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  （1）PLC行业基本概述：可编程逻辑控制器（PLC）是在继电器控制技术的基础上，融合微电子技术、计算机技术和现代通信技术的慢慢地发展起来的一种工业自动控制装置，是工业3.0时代的典型产物，在工业生产里得到极其广泛的应用，PLC与CAD/CAM、机器人被共同誉为现代工业自动化的三大支柱。

  全球范围内，PLC最早于20世纪60年代问世并取代了传统的继电器控制电路，其通过微处理器和软件程序实现逻辑控制、定时、计数和数学运算等功能，具有通用性、易用性、实时性和高可靠性，适用于各种工业场景。中国的PLC行业发展起步于20世纪70年代，最初由国内相关企业、研究所等主体从国外引进PLC逐步开始有效学习、吸收的方式提升PLC的关键技术。20世纪90年代，行业自律组织通过组织行业调研、制定行业标准等方式推广PLC的应用，为中国的PLC发展奠定了重要基础，但受限于市场容量较小且国内主体“轻”研发技术、“重”系统集成的发展路径，我国PLC技术水平提升缓慢。进入21世纪，随着我们国家计算机技术、通信技术、自动控制技术等高新技术水平的慢慢地提高，以及国内制造业的加快速度进行发展，PLC行业的技术水平逐渐提升，下游市场需求不断增长。

  PLC属于通用控制器：PLC是一种通用型控制器，具有可编程性的特点。PLC在硬件配置、软件功能上不针对具体行业定制化开发，而是将具体控制逻辑的开发权交给用户，通过编写用户程序、更改硬件模块配置，PLC能够适用于不一样的行业的控制管理系统，使其在工业自动化领域中具有广泛的适用性。PLC的编程语言多样，包括梯形图（LD）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）、指令表（IL）和结构化文本（ST），满足了不同用户的需求。

  PLC具有较高的易用性：PLC作为一种取代继电器控制管理系统的控制器，其在编程语言上首先采用了贴近电路图的图形化编程语言梯形图（LD），使得不具备汇编语言、高级语言编程能力的电气工程师可以直观地使用图形化语言编写程序，对于用户而言具备比较好的使用体验。

  PLC具有较强的实时控制能力：PLC的实时性体现在其对于控制信号的处理和响应速度快、稳定可靠。PLC采取了专用的硬件架构和实时操作系统，使得其能够在微秒级别的时间内响应控制指令，并实时监测和调整生产的全部过程中的各种参数。

  PLC具有高可靠性：PLC作为针对工业使用场景设计的控制器，针对电气环境变化、温湿度环境变化采用了专门的可靠性设计措施，并在硬件结构上采用了工业级的设计标准，使其相较于工控机、PC-Based等硬件设计相对简单的控制器具有更加好的可靠性。

  （2）小型PLC满足设备级自动化需求，中大型PLC服务于系统级自动化需求：PLC行业通常根据PLC的输入/输出信号的I/O点数的差异作为划分标准，将PLC进一步分为小型、中型和大型。大、中、小型PLC的特点及应用场景、结构特征具体如下：

  PLC的I/O点数本身并不意味着显著的技术难点，但具体应用场景的控制规模的不同会产生差异化的技术方面的要求。具体而言，PLC的I/O点数越多，可采集、控制的现场设备越多，控制规模越大。小型PLC的I/O点数较少，大多数都用在直接连接伺服系统、电机等驱动执行设备，满足单机设备控制等I/O需求较小的场景，属于“设备级”自动化产品，其技术方面的要求相比来说较低；中大型PLC的I/O点数更多，通过模块化互连构建远程分布式扩展控制管理系统，适用于控制设备数量多、空间分布广、控制逻辑复杂的大型工业系统或生产的全部过程，属于“系统级”自动化产品，其技术方面的要求更高。

  1）自主可控趋势：可编程逻辑控制器（PLC）经过五十余年的发展，从最初的逻辑控制发展到了集网络、安全、智能等功能为一体的复杂控制管理系统，大范围的应用于水利水电、石油石化、船舶、轨道交通、国防、市政、冶金等关系国家安全和经济命脉的重要领域。长期以来，我国PLC核心市场被西门子、罗克韦尔、三菱等国外品牌垄断，攻克PLC的核心技术将是破除PLC“卡脖子”的关键，也是我国从工业大国向工业强国转型不可或缺的基石。

  要的系统服务、维护与维修均依赖于国外供应商，在极端情况下可能因为断供问题产生风险隐患。随着我们国家对于关键行业供应链自主可控的重视程度提高，PLC行业已逐步开始在关键元器件等方面做国产化替代尝试，PLC企业近年来开始使用我国自主生产的微处理器系统与自主研发的嵌入式操作系统开发产品，为PLC行业的自主可控提供了重要的前提保障。

  2）网络化趋势：传统PLC的通信技术主要使用的是现场总线技术，而随着下游智能制造业的发展，现场总线技术在部分技术特性上难以满足PLC控制管理系统的网络通信性能、功能的新要求。在发展进程中，PLC控制管理系统开始逐渐采用工业以太网技术，实现高速、稳定的网络通信已成为主要的发展的新趋势。在部分前沿的应用领域中，PLC已开始结合5G以及时间敏感网络（TSN）、OPCUA、MQTT等通信协议和新技术，为分布式控制、智能群体控制、云边协同控制提供先进的网络结构。

  3）智能化趋势：近年来，人工智能技术呈现爆发式发展，人工智能模型也开始从判别式向生成式演变，PLC对AI的支持会是未来智能制造变革的关键，但行业内现有的成熟方案仍然难以满足PLC工程师对AI应用的需求。

  目前，AI在PLC中的技术方案、应用场景仍有较大的研究与发展的空间。未来，人工智能技术将进一步提升PLC的智能化水平，通过基于实时生产数据对PLC控制逻辑进行自适应控制优化、不同PLC产品之间的程序移植，以及生成式编程技术等具体功能的落地提升用户的使用体验与开发效率。

  4）信息安全趋势：在工业化与信息化紧密结合的背景下，众多新兴的信息技术正迅速融入工业制造领域，推动智能制造和工业互联网的快速发展。大量工厂设备和生产数据正在被连接和整合，原本独立的控制管理系统开始向相互连通转变，也导致了工业控制管理系统与外部交互的接口数量激增，随之带来了层出不穷的安全风险。自2002年至2021年，在整个世界范围内围绕以PLC为代表的工业控制管理系统网络攻击事件频繁发生，2010年针对西门子PLC的“震网病毒”（Stuxnet）破坏了伊朗的核能研究实验，造成了极大的影响。PLC是电力、石化、化工、轨交、船舶、冶金等国家经济命脉领域的工业控制管理系统的核心基础设备，亦是工控系统安全的“红线”和最后一道防线。

  因此PLC的信息安全功能具备极其重大意义。2017年、2023年，网信办、工信部等四部委联合发布了《网络关键设备和网络安全专用产品目录》，将指令执行时间低于0.08微秒的PLC设备列入四大网络关键设备之一，对中大型PLC的安全性格外的重视。在传统IT信息安全手段的基础上，将可信计算技术等先进的工业信息安全技术与PLC控制管理系统相互整合是提升工控系统安全可信度的重要措施，也是PLC行业的发展的新趋势之一。

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