技術前沿：工業自動化——伺服系統和PLC

工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現生產和過程控制的統稱。實現生產和過程控制自動化的裝置稱為自動化控制系統。自動化控制系統作為高端智能裝備的重要組成部分，是實現工業自動化、數字化、網絡化和智能化的關鍵，其一般由控制層、驅動層、執行層、反饋層和輸配電產品等構成。

在自動化控制系統中，控制層根據接收的指令，對生產制造過程的溫度、壓力、流量、物位等變量或物體位置、傾斜、旋轉等參數進行控制，同時向驅動層發出信號；驅動層部件接收控制層指令后，將其轉化為電壓、電流等信號，執行層部件執行相應的運動，從而帶動機械構件（負載）實現特定運動；傳感層部件主要負責感應、測量、反饋內外部信息并傳輸相關信號，保證整個自動化控制系統的穩定運行；輸配電產品主要作用是連接系統各部門，并傳輸能量和信號。

工業自動化、數字化綜合服務

在工業自動化領域，上游產品制造商主要專注于自動化產品的研發和批量化生產，其產品的品種規格型號眾多、應用復雜。下游客戶行業分布極為分散，而且個性需求差異大，需進行技術集成或二次開發，才能形成滿足目標需求的自動化控制系統和信息管理系統。行業特性決定了上游產品制造商完全自建銷售團隊不具備經濟性，采用分銷模式已成為行業的普遍做法。因此，具有渠道優勢、熟悉產品功能且具備技術集成和二次開發能力的綜合服務商在行業中具有重要地位。

MES系統全稱為“ManufacturingExecutionSystem”，即制造執行系統。制造業的信息管理系統體系大體可以分為四個層級：（1）企業管理級系統，即ERP系統，（2）生產管理級系統，即面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統，（3）過程控制級和（4）設備控制級和檢測驅動級。其中設備控制級和檢測驅動級以實現單機自動化為目的，過程控制級為在單機自動化的基礎上實現工業生產過程自動化。而生產管理級和企業管理級的信息管理系統，是在單機自動化和過程自動化均已實現的基礎上，通過結合計算機技術、軟件技術、網絡技術和信息技術等來實現。

自動化控制系統集成

自動化控制系統集成是基于客戶的目標需求，按照其產品或項目的整體方案、工藝要求，通過自動化系統方案設計、方案論證、產品選型、控制算法設計、定制軟件開發與嵌入、成套集成裝配、現場調試、培訓等，為其提供生產過程或制造裝備的自動化成套系統，且運行效果達到設計標準，從而實現系統集成成套服務。

技術集成產品銷售主要面向單機設備的自動化，其控制技術偏重于運動控制技術和現場總線技術，協助客戶實現控制系統中的一個或幾個功能需求，一般向客戶交付自動化產品組合+功能軟件程序。

而自動化控制系統集成業務主要面向工廠車間生產線或大型裝備的自動化，需要更深度地了解客戶的工藝要求，控制技術偏向偏重于運動控制技術、工業網絡技術和PID控制技術，需要解決客戶整套自動化控制系統目標，一般向客戶交付系統成套產品并提供控制原理圖、電氣接線圖、外形尺寸圖等可編輯的CAD格式圖紙及部件清單等配套信息。

以中科鋼研節能科技有限公司的碳化硅長晶爐設備為例，該設備的控制系統主要包括傳動系統、控壓系統、控溫系統、水路系統等組成。傳動系統主要用于工藝人員驅動電機帶動機械部分進行上下料；控壓系統主要用于控制設備腔體內部，壓力以及腔體內部各種氣體含量；控溫系統則應用于晶體生長時控制坩堝內部溫度恒定使坩堝內部粉末能夠持續穩定升華結晶；水路系統則是在設備運行時為設備各個部件進行降溫。

MES系統概述

傳統制造過程的特點是“自上而下”按計劃生產，重點放在計劃層，缺乏對計劃層和生產控制層的銜接，無法實施生產過程的實時監控、分析。MES系統可通過數據采集引擎，實現對單機自動化、過程自動化的生產信息進行收集、分析，為ERP系統提供完整、及時、準確的生產執行數據，從而實現從生產計劃、物料人員安排、生產過程監控、設備管理、產品入庫、銷售配送等閉環監視。MES系統在制造企業生產管理的作用如下圖所示：

