國產大型PLC崛起：寶信天行全棧自主可控PLC
發布時間：2025-03-25 www.xstr.xyz
全棧自主可控PLC（可編程邏輯控制器）是指從硬件設計、操作系統、運行時系統、編程軟件到應用生態等全產業鏈環節均實現自主研發和可控的PLC。其核心目標是擺脫對國外技術的依賴，防范斷鏈斷供，保障工業控制系統的安全性和供應鏈的韌性。
在全球化競爭格局加速重構的背景下，全棧自主可控PLC作為工業操作系統的核心部件，其重要性已上升到國家安全與產業變革的戰略高度。
目前在小型PLC領域國產品牌已經占有一定市場份額，主要應用于包裝、紡織等中小型設備。但在大型工業領域，如冶金、汽車、石化、建材等高端市場，根據睿工業相關數據統計，進口品牌PLC仍占有主導地位，是影響我國制造業可持續性生產的重要安全隱患。
▲數據來源：睿工業
然而，這一格局正在被打破——以寶信軟件自主研發的“天行全棧自主可控PLC”為代表的國產大型PLC，正憑借其硬核技術突破迅速崛起，成為重構中國智能制造底層邏輯的核心引擎。
技術架構的突破性創新
全棧自主可控PLC通過從底層硬件到上層軟件的全鏈路自主研發，重構了傳統工業控制系統的技術框架。具體來說，全棧自主可控PLC在核心的三個層級架構上都取得了突破。
突破一
實時操作系統（RTOS）與硬件的底層技術：
硬件及配套的工業實時操作系統作為PLC的基礎系統，對于保證PLC功能穩定性和實時性至關重要。國內廠商通過采用國產化硬件和自主設計的嵌入式實時操作系統，確保了硬件兼容性和運行穩定性，通過對操作系統層的實時性與安全性優化重構，實現了自主RTOS的關鍵技術突破。例如，寶信天行T4系列PLC搭載四核CPU，算力達到主流產品的4倍，位運算速度小于1ns，為復雜工業場景提供了底層算力保障。相比通用操作系統，寶信自研的實時操作系統，底層核心代碼行數縮減80%，控制任務周期抖動小于1%，并可實現納秒級的日志追蹤功能。
突破二
運行時（Runtime）系統層的核心技術：
目前大型PLC Runtime只有國外極少數幾個廠商掌握核心技術。運行時系統作為PLC的"中樞神經"，直接控制現場設備的運行邏輯與數據流向，采用國產化Runtime可避免國外系統中可能存在的隱蔽后門與漏洞，防止關鍵工業設施遭受網絡攻擊或非法操控。寶信自主研發的天行運行時系統通過統一內存管理和實時任務調度算法，解決了內存碎片化的難題，可實現最小1ms的控制周期精度，全面滿足諸如軋鋼等高速生產線的高性能需求；同時內置完善的事務管理機制和用戶權限管理功能，最大限度的保證了現場控制過程的設備安全和信息安全。
突破三
云原生集成開發環境（IDE）與編譯器：
Wintel生態自20世紀80年代以來一直占據國內工業軟件市場主導地位，但其核心技術受制于人。近年來隨著國產化轉型，國內工控廠商通過強化安全體系、優化技術生態等創新實踐，正在重塑工業控制領域市場格局。寶信天行IDE（集成開發環境）作為一個云原生PLC編程平臺，全面適配國產操作系統，支持跨平臺部署和開放式架構，允許第三方功能模塊的無縫集成，可顯著提升開發效率。天行自主可控的編譯器可實現ST（結構化文本）、LD（梯形圖）、SFC（順序功能圖）等多種語言混合編程，同時內置預編譯功能，覆蓋16種代碼優化策略，可以實時檢測變量定義、指令重排等近百種邏輯錯誤。
在PLC國產化道路上，這種全棧式技術重構不僅規避了“卡脖子”風險，更通過垂直整合釋放了軟硬件協同優化的潛力，全面提升了產品的競爭力。
性能、可靠性與易用性的三重躍升
隨著國內廠商的技術不斷進步，全棧自主可控PLC正在重塑多個關鍵領域，相比傳統PLC，全棧自主可控產品在關鍵性能指標、可靠性和易用性上也實現了跨越式突破。
