于G3/G5系列产品在设计之初就秉承DCS的冗余控制理念，包含了高速逻辑运算和联锁控制功能，更易于方便用户进行连续生产过程控制。

信捷电气也属于较早进入PLC市场的国产厂商之一，其前身是信捷科技，成立于2000年。在2008年正式创立信捷电气后，开始以PLC为基础积极向伺服驱动、机器视觉等领域拓展。信捷电气在初期开发了FC系列小型PLC，后又陆续推出了功能更强大的XC系列PLC、集PLC和TP功能于一体的XP系列PLC，并在2016年推出了XG系列中型PLC，完成了从小型PLC向中、大型PLC拓展的布局。 从营收结构看，PLC是信捷电气的核心和优势产品，尤其是在小型PLC市场占比逐年提升，其发布的数据显示信捷电气2013年~2020年PLC营收规模复合增速约20%。

此外，国产PLC品牌还有禾川、南大傲拓、英威腾、宝信、欧辰等，台湾由于在自动化市场起步较早，如台达、永宏等PLC产品也得到了国内外市场的广泛认可，其中台达曾一度杀进全球PLC排行榜前20。但从整体表现看，虽然国产PLC在中小型产品方面已经占有一席之地，尤其是某些单一、细分应用市场甚至超越了国外品牌，但在高端产品方面则严重不足，国内整体PLC市场份额国产PLC占比仅约10%。 （数据来源于睿工业）

这是因为PLC之所以能够在自动化控制领域诸多产品中长盛不衰，最主要还是满足生产环境的高可靠、高稳定性要求。与国外历经几十年的PLC迭代周期相比，国内PLC普遍缺乏市场使用-检验-反馈-功能不断优化的迭代过程，这也导致了大部分用户对国产PLC的可靠性持有怀疑态度。 尤其是极少数国产PLC为赢得市场，一开始就想着采取价格优势的策略，但过低的价格势必压缩利润空间影响PLC品质，并导致自身最终陷入同质化严重的价格战。

要知道PLC发展和应用中非常重要的一环是“软硬结合”。别看PLC是个硬件产品，但要想发展的好，软件已成为了决定性因素。 因为用户需要采用PLC来实现机器的控制，那么如何应对复杂的逻辑、工艺（温度、压力、张力等控制）、运动控制、CNC、机器人、液压等控制；以及在选型、配置、编程、仿真测试、运营维护整个生命周期里对项目进行管理，都需要强大的软件平台支持。

包括像对IEC61131-3的编程支持、对OPC UA通信的支持能力等，这方面像西门子的Portal、罗克韦尔自动化的Logix 5000、贝加莱的Automation Studio等都是积累了超过20年底蕴的平台，方便用户开发、升级维护系统，这些软件平台构建了PLC的壁垒。 当然，并不是说国内PLC厂商必须把汇编语言和软件开发平台这条路再重新演进一遍，对于上述其他PLC厂商而言，可以采用如3S的CodeSys、Phoenix收购的KW-Software、德国Infoteam等独立平台服务商，为PLC厂商提供软件开发环境，在不同的硬件架构、RTOS上实现整个PLC的开发、编程、测试、运维等。

但不可否认的是这个领域，也是国内工业软件领域欠缺的一环。近几年，北京奥特思技术的AnyControl平台是国内团队自主开发的IEC61131-3集成开发平台，包括PLCopen Motion的支持能力。这是一个艰苦的过程，但是也相信国产力量会很快的发展起来。

再者，国内中、大型PLC市场不如小型PLC市场发展态势，是因为小型PLC侧重于单一对象的控制，相对比较独立。但中、大型PLC多伴随着项目主要面对复杂控制场景，不仅具有较高的技术实现难度，还涉及应用端、数据端和控制端的生态协同 ，需要将PLC与SCADA、HMI、CNC、机器人、网络通讯、上层软件进行联动，部分国产PLC厂商并不具备这种完整解决方案的能力。

图10 大型PLC强调一体化的能力 （图片来源工业软件行业研究报告）

最后，在用户和生态培养方面，许多国外头部PLC厂商采取校企联合的方式，提前一步将触手延伸至各大院校，通过免费修建实验室、开展培训课程和知识竞赛等方式，吸引大量在校学生使用旗下的PLC品牌，例如西门子、罗克韦尔、欧姆龙、贝加莱等编写了大量PLC教材并建立了相关应用场景的实验室。这也导致了国外PLC从源头就拥有了大量“粉丝”，完成了潜在用户的提前布局。

05

以史为镜，翻开PLC新发展篇章

自动化是数字化、智能化发展的前期阶段，是企业推进智能制造的前提和基础。在2021年底国家八部委联合印发的《“十四五”智能制造发展规划》中，专门制定了智能制造示范工厂建设行动计划，提出推进设备联网和生产环节数字化连接，强化标准作业、可视管控、精准配送、最优库存，致力于打造一批智能车间。 PLC基于其稳定性、可靠性、工作精度、性能一致性等优越性，对于企业来说，在产线自动化改造、生产效率提升、产品质量改进和资源利用率提高等方面发挥着重要作用。