運動控制產品

包括了小型和中型PLC、交流伺服系統、低壓直流伺服系統、驅控一體化專機等多種運動控制核心產品，覆蓋了自動化控制的控制層、驅動層和執行層等核心領域。

伺服驅動器和小型PLC生產工藝流程圖

智能制造與自動化控制系統概述

智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節，具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特征，旨在提高制造業質量、效益和核心競爭力的先進生產方式。

智能制造的重點內容在于關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產過程智能優化控制、供應鏈優化以及智能工廠和數字化車間建設。

智能制造實現需要多個層次技術產品支持，主要包括工業機器人、3D打印、工業物聯網、工業互聯網、云計算、工業大數據、工業網絡安全、虛擬現實和人工智能等；通過信息物聯技術、智能化的控制和驅動產品以及自主可控的智能裝置，從而實現制造業務的全自動化、數字化、網絡化、信息安全化。

智能制造的實現需要大力發展智能制造裝備，智能制造裝備業是為我國工業生產體系和國民經濟各行業直接提供技術裝備的戰略性產業，具有產業關聯度高、技術資金密集等特征，是各行業產業升級、技術進步的重要保障和國家綜合實力的集中體現。

智能制造裝備的產業水平已經成為當今衡量一個國家工業化水平的重要標志。加快發展智能制造，對我國鞏固實體經濟根基、建成現代產業體系、實現新型工業化具有重要作用，是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇，對打造我國制造業競爭新優勢、實現制造強國具有重要戰略意義。

工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現生產和過程控制的統稱。實現生產和過程控制自動化的裝置稱為自動化控制系統。自動化控制系統作為高端智能裝備和智能數字工廠的重要組成部分，是實現工業自動化、數字化、網絡化和智能化的關鍵，其廣泛應用于醫藥、生物、冶金、石油、化工、有色金屬、機械、汽車、紡織、造紙、航空航天等諸多現代工業，是我國實現產業結構升級、打造制造業競爭優勢的重要基礎系統。其一般由控制層、驅動層、執行層和反饋層等產品通過系統集成形成系統類產品。

工業自動化行業的市場主體結構

工業自動化行業上游為自動化硬件、軟件制造商，目前我國工業自動控制系統裝備制造行業仍由外資主導，但國內企業的市場占有率在不斷提升，進口替代處于加速階段。

行業中游主要有兩類，一為偏向渠道的產品分銷商；二為側重技術應用的系統集成商。行業下游客戶可分為OEM型和項目型，OEM型市場主要面向批量生產自動化、智能化制造裝備的客戶；項目型市場是指工程整體自動化系統的設計和實施。

工業自動化領域的市場主體結構、產品性能和應用場景的特性決定了中游服務商存在的必然性。一方面，自動化領域下游客戶極為分散，存在眾多中小企業客戶，而上游產品制造商又較為集中，僅靠自身服務團隊難以滿足市場需求且不具備經濟性，因此大多數行業上游大型制造商會采取分銷模式，通過代理商形成龐大的銷售網絡，增強市場競爭力。另一方面由于客戶行業差異，工業自動化系統在不同行業的受控過程、受控對象存在較大的多樣性和復雜性。

一套可靠、完整、能夠滿足目標需求的自動化控制系統的集成，既需要了解各類自動化產品的性能，又需要掌握系統集成技術，充分考慮系統兼容、后續升級等問題，還特別需要充分了解受控對象的工作原理、工藝流程和現場特點等，因此以行業為目標市場的系統集成商或綜合服務商在產業鏈中具有重要作用。

自動化控制系統構成

自動化控制系統一般由控制層、驅動層、執行層、反饋層以及輸配電輔助設備等產品通過系統集成而形成?？刂茖痈鶕邮盏闹噶睿瑢ιa制造過程的溫度、壓力、流量、物位等變量或物體位置、傾斜、旋轉等參數進行控制，同時向驅動層發出信號；驅動層部件接收控制層指令后，將其轉化為電壓、電流等信號，驅動執行層部件執行相應的運動，從而帶動機械構件（負載）實現特動運動；傳感層部件主要負責感應、測量、反饋內外部信息并傳輸相關信號，保證整個自動化控制系統的穩定運行。

全球工業自動化發展歷程

工業自動化是指以自動化的方式實現工業控制，其發展歷程伴隨機械、電子電力、計算機和通信等技術的發展升級而不斷迭代。全球工業自動化發展主要經歷了四個階段：

我國工業自動化發展歷程

改革開放前，我國工業自動化發展較為滯后，工業化道路發展緩慢，一些單機自動化加工設備開始出現，工業自動化在我國剛剛處于起步階段。隨著改革開放政策的實施，外國資本開始涌入中國市場，同時也帶來了全新的技術與設備，工業自動化控制產品被廣泛應用于工業控制的各個領域，并日趨成熟。

