三大工控平台和新挑战者(西门子、罗克韦尔AB和三菱,贝加莱和倍福。让客户多了解。

显示全部楼层 · 2024-3-26 09:52:26

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三大工业控制平台和新挑战者的简要概述

本文简要概述了市场份额排名前三的PLC（可编程逻辑控制器）工业控制平台以及可能挑战它们的两个平台。不讨论分布式控制系统 (DCS) 平台。每个平台的详细跟进将在以后的文章中出现。

三巨头：西门子、罗克韦尔自动化和三菱

（SIEMENS）+(Allen-Bradley)+(Mitsubishi  ELectric)

根据 2018 年市场研究报告(1)，这三者都提供大多数工业自动化和控制项目所需的产品和服务：PLC、HMI（人机界面）、VFD（变频驱动器）、SCADA（监控和数据）采集）软件、伺服驱动器和电机、IPC（工业 PC）、按钮、电路保护、电源等。

使用哪个公司/平台的决定基于许多因素，例如：地区、成本、分销商、工业通信偏好、技术人员的可用性和备件可用性。

由于其产品和服务的普遍性，大型制造和加工公司通常会标准化三巨头之一。
下面简要讨论每家公司的独特特征、它们最具影响力的行业以及它们的 IIoT/智能制造/数字化平台。

西门子（SIEMENS）

西门子的自动化部门在欧洲市场占据主导地位，并与罗克韦尔争夺北美和中国其他所有市场的霸主地位。如果 PLC 市场战是一级方程式锦标赛系列，那么西门子将最能与梅赛德斯相提并论。两者都是典型的德国工程平台和各自领域的始终如一的领导者。

西门子被用于每个行业类别，他们最大的需求来自汽车行业，并且很可能是梅赛德斯（以及所有其他德国汽车公司）标准化的平台。

由于他们的 Sinumerik 840D 平台利用 NC（数字控制器）、PLC 和封装在单个组件中的通信处理器，他们在 CNC（计算机数字控制）OEM 市场中拥有强大的立足点。DMG Mori、Grob 和 Heller 将 Sinumerik 840D 平台用于他们的 CNC 机床。西门子在 CNC OEM 市场上的强势地位自然而然地流入了航空航天和国防领域，因为它们的高质量要求和零件的定制性质。

西门子正在大力推动其名为 Mind Sphere (2) 的 AI/机器学习/IIoT（工业物联网）平台，该平台利用来自工业设备的数据来监控和分析单个资产和整个工厂的健康状况，以检测异常情况、预测故障，并优化性能。

罗克韦尔自动化 (Allen-Bradley)

罗克韦尔拥有 PLC 市场的第二大份额，继续与一级方程式比较，他们将是赛道上的法拉利。最初，当恩佐·法拉利创办公司时，他们唯一的重点是赢得比赛，而不是卖车。罗克韦尔有一个类似的单一焦点：工业自动化(3)。与西门子或三菱的自动化和控制部门只是其公司提供的几种产品和服务之一不同，罗克韦尔只专注于每个行业领域的工业自动化。

大多数控制硬件都以“Allen-Bradley”的名义销售，而控制软件产品则以罗克韦尔自动化的名义销售。罗克韦尔国际于 1985 年收购了 Allen-Bradley。罗克韦尔国际于 2002 年拆分为两家公司，罗克韦尔自动化和罗克韦尔柯林斯。罗克韦尔柯林斯是一个完全独立的实体，专注于航空航天。

就像法拉利在 2000 年代初期由于迈克尔舒马赫的驾驶表现而在赛道上占据主导地位一样，罗克韦尔在 2000 年代初期在北美过程工业中的主导地位来自于他们实施完全冗余的 PLC 和 I/O 模块的能力。当时，罗克韦尔的 ControlLogix 平台是唯一能够在异常情况下从主 PLC 机架“无中断”过渡到冗余 PLC 机架的平台。这种技术优势在“正常运行时间”关键行业中被/被大量利用，例如：核能、石油和天然气、废水、制药等。

罗克韦尔对数字化和 IIoT 的尝试被封装在他们的“互联企业” (4) 和“FactoryTalk (5) 保护伞下的软件套件”中。他们与 PTC (6) 的合作将进一步加强他们在“ThingWorx” (7) 平台下的 AI/机器学习和 AR（增强现实）计划，以构建“智能制造”的未来。

三菱电机(Mitsubishi  ELectric)

三菱拥有世界第三大市场份额，并且要完成我们的 F1 制造商比较，他们将是红牛。除了红牛在 2017 年至 2019 年连续在 F1 中排名第三外，他们还使用本田发动机，巧合的是，本田和三菱的总部都位于日本东京港区。

三菱 VFD 因其相对较低的成本、紧凑的尺寸和独特的功能（例如对不断变化的负载惯性进行动态调整补偿）而在输送系统中得到大量使用。

三菱是三巨头中唯一一家提供自己的工业机器人手臂和控制器系列的公司。MELFA (8)  ( Mitsubishi  ELectric  Factory  Automation ) 系列机器人是低负载臂，能够进行高精度和高速零件处理和组件组装。三菱还拥有先进的 NC，不仅被 CNC OEM 使用，而且三菱本身也被用于他们自己的 EDM（电火花加工）和激光加工机器中。

