全文字数：2503字，精读时间：5分钟
引流文段：
本文援引于报告《2021年中国工控自动化行业概览》，首发于头豹科技创新网（www.leadleo.com）。
头豹科技创新网内容覆盖全行业、深入垂直领域，行业报告每日更新；政策图录、数据工具助您轻松了解市场动态；智能关键词轻松搜索，直奔行业热点内容。
诚挚欢迎各界精英交流合作，头豹承接行业研究、市场调研、产业规划、企业研究、商业计划、战略规划等业务，您可发送邮件或来电咨询。
客服邮箱：CS@leadleo.com 咨询热线：400-072-5588
自动化推动传统行业变革
2021年3月，楼板从陕西西咸新区秦汉新城陕西建工新型建材有限公司（以下简称陕西建工）自动化生产线上制造完成，被运往附近的秦兴佳苑安置小区建设现场；墙板安装机器人、钢筋绑扎机器人等建筑机器人，站立在西咸新区沣西新城三一西安产业园数字工厂内，未来它们将代替人力，推动传统建筑业实现变革。
站在装配式建筑产业发展的风口上，西咸新区乘势发展。截至2021年3月，西咸新区已推广装配式建筑约278万平方米，三一集团、陕投远大、中天建工、凝远新材料等装配式建筑龙头企业纷纷入驻2021年1月27日，在位于西咸新区秦汉新城的陕西建工生产车间内，墙板、楼板、梁、楼梯等构件，通过4条自动化流水线被成批生产出来。这些预制构件经过标准生产和严格检测，质量远高于现场浇筑，精度达到毫米级。5公里外的秦兴佳苑安置小区项目，正是应用了这些构件，整体装配率达到63%。该项目中广泛应用装配式建筑，节能效果可达70%，节水约50%，劳动效率提高300%以上，扬尘、噪声明显减少，现场建筑垃圾排放基本为零。
工控自动化是指以自动化的方式实现工业控制
工控自动化自20世纪初萌芽，已有百年以上历史。1935年前工控自动化起初应用于调整风车磨盘间隙，随后作为伺服系统前身发动力辅助器应用于船只。世界进入“电气时代”后，继电器和闭环分析相继诞生。这一阶段的工控自动化偏向于定性分析，系统可靠性和安全性低，对外部工程师依赖程度高。
1935-1950年，美国电话电报公司发明通信系统，建设者铸铁公司创造出控制理论，福克斯波罗公司生产出可用于反馈回路控制的比例积分控制器，工业控制系统模拟方法随“框图”概念而诞生，第二次世界大战期间，各国家着力解决军事中的控制问题，促使工业控制理论和技术蓬勃发展。
1951-2014年，离散式控制系统和网络技术飞速发展。2015年后，人工智能与机器学习理论发展促使新技术诞生，分布式智能生产系统可满足生产自动化以外的需求，实现制造业降本增效，促使工业4.0落地。
工控自动化由三个层次构成
工控自动化包括控制层、驱动层和执行层三个层次，驱动层将控制层与执行层连接起来，控制层发出指令后最终传导至执行层的步进与伺服系统。
控制层中，针对工业生产的可编程逻辑控制器（PLC）是自动化机械控制核心，按I/O点数分为小（256点以下）、中（256-2,048点）及大型（2,048点以上）。集散控制系统（DCS）是流程工业的大脑，由输入输出模块、通信模块、控制器及人机界面组成，用于实现生产过程的数据采集、控制及监视功能。通用运动控制器可满足复杂运动控制需求，其优势下游包括工业机器人、半导体、激光设备等，高端市场由泰道和翠欧占据，中资品牌发力追赶。
驱动层中，变频器可改变交流电机工作电压频率和幅度，从而平滑控制电机速度及转矩，具有节能、调速和保护功能，2019年中国变频器市场规模为242亿元。
执行层中，步进电机可按驱动器发出的指令脉冲（脉冲个数控制角度位移量、脉冲频率控制转速和加速度）工作，具备经济性和实用性，结构简单。伺服系统集材料、电子、控制、通讯等技术于一体，是实现工业自动化精密制造和柔性制造的核心技术，可实现对速度精确、快速、稳定的控制。
PLC是自动化机械控制的核心
PLC是针对工业生产的可编程逻辑控制器，也是自动化机械控制的核心，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。
PLC通过输入接口与输出接口控制各类机械或生产过程，PLC内部电源可驱动按钮开关、行程开关、继电器触点和传感器，CPU与输入接口、存储器和输出接口相连，PLC接受可外部编程器的编程指令。
中国PLC市场规模约百亿，呈现稳步增长态势，由于下游应用领域存在周期性，PLC市场规模亦随之波动。中国PLC市场中OEM和项目型需求各自占比约50%，其中项目型市场包括冶金、汽车、轨道交通、市政等领域，与宏观经济环境的关联度高；OEM市场包括纺织、机械和机床等，亦具有周期性。
随中国制造业的持续复苏和转型升级的加快，工业自动化水平将持续提升，PLC在工业生产中的应用愈发广泛，预计PLC市场规模将持续增长。
深度见解：国产替代助力制造强国
工控自动化产业链包括控制层、驱动层和执行层。控制层中PLC与通用运动控制器市场集中度较高，DCS市场集中度稍低，PLC市场国产化率最低，通用运动控制器市场国产化率最高，但中高端市场份额尚被国际厂商占据；驱动层主要组成是变频器，欧美系低压变频器在中国市场占主导地位，而中国厂商在技术工艺、产品设计及资金实力方面，均与国际品牌存在差距，国产化率有待提高；执行层中步进系统集中度和国产化率均高于伺服系统，中国伺服系统厂商在整体性能和可靠性上与国际厂商仍存在差距，伺服系统有精度、性能、矩频和过载等优势，但价格高昂，适用于高端场景，而步进系统的免维护优势和低价适用于高需求量的廉价场景。
工信部、国务院、发改委和财政部颁布多项政策，加快推进传统制造业的智能转型，鼓励支持工业企业向智能、安全、绿色方向发展，利好工控自动化行业发展。
工控自动化起源于解决生产中的实际问题，经二战后蓬勃发展，结合新理论及技术，可实现制造业降本增效。未来国产化率不断提高，工控自动化助力制造业，制造强国愿景有望早日实现。
重点关注企业
通过深度研究中国工控自动化行业内优质企业，头豹建议重点关注雷赛智能[002979]、中控技术[688777]、汇川技术[300124]。
推荐阅读
回顾系列丨头豹研究院发布《中国工业自动化2019回顾，2020展望》/“承压前行”，坚定智造信心，中国自动化2020可期
头豹研究院发布《2019年中国DCS（分布式控制系统）行业概览》/“DCS系统：工业互联网平台化的必经之路
朋友圈引流文案
工业自动化可推动传统行业变革，是制造强国的必由之路。头豹建议重点关注雷赛智能[002979]、中控技术[688777]、汇川技术[300124]。