2000年加入世界貿易組織（WTO）后，工業自動化需求隨著出口的增長而大幅增加，工業自動化技術得到更為廣泛的應用，促進了中國制造業蓬勃發展。

然而，與世界先進水平相比，我國制造業在自主創新能力、資源利用效率、產業結構水平、信息化程度、質量效益等方面差距明顯，轉型升級和跨越發展的任務緊迫而艱巨。并且，我國制造業面臨勞動力成本上升、產能利用率較低且產品附加值較低、消費場景和需求多樣化等挑戰。構建以智能制造為重點的新型制造體系，著力強化工業基礎能力是解決前述問題的重要路徑。

2008年國際金融危機爆發后，發達國家紛紛實施“再工業化”戰略，重塑制造業競爭新優勢，加速推進新一輪全球貿易投資新格局。與此同時，一些發展中國家也在加快謀劃和布局，積極參與全球產業再分工，承接產業及資本轉移，拓展國際市場空間。我國制造業面臨發達國家和其他發展中國家“雙向擠壓”的嚴峻挑戰。

在此背景下，圍繞實現制造強國的戰略目標，國務院于2015年5月發布了一系列戰略規劃，作為實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，明確提出以促進制造業創新發展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，著力發展智能裝備和智能產品，突破新型傳感器、智能測量儀表、工業控制系統、伺服電機及驅動器和減速器等智能核心裝置；改造提升傳統產業，在重點領域試點建設智能工廠、數字化車間，加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理等技術和裝備在生產過程中的應用，促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制，使企業生產過程由電氣自動化向數字化和智能化方向發展，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。

2021年12月，工信部、發改委等八部委聯合發布了《“十四五”智能制造發展規劃》，提出了“‘十四五’及未來相當長一段時期，推進智能制造，要立足制造本質，緊扣智能特征，以工藝、裝備為核心，以數據為基礎，依托制造單元、車間、工廠、供應鏈等載體，構建虛實融合、知識驅動、動態優化、安全高效、綠色低碳的智能制造系統，推動制造業實現數字化轉型、網絡化協同、智能化變革。到2025年，規模以上制造業企業大部分實現數字化網絡化，重點行業骨干企業初步應用智能化；到2035年，規模以上制造業企業全面普及數字化網絡化，重點行業骨干企業基本實現智能化”的發展路徑和目標。

我國工業自動化整體市場規模情況

改革開放以來，我國憑借龐大的市場潛力、人口紅利及人才技術潛力，接受發達國家產業轉移，推動工業制造迅速發展。特別是加入WTO以后，隨著出口需求地大幅增加，我國制造業蓬勃發展，帶動了工業自動化技術地廣泛應用。此外，人力資本的不斷增長，市場對產品品質、制造精度需求的提升，也都帶動工業自動化市場規模的日益增長。根據中國工控網發布的統計數據，我國工業自動化市場規模自2004年以來，總體呈現上升趨勢，市場規模已經從2004年的652億元增長至2022年的2,629億元。

我國工業自動化細分產品的市場規模情況

1）工業自動化細分產品市場份額及增速情況

《2021年中國工業自動化市場白皮書》將自動化控制系統分為六大類子系統：控制系統、驅動系統、運動系統、反饋系統、執行系統以及其他。根據其披露的數據，2012年和2021年各子系統在自動化領域的市場份額變化如下圖：

從上圖可知，控制系統、運動系統、反饋系統的份額占比提升較大。另外，從細分產品的增速來看，2021年低壓變頻器、伺服、HMI、CNC、小型PLC、中大型PLC，同比增速分別為19%、35%、26%、37%、23%、19%。

2）工業自動化產品下游需求領域情況

工業自動化產品的下游需求主要來自兩種類型市場：OEM型市場和項目型市場。根據《2021年中國工業自動化市場白皮書》統計的數據，自2016年以來，項目型市場規模穩步增長，OEM市場在2019年出現一定降幅，但2020年又恢復增長且增長幅度達到20.2%；2021年繼續保持27%的高增長率。