1實時性突破，確保工業過程精確控制
實時性是指控制系統能夠及時響應和處理輸入信號并及時輸出控制指令的能力，從而確保工業過程的精確控制，國內PLC廠商通過硬件加速引擎和輕量化內核設計，將任務切換延遲控制在微秒級，特別適用于高精度控制和多系統協同等作業場景。在鋼鐵冷軋產線中，寶信天行系列PLC通過分布式控制架構實現軋制、卷取和冷卻系統的協同控制，將帶鋼厚度控制精度達到2μm，最高運行速度達到1500米/分鐘。
2可靠性提升，在線程序更新不再“難”：
近年來，國產PLC通過提升硬件防護等級，完善軟件相關功能，在可靠性方面取得了顯著進展，逐步打破了國外品牌在關鍵領域長期壟斷的局面。例如，在PLC運行過程中進行程序或邏輯的在線下載，是工業自動化領域的關鍵技術之一。它允許在不中斷生產流程的情況下更新控制邏輯、修復程序漏洞或調整參數，從而大幅提升系統可用性，對于保證現場生產連續性、調試效率、系統擴展性、容錯能力以及智能化升級極為重要。天行PLC通過實時任務優化調度、動態內存分配和程序及時編譯和動態加載等技術，實現了可靠的增量下載和高效的單模塊下載功能，有效增強了整體系統的可靠性，極大縮減了現場調試時間。
3易用性創新，更高靈活性和開發效率
自主可控PLC在響應國內用戶需求，提升產品易用性方面，往往具備更大的優勢，PLC開發者需要通過圖形化編程界面能夠快速構建控制邏輯，組態硬件系統，定位現場故障。寶信天行PLC系統創新性地實現了軟硬件分離設計，診斷事件自動折疊等功能，支持梯形圖、順序功能圖和結構化文本的多語言混合編程，為工業現場用戶帶來更高操作靈活性和開發效率。例如，某鋼鐵廠冷軋產線采用天行全棧自主可控PLC后，設備響應速度提升30%，故障診斷時間縮短至原有系統的1/5。
全棧國產化的價值釋放
全棧國產化不僅實現了關鍵領域100%自主可控，降低了使用成本，更推動了中國工業自動化技術標準走向國際前沿。未來全棧自主可控PLC的推廣，還能通過技術標準和生態體系的自主化，重塑全球產業鏈競爭格局。
首先，在供應鏈安全方面，國產化替代使大型工業控制系統采購成本顯著降低。據統計，某大型鋼廠使用天行PLC產品替代國外自動化廠商等進口產品，通過縮短備品備件到貨周期，備件庫存周轉率提升3倍，控制系統綜合使用成本降低20%。
其次，在標準制定方面，標準定義不僅僅是技術問題，還涉及經濟和政治層面。掌握標準制定權意味著在產業鏈中占據更有利的位置，可以推動國內企業的產品和服務走向全球。同時，自主標準的建立還能促進國內產業鏈的完善，形成從芯片、軟件到應用的完整生態。寶信軟件積極參與制定《工業控制軟件接口規范》等5項行業標準，目前已有多家設備廠商接入天行DSF（Digital Shop Floor）數字工業現場數據交互標準，形成涵蓋高精度儀表、執行機構到MES系統的完整產業生態體系。
推廣自主可控PLC與標準定義是一體兩面的戰略行動。通過技術自主化、市場規模化、標準國際化，中國可逐步從“標準跟隨者”轉向“標準定義者”，最終實現工業控制領域從“中國制造”到“中國定義”的躍遷。這一進程不僅是產業升級的需要，更是大國科技競爭的必由之路。
未來，隨著中國智能制造的深化，全棧自主可控PLC將向兩個維度拓展，一是AI融合，借助邊緣AI推理引擎，通過工作流構建AI智能體，實現設備預測性維護和工藝參數自優化。二是生態開放，在開放的集成開發環境和標準體系下，吸引全球開發者共建應用商店，形成面向不同行業的工業APP的生態矩陣。
全棧自主可控PLC不僅是技術創新的集大成者，更是中國智能制造自主化進程的關鍵里程碑。它通過底層突破、性能躍升和生態共建，正在書寫工業控制領域的新篇章，其魅力在于既破解了“受制于人”的困局，又開創了“賦能于人”的新局。