随着国内企业下游领域的多样化发展，与下游行业深度适配的PLC应用范围和深度也大幅拓展。例如近年来新能源汽车、3C产业和半导体等行业转型升级幅度加快，PLC在整个OEM市场应用中的占比也在持续提升。 根据ReportLinker的数据显示。2020年全球PLC市场约为120亿美元，预计到2027年将达到158亿美元，年复合增长率为4.56%。睿工业的数据预测，2023年中国PLC市场规模约为165.4亿元人民币。回顾PLC超过半个世纪的发展和应用历程，我们可以得到以下启示：

1.PLC在最初代替继电器执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能的基础上，逐渐引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术，形成了新一代的智能编程控制器。除了高可靠性和适应满足多种生产控制需求外，PLC还具有性价比高、编程简单和易于拓展等特点，这些优势也奠定了其半个多世纪在自动化领域的长盛不衰地位。 目前PLC与许多智能设备相同，包括 CPU、I/O、电源、底板、外设以及通信联网等模块，采用了可编程的存储器对逻辑运算、顺序控制、计时计数和算数运算进行存储，通过数字的、模拟的输入输出指令控制各种类型的工业生产过程。目前PLC可处理任务从传统的逻辑任务，延伸到了运动控制、机器人、机器视觉、高速实时以太网通信。

2.在超过半个世纪的PLC发展历程中，国外自动化头部厂商如西门子、施耐德电气、罗克韦尔自动化、欧姆龙、三菱电机具有先发优势，通过在自动化领域的积累进行PLC产品的不断更新迭代，这些国外自动化巨头形成覆盖小、中、大型机市场的完整产品线，通过“品牌+技术+应用开发生态”的方式构成了较高的“护城河”，占据市场的主导地位。 国内PLC厂商如汇川技术、和利时、中控技术、信捷电气等虽奋起直追，但多集中于中、小型机的行业应用，整体市场份额不高。

3.目前中、大型PLC侧重于复杂场景的应用，包括重资产设备、整条产线乃至整个工厂的过程自动化控制，强调软硬件结合。在项目应用中涉及应用端、数据端和控制端的协同运作，因此在数据采集与分析、通信和网络安全等方面相比小型PLC要求更高、覆盖面更广。中、大型PLC不仅需要发挥硬件端的技术和功能优势，还需要丰富的软件生态以及协同SCADA、HMI等信息系统发挥聚合效应，深耕行业know-how-尤其是在垂直的装备领域，每个细分领域都有其独特的工艺Know-How需求，这种以软件形式存在的工艺Know-How封装为模块，给用户调用，简化了机器开发过程，提升效率以应对快速变化的市场。

4.伴随着云计算、大数据等信息技术的深化应用，PLC的概念和形态也得到了进一步拓展，主要方向是融合IT技术增强PLC的数据处理和控制功能。 例如最新的云PLC是通过物联接口标准化，如OPC UA +TSN，以及应用云化，采用软件定义的方式，使PLC与工业互联网平台直接相通，实现PLC的远程控制，并将APP和分析结果嵌入机器和云，实现自我感知、自决策、自执行。

目前，国内外许多PLC厂商也在积极行动与布局，如施耐德电气推出了集逻辑控制和运动控制于一体的PLC M262；菲尼克斯电气倡导基于Linux操作系统的PLCnext理念，允许使用Node-Red等开源工具进行编程；西门子S7-1500系列推出了专用于神经网络处理的模块，使PLC融入AI技术能够识别复杂模式；贝加莱推出了exOS系统，使基于Linux生态的应用软件如Python、JavaScript、Docker开发可以与PLC的实时任务进行高效协同，将Linux/Windows和RTOS融合。

06

小结

经过半个多世纪的发展，PLC从一颗破土而出的幼苗已经成长为参天大树，其应用范围越来越广，智能化程度越来越高， 并且整体PLC市场也进入稳定的发展期，市场增长趋缓，用户需求逐渐成熟，各个行业和领域的细分市场竞争格局相对稳定。一直以来，PLC坚持稳定可靠作为繁衍生息的根基，加上适配多种生产环境的简单务实风格，相信这也是为何PLC能够长盛不衰、历久弥新，被称之为自动化领域“常青树”的重要原因。

- 参考资料 -

本文撰写过程引用和参考了以下文章和资料，一并感谢：

[1] 《PLC江湖波澜不惊 自动化风云录》 作者：彭瑜 林雪萍

[2] 《PLC编程语言和平台的演变发展》 作者：彭瑜

[3] 《揭秘第一台PLC之争》 作者：Randall Brodzik 来源：控制工程网

[4] 《PLCNext谈古道今系列之PLC诞生记》 来源：菲尼克斯电气

[5] 《工业软件行业研究报告：国产PLC厂商迎来历史性发展机遇》 作者：缪欣君、罗戴熠

[6] 《国产PLC新的征程》 来源：和利时

[7] 《PLC之父Dick Morley谈PLC》 作者：Alison Dunn 来源：工业4.0研究院编译

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