下圖列示了自動化產品在OEM型市場不同行業的銷售規模和增速情況，從中可知：（1）2020年機床工具、電子制造設備、風電設備、紡織機械、包裝機械五大行業的市場規模最大；（2）2015年至2019年電子制造設備、建筑機械和醫療設備三大行業的需求規模復合增長率均在10%以上；（3）受外部沖擊事件影響，2020年口罩、醫護產品、電子產品的需求大增，帶動了這些行業對自動化產品的需求，同時“搶裝潮”也帶動了風電設備行業2020年對自動化產品需求的大幅增加。

下圖列示了自動化產品在項目型市場不同行業的銷售規模和增速情況，從中可知：（1）2020年，化工、石化、市政、電力冶金五大行業的市場規模最大；（2）電力、建材、油氣在過去五年的復合增長率為負，而石化行業復合增長率在10%以上；（3）化工、市政、公共設施在2015年至2019年復合增長率較高，但2020年受外部沖擊事件影響，增幅有所回落；（4）礦業在2015年至2019年復合增長率為負值，但2020年出現較大的市場增速。

我國工業自動化核心產品的規模和競爭格局

工業自動化產品品類繁多，根據市場規模，核心產品主要有控制系統的PLC、驅動系統的變頻器、運動系統的通用運動控制（GMC）和數控系統（CNC）、反饋系統的傳感器和各類儀表儀器，以及執行系統中的調節器和接觸器等。

1）伺服系統的市場規模和競爭格局

①伺服系統特征

伺服系統是指以位置、速度、轉矩為控制量，能夠動態跟蹤目標變化從而實現自動化控制的系統。伺服系統是工業自動化的核心部件，由伺服驅動器、伺服電機、編碼器組成，編碼器一般安裝在伺服電機內。伺服系統通過伺服電機輸出給定的位置、轉速或扭矩，實現對機械的精準控制。

伺服驅動器通過現場總線、脈沖或者模擬量的形式接收PLC的運行指令，然后將收到的指令解析為控制伺服電機運行的位置、轉速或轉矩命令，輸出驅動伺服電機運動的電壓和電流；伺服電機將收到的電壓和電流轉化為機械運動以驅動控制對象；編碼器安裝在伺服電機上，與電機同步旋轉，將電機運動的速度和位置信息發送回伺服驅動器。伺服驅動器采用閉環控制的方法，調節輸出到電機的電壓和電流、使伺服電機的運行跟隨PLC的運行指令。

伺服系統是高端裝備、智能制造裝備實現自動控制的核心功能部件，伺服系統的應用不僅能夠顯著提升設備的加工速度和精度，更為重要的是，伺服系統可以賦予生產設備更加靈活的生產能力。通過控制指令的改變和參數的設置，伺服系統可以通過改變設備運行的速度和位置來滿足生產不同規格產品的需求，無需人工調整生產設備即可實現生產訂單的切換，降低人工操作調整帶來的不確定性和不穩定性。因此，伺服系統目前廣泛地應用于各種裝備制造行業。

②伺服系統發展歷程

伺服系統的發展主要經歷了機械、液壓、電氣化伺服三個階段，現代意義上的伺服系統通常是指電氣伺服，電氣伺服又走過幾個不同的歷史階段：（1）第一階段：20世紀60年年代前。電氣伺服系統普遍采用功率步進電機作為動力源，一般不設計反饋回路，以開環控制為主；（2）第二階段：20世紀60年-70年代。直流電機開始廣泛應用于電氣伺服領域，這一階段主要以直流有刷電機作為驅動源，多用旋轉變壓器、測速發電機、編碼器等傳感裝置構成閉環控制系統；（3）第三階段：20世紀80年代以來。新技術及新材料的飛躍促使電氣伺服進入交流伺服時代，執行電機通常以永磁同步電機為代表，并逐步占據了當今伺服領域主要市場。隨著計算機和數字技術的快速發展，交流伺服系統性能得到不斷提升。

目前電氣伺服系統主要分為直流伺服系統和交流伺服系統。直流伺服電機由于具有低電樞感應電抗，因此可實現精確和快速的啟動或停止功能。它們多用于能通過微控制器或計算機控制的裝備上。交流伺服電機包含編碼器，它與控制器一起提供閉環控制和反饋。交流伺服電機都有更先進的設計，同時配備更優良的軸承，交流伺服電機的工作電壓更高，因此扭矩也更大，精度也更高，交流伺服電機主要運用于機器人、自動化裝備和CNC等機械設備上。