三菱对智能制造的推动体现在他们的 MAISART（Mitsubishi  E lectric 的 AI 创建 S state-of-the- ART in  technology）软件平台中，该平台利用深度学习、强化学习和大数据分析来实现各种尖端的工业自动化系统，例如：预测性维护、运动优化、高保真视觉和机器人异常检测。(9)(10)。三菱和其他有影响力的日本公司创建了以人为中心的制造创新 (HCMI) 联盟，为新的以人为中心的制造开发和实施制造系统(11)。

崛起的挑战者：贝加莱B&R 和倍福Beckhoff

贝加莱和倍福自 1980 年代以来一直涉足工业自动化领域，在 PLC 市场的份额很小，但它们的战略方向、强大的产品以及工业 PC 技术的兴起，使它们在三巨头中占据了技术优势。

大多数进入工业自动化领域的大学毕业生更喜欢基于文本的编程语言，例如 C++ 和 C#，而不是 IEC 61131-3 图形编程语言，例如梯形图、功能块图或顺序功能图。B&R 和 Beckhoff 允许在他们的控制器中使用 C++，并方便在他们的 IDE（集成开发环境）中使用 IEC 61131-3 结构化文本。

在这两个平台上，测试 PLC 代码都不需要物理硬件或软件许可证。这可以实现快速方便的调试，并允许在没有高成本的情况下实现敏捷的项目流程。这也降低了新工程师进入工业自动化领域的高成本。

两者都具有利用快速实时现场总线技术的高速运动平台。

他们的PLC平台高度灵活，并具有工业PLC通常不具备的功能，例如集成高速数据采集和仿真。

两家公司都在其 IPC 中使用强大的英特尔芯片来提高性能。他们的 IPC 强大、可靠、经济高效，并且可以在同一硬件上运行 Windows 及其嵌入式控件运行时。

下面简要讨论每家公司的独特优势以及它们如何崛起以挑战三巨头。

贝加莱B&R (ABB)

由于其运动控制器的微秒（微秒）反应时间和动态凸轮轮廓补偿能力，贝加莱在包装等高速运动应用中得到大量使用。他们的反应技术允许使用标准硬件实现 1 μs 的响应时间！通常，运动控制器的反应时间从数百微秒到毫秒不等。

ABB 于 2017 年收购了贝加莱，以加强其 PLC、IPC、运动和软件产品(12)。ABB 和贝加莱现在拥有约 6% 的 PLC 市场份额，并且由于贝加莱可能整合到 ABB 的其他核心产品：机器人和 VFD 中，可能会迅速增长。ABB 拥有大型机器人和 VFD 安装基地，可以方便地利用可以与其无缝集成的先进 PLC 或 IPC 平台。

贝加莱的产品专为建模、仿真和虚拟调试而设计(13)。他们的主要自动化平台 Automation Studio 可以与 MATLAB、SIMULINK、MapleSim、industrialPhysics 和其他第三方仿真软件集成。这一重点使贝加莱在实施数字孪生方面比其他自动化公司更具优势。

贝加莱还通过其 X90 移动控制器推动在移动自动化领域（非公路自动化车辆）处于领先地位，该控制器专为恶劣的户外移动应用而设计，可与 GPS（全球定位系统）接口(14)。

B&R 的 Automation Studio 允许用户利用 IEC 61131-3 标准语言、C++、ANSI C 和他们自己的工业自动化专用语言 Automation Basic 来编程他们的控制器(15)。这种灵活性允许不同行业的用户以多种方式利用贝加莱的平台。

倍福 Beckhoff

Beckhoff 专注于使用基于 PC 控制技术的开放系统的高速和高精度运动应用和尖端自动化。

Beckhoff的TwinCAT（Windows控制和自动化技术）软件系统允许兼容的 PC 作为具有实时运动控制功能的 PLC 运行。Beckhoff 还提供他们自己的嵌入式 PC 和工业 PC，它们专为工业环境和苛刻的控制要求而制造。

Beckhoff 以软件为中心的方法体现在可用于 TwinCAT (15) 的大量软件组件中，其中包括：

运动：NC、CNC、自定义运动学变换
仿真：MATLAB/Simulink
测量：数据采集、分析、状态监测
机器学习：语音、视觉
连接性：JSON、OPC UA、XML、IoT、EtherCAT 冗余

Beckhoff 将自己定位为应用机器学习和边缘计算的行业领导者，允许将来自 TensorFlow、PyTorch 和 SciKit-learn 的训练模型直接导入 TwinCAT，以实现预测性维护和过程控制、异常检测、协作机器人、自动化质量控制和机器优化(16)。

Beckhoff 的 EtherCAT 通信现场总线是速度最快的基于工业以太网的现场总线系统(17)。这是 TwinCAT 平台在数据采集和运动控制方面的极高性能不可或缺的一部分。EtherCAT P（用于电源和通信的一根电缆）、EtherCAT G（数据速率高达 10 GBits/s）和基于 EtherCAT 协议的安全性允许“无面板”系统架构并显着减少系统安装时间、复杂性和风险。

竞争的时机已经成熟

三巨头在资源和安装基础上享有巨大优势，但崛起的挑战者正在迅速适应软件和硬件的进步，并定位于未来获得可观的市场份额。

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