2022年工业控制行业产业细分及市场现状分析 工控系统主要包括PLC、DCS和SCADA三大类公司

发表时间:2023-05-25 16:18
  1. 一、工控系统主要包括PLC、DCS和SCADA三大类


工业控制系统(ICS,Industrialcontrolsystem)是各式各样控制系统类型的总称,是由各种自动化控制组件以及对实时数据进行采集、监测的过程控制组件,共同构成的确保工业基础设施自动化运行、过程控制与监控的业务流程管控系统。工业软件分为嵌入式软件(工业通信、汽车电子等)、研发设计类(CAX、PLM等)、生产制造类(MES、DCS等)、信息管理类(ERP、CRM等)。而生产制造类软件主要包括:生产控制类(PLC/DCS/SCADA)和制造执行类(MES)。

工业控制系统涵盖了多种类型的控制系统,包括数据采集与监控系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)。在ISA-95企业管理系统与控制系统集成的五层系统中,PLC属于Level1,而DCS属于Level1和Level2,而SCADA则属于Level2。


DCS与SCADA是一种控制“系统”,PLC只是一种控制“装置”。在工业自动化和控制系统的结构中,PLC作为重要的底层控制部件,通常应用在SCADA和DCS系统中,用于实现工业设备的具体操作与工艺控制,PLC控制系统重要的基础。DCS与SCADA侧重点不同。SCADA侧重于各子系统数据监测,SCADA主要用于控制点分散,比如天然气的长输管道、电力调度系统等等。DCS侧重于分散控制,也兼具了SCADA的功能。基本上,在一些生产企业会包含3种系统,SCADA作为生产管理级上位监控,DCS实现复杂控制,而PLC实现单机及简单控制。


二、PLC:工控系统中的重要底层控制部件

PLC(ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)是一种以微处理器为基础,集合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术的数字运算操作电子系统,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,可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。


用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,将其存入PLC的用户程序存储器,运行时按存储程序的内容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。PLC于上世纪60年代末研制出应用于汽车制造业,PLC是从摸仿原继电器控制原理发展起来的,70年代的PLC只有开关量逻辑控制,所以被命名为可编程逻辑控制器。PLC具有适用范围广、可靠性高、编程简单、使用方便等特点。PLC主要由CPU结构、存储器、I/O单元、电源模块、外部设备接口等部分组成。


大中型PLC主要用于项目型市场,小型PLC应用于OEM市场。国内大中型PLC主要应用于项目型市场,产品的安全性、可靠性、稳定性和网络通信能力要求比较高,如汽车、冶金、电力、化工、建材等;小型PLC主要应用于OEM市场,如纺织机械、包装机械、起重机械、食品机械等器械设备。


中国PLC市场主要由外资品牌主导。欧美品牌主要以西门子、罗克韦尔、施耐德、GE为代表。西门子在中国市场占而有率44%,占据领先的市场地位,其大型、中型、小型PLC产品的可靠性、稳定性等性能较为良好,在大型、中型PLC市场中具有较强竞争优势,罗克韦尔排名第四,市占率为5%,但是其在大型PLC产品是绝对的龙头;日韩品牌主要以三菱、欧姆龙、LG为代表。主要依靠较高的性价比和渠道优势占据一定的市场份额,其中以三菱和欧姆龙为代表的日本PLC在小型控制系统等细分领域中应用较多;本土品牌市占率仅11%,主要以信捷电气、汇川技术、麦格米特、和利时为代表,市场规模相对较小,目前本土品牌主要以提供小型PLC产品为主。(报告来源:未来智库)


三、DCS:是流程工业控制系统的核心


DCS(DistributedControlSystem,集散控制系统)是以微处理器为基础,采用分散控制、集中显示、分而自治、综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。


DCS采用集中监控的方式协调本地控制器以执行整个生产过程,将各个分站进行数据交流和整合,完成满足客户需求的控制。DCS是流程工业控制系统的核心,它采用控制分散、管理集中的设计思想,采用多层分级、合作自治的结构形式,主要应用于基于物理和化学变化生产、加工过程属于连续系统的流程工业领域。


DCS由输入输出模块、通信模块、控制器和人机界面组成,用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能。DCS主要由三站一线组成:工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络。工程师站对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。现场控制站是DCS的核心,对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC)功能的网络节点。系统网络是连接系统各个站的桥梁,由于DCS是由各种不同功能的站组成的,这些站之间必须实现有效的数据传输,以实现系统总体的功能。


2020年全球DCS市场规模约169亿美元。根据ReportLinker数据显示,2020年全球DCS市场规模约为169亿美元,预计到2027年全球DCS市场规模将达到215亿美元,年复合增速约为3.5%。2020年中国DCS市场规模约87亿人民币。根据睿工业数据,2019年度国内DCS市场规模为87.4亿元,同比增长7.2%。2020年受到新冠疫情影响,项目建设有所延缓,预计DCS市场或将出现下滑。


但随着工业复制化持续提升,DCS的运用将逐步开始向高端、大型、联合控制和注重后续维护的方向发展,预计DCS市场仍会保持5-6%的平均年增长率。DCS应用行业众多,化工、石化和电力是最大领域。从下游应用行业来看,化工、石化和电力三大行业占据80.7%的市场。2019年化工行业依然为第一大市场,规模达到32.3亿元,同比增长17.4%;石化行业规模达到17亿元,同比增长14.3%;电力行业规模为21.3亿元,同比下降4.6%。

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中控技术市占率近三成,位列行业第一。本土品牌:以中控技术、和利时为主,市场份额分别分别占比27%与15%;外资品牌:主要以欧美系的艾默生、霍尼韦尔、西门子、ABB,和日系品牌横河电机为主,市场份额分别占比16%、10%、6%、7%、6%;化工领域主要以中控技术、和利时、霍尼韦尔、横河电机为主;电力领域主要以ABB、艾默生、和利时、西门子为主;石化领域主要以中控技术、霍尼韦尔、艾默生、横河电机为主。


四、SCADA:重点在于数据采集与监控处理


SCADA:(SupervisoryControlAndDataAcquisition,监测控制和数据采集系统),是以计算机为基础的实时分布式系统,可对现场设备进行远程控制和监控,并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供依据。


SCADA系统的设计用来收集现场信息,将这些信息传输到计算机系统,并且用图像或文本的形式显示这些信息。SCADA系统重点突出数据采集和监控处理。SCADA系统集成了数据采集系统、数据传输系统和HMI软件,以提供集中的监视和控制,以便进行过程的输入和输出。可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。SCADA系统主要由监控中心、通讯系统和数据采集系统三部分组成。上位机与下位机由通讯系统连接,上位机定位监控中心,主要负责监控,下位机主要由PLC、RTU、现场仪表、现场人机界面等组成,主要负责控制。


2021年全球SCADA市场规模约90亿美元。根据ISA数据预测,2021年全球SCADA市场规模为92亿美元,预计到2026年将达到132亿美元,年复合年增长率7.6%增长。2020年中国SCADA市场规模约124亿。


根据头豹研究院数据,中国SCADA市场规模从2014年的77.1亿元稳步上升至2018年的100.2亿元,年复合增长率为6.8%,未来随着工业技术与信息技术深度融合,信息化逐渐带动工业化,SCADA应用普及度将继续提升,预计未来五年,中国SCADA行业的发展增速将提升至12.0%,到2023年,中国SCADA行业市场规模有望达到176.6亿元。前三大应用场景为电力、市政与石油天然气。从应用占比来看,电力行业式SCADA系统应用占比最大的领域,占比达到30.5%,其次是市政、石油天然气,分别占比25.3%、16.6%。



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