③伺服系統的市場規模

根據MIR睿工業的數據，我國伺服系統市場規模已從2015年的102億元增長至2021年的233.3億元，復合增長率13.4%。

④伺服系統的競爭格局

20世紀70年代開始，國外伺服系統技術發展迅速，產生了德國西門子、法國施耐德、日本松下、日本三菱電機、日本安川、臺灣臺達等國際知名企業。其中，日本品牌以良好的性價比和較高的可靠性占據了我國較大的市場份額，在中低端設備市場中具有優勢，而歐美品牌憑借較高的產品性能在高端設備中占據優勢。

我國伺服系統的自主研發起步較晚，目前該領域主要的自主研發生產企業起步于2000年以后。通過引進、消化吸收國際先進技術等舉措，國內企業自主研發的伺服系統開始進入快速發展階段，國產伺服系統產品質量和技術水平不斷提升，并逐漸在國內市場中取得一定的份額。

目前，外資品牌在我國伺服系統市場的份額占比仍然較高，其中日系品牌優勢突出，安川、三菱、松下三家日系企業2021年的合計市場份額達30%。但國內企業伺服系統產品成長快速，特別是匯川技術，其2021年的市場份額已達16%，成為行業第一。

2）PLC的市場規模及競爭格局

①PLC特征

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，是一種主要應用于工業控制領域的控制器。PLC是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的新一代工業控制裝置，目的是用來取代繼電器、執行邏輯、計時計數等順序控制功能，建立柔性的編程控制系統。

PLC主要由CPU、存儲器、輸入接口、輸出接口、通訊接口、擴展模塊接口組成。PLC通過輸入接口采集各種開關和傳感器的信號，通過輸出接口控制各種開關和動作機構；通過擴展模塊接口連接PLC擴展模塊，增加PLC控制的點數或者支持特殊功能；通過通訊接口與其他PLC及各種工業設備通訊；用戶通過運行在PC上的編程及調試軟件進行程序編寫和調試，程序保存在存儲器中。

PLC運行時，CPU執行用戶保存在存儲器中的用戶程序，通過輸入接口、輸出接口、通訊接口以及擴展模塊控制自動化設備，實現各種動作工藝和邏輯。

依據I/O點數不同，PLC可以劃分為小型PLC、中型PLC和大型PLC：

A、小型PLC：I/O節點低于256點，體積小、價格低，主要用于小型設備實現單一功能；

B、中型PLC：I/O節點介于256點和2048點之間，初步具備了通訊功能和模擬量功能，并具備比較豐富的指令系統，能夠應用于大型控制系統或多機系統；

C、大型PLC：I/O節點高于2048點的PLC為大型PLC，在軟硬件方面的性能都比較優越，具備強大的通信能力和處理能力，主要應用于大型的分布式控制系統。

②PLC發展歷程

中國PLC行業發展至今，主要歷經了起步、緩慢發展以及穩定發展三個階段：

A、起步階段（1970-1990年）上世紀70年代，中國從國外引進PLC，但由于當時PLC價格較為高昂，應用范圍相對較窄，僅主要應用于冶金、電力等規模較大的生產設備和控制系統中。

通過引進國外的PLC，中國相關企業、研究所等主體逐步開始學習、吸收和提升PLC關鍵技術。這一發展階段，PLC行業緩慢起步，企業研發實力不足、資本投入有限、生產技術水平尚待提高等因素對本土品牌的發展限制較大。

B、緩慢發展階段（1991-2000年）中國政府對于PLC發展較為重視，在當時的機械電子工業部的領導下，中國機電一體化技術應用協會可編程序控制器（PLC）分會于1991年成立。

PLC分會的成立有助于開展PLC行業調研、制定行業技術和產品發展規劃、推廣PLC應用技術、促進行業內各參與主體的信息交流和資源共享，進而推動PLC行業發展。

上世紀90年代行業標準制定工作也開始進行，中國工業過程測量和控制標準化技術委員會-可編程序控制器及系統分技術委員會SAC/TC124/SC5于1993年成立，該標準化技術委員會基于國外PLC技術、產品以及國際電工委員會發布的IEC61131等相關標準，結合中國工業控制領域的PLC應用需求，制定了GB/T15969可編程序控制器系列國家標準，在行業標準化進程中取得重要進展，為中國PLC行業發展奠定了重要基礎。

在這一發展時期，行業應用需求較小，PLC市場容量未得到充分釋放，且國產PLC研發、生產主體“輕”技術研發、“重”系統集成應用的發展路徑限制了PLC技術水平的提高，制約了行業內本土PLC企業的崛起，國外企業在這一階段占據了市場的主導地位。

