基于ST STM32MP257FAK3的MP2控制器之工业PLC 方案

简介

1.可编程逻辑控制器（PLC）是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

2.可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断地发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等各类功能，名称也改为可编程控制器(Programmable Controller)，但是由于它的简写PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突，加上习惯的原因，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并仍使用PLC这一缩写。

3.工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型电脑的主机，其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于各类工业控制领域。不管是在计算机直接控制系统还是集中分散式控制系统DCS，或者现场总线控制系统FCS中，总是有各类PLC控制器的大量使用。PLC的生产厂商很多，如西门子、施耐德、三菱、台达等，几乎涉及工业自动化领域的厂商都会有其PLC产品提供。

4.PLC（可编程逻辑控制器）作为工业自动化的核心组件，国产化趋势在近年来成为中国制造业的一个重要话题。随着技术进步和产业升级，中国在PLC领域取得了显著的发展。首先，国内厂商在硬件设计和软件编程上逐渐摆脱对国外技术的依赖，通过自主研发和创新，提高了产品的可靠性和性能。其次，国产PLC在成本效益上具有明显优势，这对于中小型企业尤其吸引人，因为它们可以以较低的成本实现自动化升级。再者，政府政策的支持也在推动国产PLC的发展，例如通过补贴和研发资助，鼓励企业采用国产设备。

5.根据市场研究数据显示，2018-2022年五年间，国产PLC品牌市场占有率连续五年呈现上涨趋势，2022年占有率为17.7%。这表明国产PLC品牌可能在产品质量、性价比、技术创新以及客户服务等方面取得了显著进步，从而增强了在国内外市场的竞争力和吸引力。此外，这种增长也可能得益于国家政策的支持和制造业自动化的推进。

6.在2023年上半年，中国PLC行业的主要企业——和利时自动化、傲拓科技、汇川技术、中控技术在推动国产化进程中取得了显著成就。这些公司上半年财务表现不仅显示了中国PLC行业在国产化道路上的坚定步伐，也反映了市场对国产PLC产品日益增长的需求和信心。这些数据整体上显示了中国PLC行业在自主研发和创新方面的显著进步，也突显了国产PLC产品在国内外市场中逐渐增强的竞争力和影响力。尽管部分企业面临挑战，但整体来看，中国PLC行业在2023年上半年呈现出健康且积极的增长趋势，预示着在全球高端制造市场的潜力和未来发展方向。

7.2023年中国国产PLC零部件本土化政策环境得到了显著的政府支持。工信部的《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》明确强调了对PLC产业的扶持，特别是在工业控制系统的多点位、低延时、高可靠、低能耗软件产品方面的联合攻关。同时，国内PLC企业正在利用本土化优势、高性价比、快速的售后服务响应，加强在小型PLC市场的竞争力，并逐步渗透至中大型PLC市场。网络安全和工控安全要求的提升，也推动了国产替代的进程。市场方面，虽然国内PLC市场目前主要由国外企业主导，但国产小型PLC凭借产品性价比和快速的客户需求响应，在中低端工业自动化市场中逐渐提升了竞争力。自主可控的重要性提升和供应链、价格、安全的挑战，迫切需要解决工业计算设备的国产化问题，尤其是在工业高端计算设备方面。此外，工业软件发展的政策支持为PLC行业带来新机遇，预期到2025年将显著提升工业软件技术水平和市场竞争力。

8.中国对于PLC国产化的要求涵盖了多个关键行业。这些行业包括航空航天、军工、水利、电力等领域，以及在电池、冶金、物流等领域也有显著应用。此外，小型PLC主要应用于半导体、纺织、包装等行业。
国产化要求的主要原因包括确保关键基础设施和国防系统的安全性、减少对外国技术的依赖、提高国内产业的自主创新能力和竞争力。在航空航天、军工、水利和核电等关键领域，国产化尤其重要，因为这些领域对于国家的安全和发展至关重要，依赖进口产品可能带来安全风险和供应链不稳定的问题。在其他行业，如电池、冶金、物流、半导体等，国产化有助于提高国内制造业的整体竞争力和技术水平。

9.全球供应链变化中有利于国产PLC的因素,当前，中国PLC市场正面临着显著的发展机遇和一些挑战。随着全球供需市场的变化，例如芯片缺货和原材料价格上涨，全球PLC市场价格呈现上涨趋势。这一趋势不仅影响了市场价格结构，还促使国内企业加快PLC自主化进程，以应对高端产品供应不足的问题。

10.此款式PLC 方案基于ST主控芯片： STM32MP257FAK3设计,超高的主频,带有多接口EtherCAT,加之ST芯片本土化策略,可以认为此方案所有供应物料100%国产,满足国家对国产化的要求,可以应用于关键领域。

►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

1.STM32MP257F MPU with Dual Arm Cortex-A35 @1.5GHz, Cortex-M33 @400MHz, 3xEthernet (2+1 switch), 3xFD-CAN, LVDS/DSI, H.264, 3D GPU, AI/NN, Secure Boot, Cryptography, DRAM enc/dec, PKA
2.Two Gigabit Ethernet Interface, with TSN support (optional), one Gigabit Ethernet Switch connected to ETH1 and providing two external PHY interfaces, with TSN support (optional)
3.Two Octo-SPI flash memory interface , with on-the-fly content decryption
4.Security/safety Secure boot, TrustZone® peripherals, active tamper, environmental monitors, display secure layers, hardware accelerators Complete resource isolation framework
AES-128, -192, -256, DES/TDES Secure AES-256 with SCA RSA, ECC, ECDSA with SCA HASH (SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA3), HMAC
5.Up to 172 secure I/O ports with interrupt capability
6.Artificial intelligence:Optional NPU: VeriSilicon® - Up to 900 MHz, TensorFlowLite - ONNX - Linux NN
7.Up to 34 timers and 7 watchdogs

►方案规格

1.电压： 24V供电
2.EtherCAT、Modbus、CANopen
3.EtherCAT：同步周期2ms/32轴
4.16入/8出开关量接口
5.4入/4出模拟量口
6.4路高速输入
7.支持六种编程语言
8.支持级联扩展便捷
9.互联友好组网便捷
10.支持多种通讯方式
11.应用领域广泛
12.编程友好，轻松完成高级应用