C、穩定發展階段（2001年至今）隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術等高新技術水平的提升，PLC研發門檻逐漸降低，產品價格逐步下降。另一方面，中國制造業的快速發展為PLC的應用提供了大量的市場機會，而隨著PLC行業下游應用領域的多樣化發展，PLC應用范圍也呈現出擴大趨勢，PLC已由最初局限于大規模設備系統的應用逐步發展為適用于大、中、小型設備系統。

這一時期，本土企業開始聚焦于工業自動化、工業控制和PLC等領域，并在發展過程中逐漸積累了PLC的研發、生產和應用經驗，通過深耕細分市場積累競爭優勢、逐步提升市場占比，出現了一批以匯川技術、信捷電氣、麥格米特等為代表的具有市場競爭力的本土企業。

在這一時期，PLC技術水平逐步提高，行業標準體系逐步完善，本土企業逐步發展、市場競爭力逐步提升。中國相關產業政策為PLC行業發展提供了良好發展環境，在工業化、智能化發展的大背景下，工業企業的信息化進程逐步加深，工業控制市場需求持續增長，PLC市場容量穩定釋放。

③PLC的市場規模

來受益于我國工業自動化的快速發展，PLC市場規模逐年增長。國金證券研究報告數據顯示，我國PLC市場規模已從2015年的72億元增長至2021年的158.48億元，復合增長率約14%。

④PLC的競爭格局

國內PLC市場份額主要由西門子、三菱、歐姆龍、羅克韋爾等歐美和日系巨頭占據，西門子在國內PLC市場的份額超過40%，三菱的市場份額約14%。

歐美企業憑借領先的技術優勢在大中型PLC市場占據絕對壟斷地位，日系企業在小型PLC市場占有優勢，本土企業近年來發展迅速，在小型PLC市場的份額有望逐步提升。

大型PLC第一大品牌是羅克韋爾，國內市場占比40%。大型PLC主要應用于冶金，電力，交通等領域，因此對產品的安全性，可靠性和抗干擾性要求比較高。

另外，應用大型PLC的場合一般來說工藝比較復雜，需要多樣的和靈活的通信方式以及較好的網絡拓展能力，因此對大型PLC的網絡通信能力要求較高。大型PLC是競爭壁壘最高的領域。

中型PLC是競爭格局最為集中的領域，第一大品牌西門子國內市場份額占比達56%。中型PLC也主要應用于項目型市場，需要建立小規模的網絡，因此通信能力和組建網絡的便利性，成為中型PLC的技術趨勢。

另外在OEM型市場中，由于采用中型PLC的應用在OEM應用中通常屬于高端應用，機器的復雜程度較高，在PLC的CPU指令處理速度、程序容量、運動控制精度，通信方式等方面有較高要求。

小型PLC市場由于技術壁壘相對較低，市場相對分散，但基本還是由西門子、三菱、歐姆龍等外資品牌占據領先地位，三者國內市場占比分比約為27%、13%、14%。西門子多年來憑借小型PLC產品的性價比優勢持續保持領先，但本土品牌匯川技術、信捷電氣、合信等近年來也發展較快，逐步在小型PLC市場占據一席之地。

我國工業自動化服務市場規模與競爭格局

1）工業自動化服務市場特征

工業自動化服務處于行業中游，連接產品制造商和下游客戶，在整個價值增值傳遞的過程中具有獨特的橋梁作用。工業自動化產品服務商主要有兩類企業或提供兩種類型服務：（1）偏向供應渠道的產品分銷；（2）側重技術應用的系統集成，即根據用戶的個性化需求，基于標準化產品進行方案設計、系統集成和二次技術開發，將標準成品集成為專用的控制系統。

產品分銷一般主要提供產品銷售、物流配送和售后服務，但分銷又區別于產品制造商的銷售部門，是由獨立的第三方進行的從制造商到終端用戶的整個商品傳遞過程中所涉及的一系列活動。由于工業自動化產品專業性強、品類多樣性，因此產品制造商往往會聚焦于某一類或某個領域產品，且工業自動化產品應用復雜且廣泛，建立覆蓋廣泛的渠道網絡對單一產品制造商而言，一般不具有經濟性。

因此，分銷成為工業自動化領域廣泛采用。在國外，工業自動化產品的分銷模式已經非常成熟，專業的分銷商及其所擁有的專業物流系統和服務密集的分銷網絡，成為工業電氣產品產業鏈中不可或缺的環節。在我國，分銷模式也已發展成為中低壓輸配電產品和工業自動化產品銷售的主要模式。

系統集成是基于客戶需求，進行系統或功能方案設計，在優選各種自動化產品的基礎上，建造、安裝和調試一個實現客戶目標的自動化系統或功能模塊的綜合服務。根據實現方案的復雜程度，系統集成一般又可以分為系統型系統集成和功能型技術集成。要解決客戶需求，系統集成商既要了解完整的自動化產品線，又要對具體行業、甚至單一客戶的工藝充分理解，同時具備二次技術開發能力，才能形成量身裁定的方案。

在結合自身對工藝和應用理解的基礎上，系統集成商還可以挖掘并嵌入自主知識產權的程序或模塊，并對集成方案進行封裝，融合，培育和打造了具有自主知識產權的核心解決方案，從而在激烈的市場競爭中立足。

此外，對工業自動化服務商而言，系統集成業務與分銷業務又是相輔相成，具有協同效應。分銷渠道有利于服務商擴到渠道布局，為系統集成業務發展積累客戶群，系統集成業務也有利于提升服務商的市場認可度，擴大產品銷售，增加用戶粘性。

2）工業自動化服務的市場規模

根據工控網統計數據，2021年我國工業自動化產品市場規模約為1,828億元，，但在公開市場尚未分銷業務的市場規模數據。另根據平安證券研究所的估算，“分銷商在工控（工業自動化）市場的可達市場空間約為整體市場容量的70%”，以此推算2021年分銷渠道銷售的工業自動化產品市場規模約為1,280億元。

3）工業自動化服務的競爭格局

在制造業高度繁榮、工業自動化蓬勃發展的今天，市場的變化、技術的更替都無時無刻不在影響著工業自動化向前發展的方向。

工業自動化作為一個多元、復雜的領域，涵蓋的范圍廣闊、市場延續繼承性強、技術發展比較迅速，并呈現出了鮮明的多元化集成的特點，已經逐漸從以邏輯控制為主的制造業發展到需要復雜回路調節的連續過程工業，關乎國計民生的各個行業都已經應用到了基于PLC的控制方案、DCS控制系統，以及基于集成架構的混合控制系統等先進自動化技術。傳統自動化行業中也不斷的應用到了現代信息技術和通訊技術的最新研究成果，從而滿足不斷變化的客戶需要。

由于應用行業極為廣泛，工業自動化市場還難以走向完全標準化的特殊階段，因此行業也未出現單一或幾個力量“一統天下”的局面。目前，工業自動化服務供應領域是一個由自動化系統服務商、各種從事自動化工程或機器制造的系統集成商、行業設計院以及自動化產品代理商共同組成的舞臺，他們在整個的價值鏈體系中各自發揮其不可替代的作用。

自動化服務商主要由以下三類企業組成：

（1）行業上游產品制造商，以施耐德、ABB、西門子、三菱等為代表，這類企業不僅向市場提供自動化產品，也在深度介入為行業提供自動化系統解決方案；

（2）行業下游客戶，這類企業一般為大型企業集團下屬的工程公司，由于在集團項目建設中積累了豐富的項目經驗，因此在發展中也形成了對外甚至跨行業提供系統解決方案的能力；

（3）行業中游服務商，這些企業一般了解完整的自動化產品線，同時在某些領域積累了形成自身技術特色的自動化系統解決方案能力。

行業發展趨勢

（1）集成化

集成化一方面是指新一代的工業自動化系統技術，是集多種學科、多種技術，如光機電技術、信息技術、系統控制技術、人工智能等之大成，另一方面是指現代的工業自動化系統是企業生產控制、經營、管理的集成，把“自動化孤島”式的單機系統、分散單元和功能軟件集成為一個綜合大系統，它不僅包括現場控制，而且還有營銷決策、原料供應、生產計劃、工藝監督等內容，這種集成已從單項局部集成向多項綜合集成發展，從而可以提高企業的整體效益?，F場總線智能儀表和開放式系統是綜合自動化中最有效的裝備。計算機集成綜合自動化系統（CIMS、CIPS）是工業自動化的高級組織形式和發展方向。

（2）數字化

隨著控制計算機通信和網絡等技術的發展，信息交換溝通的領域正在迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控制和管理的各個層次，從工段、車間、工廠、企業到世界各地的市場。90年代發展起來的現場總線廣泛用于過程自動化和制造自動化等領域的現場設備互連通信網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎溝通了現場設備之間及其與更高控制管理層之間的聯系?，F場總線技術的推廣應用，因特網技術、企業內聯網外聯網技術與工業自動化技術的緊密結合，使未來的工業自動化系統向開放型網絡式綜合控制與管理系統發展。

（3）智能化

智能化包括機器智能化和腦力勞動自動化兩個方面。一方面，工業自動化儀表、設備和系統采用現代科學技術手段（人工智能、機器人、知識工程、神經元網絡、智能體、全能體等）使機器或系統具有人的某些智能，另一方面，采用智能系統替代或擴展人的腦力勞動，實現腦力勞動自動化。

新一代的工業自動化是智能自動化。近年來，工業自動化儀表正從模擬儀表走向數字化儀表，繼而借助微處理器，專用集成電路（ASIC）、軟件、現場總線、人工神經元等技術走向智能化，基于現場總線的智能儀表不再是傳統儀表那樣的硬件實體，而是基于現場總線的硬件、軟件的結合體。

隨之，工業自動化系統產業將逐步向智能產品轉化，原來的儀表研究和制造部門將淘汰陳舊低檔的產品，不斷研制和更新智能化程度越來越高的整機、部件和模塊，如推出多品種多規格的智能工控機、智能調節器、智能傳感器和智能執行機構、智能低壓電器等。智能控制技術與DCS、CIMS等的結合以及工業智能機器人等技術的推廣應用將使工業自動化系統躍升到一個更高水平。

行業內的主要企業

（1）工業自動化、數字化綜合服務在工業自動化服務領域，自動化產品通過服務商進行銷售是產品流通的重要形式，且該模式已較為成熟。服務商以其所擁有的專業物流網絡系統和相應的技術支持成為工業自動化產品產業鏈中不可或缺的環節。

（2）運動控制產品制造

全球工業自動化自20世紀40年代工業大生產開始發展至今，市場規模不斷增長，經過激烈的市場競爭，目前形成了以西門子、施耐德、ABB、三菱等為代表的跨國企業主導全球工業自動化市場的格局。我國工業自動化產業起步較晚，相對而言，核心技術和品牌積累仍有較大提升的空間，以西門子、施耐德、ABB、三菱為代表的外資品牌仍然占據市場最大的份額，國產品牌今年發展迅速，市場份額也在快速擴大。國內同行業公司的基本情況如下：

自動化設備應用范圍廣，市場需求規模大

從自動化設備應用的行業廣度分析，任何需要提升生產效率的現代制造業都需要使用自動化控制技術和裝備，包括汽車制造、工程機械、石油化工、冶金、物流倉儲、醫藥制造、消費電子、半導體產業等。從自動化設備應用的深度分析，隨著我國經濟的不斷發展，終端消費者需求多樣化，以及對產品品質、定制化的需求不斷提升，這對制造廠商生產環節、工藝難度和制造水平的要求都在提升，而傳統人工操作的誤差及安全性風險導致制造業廠商對自動化生產需求強烈。我國制造業要縮小與發達國家的差距，需要在大批量生產技術基礎上，不斷向訂制化、智能化、集成化方向發展，采用從生產加工到檢測包裝的全程自動化控制技術，從而保證了產品的質量，提高了生產效率。因此，在我國制造產業升級的大背景下，我國工業自動化和智慧化發展勢不可擋。

人口紅利逐步消失帶動了制造業對自動化設備的需求

近年來，隨著人口紅利的逐步消失，我國的勞動力成本洼地效應逐漸減弱。“用工荒”問題困擾著越來越多的制造業企業，加上日益上漲的勞動力成本的影響，制造業產業升級的壓力與日俱增，自動化設備的廣泛使用也成為制造業的必然趨勢。市場對工業自動化需求的增長，有效促進了行業主體加快創新步伐，增強市場競爭力，從而帶動了行業的蓬勃發展。

實現工業自動化設備國產替代的趨勢促進行業發展

我國工業自動化起步較晚，早期產品的可靠性與國際知名公司仍存在較大差異。但經過多年的發展，我國自動化行業廠商的技術水平和產品質量都在不斷提高并持續縮小與國外品牌的差距，并借助國內制造業產業升級帶來機遇，加快了對國外品牌的替代速度，國內廠商的市場份額持續擴大。近幾年，國際貿易摩擦地加劇，對我國相關領域內核心部件的“自主、安全、可控”提出了迫切需求，進一步推動了自動化設備的國產替代趨勢，為工業自動化設備實現進口替代提供了良好的市場機遇。

原材料的價格變動

審核編輯：湯梓紅