VIS視覺檢測系統產業深度調研及未來發展現狀趨勢

SCADA：重點在于數據采集與監控處理SCADA:（SupervisoryControlAndDataAcquisition，監測控制和數據采集系統），是以計算機為基礎的實時分布式系統，可對現場設備進行遠程控制和監控，并為安全生產、調度、管理、優化和故障診斷提供依據。SCADA系統的設計用來收集現場信息，將這些信息傳輸到計算機系統，并且用圖像或文本的形式顯示這些信息。SCADA系統重點突出數據采集和監控處理。SCADA系統集成了數據采集系統、數據傳輸系統和HMI軟件，以提供集中的監視和控制，以便進行過程的輸入和輸出。可以應用于電力、冶金、石油、化工、燃氣、鐵路等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。SCADA系統主要由監控中心、通訊系統和數據采集系統三部分組成。上位機與下位機由通訊系統連接，上位機定位監控中心，主要負責監控，下位機主要由PLC、RTU、現場儀表、現場人機界面等組成，主要負責控制。2021年全球SCADA市場規模約90億美元。根據ISA數據預測，2021年全球SCADA市場規模為92億美元，預計到2026年將達到132億美元，年復合年增長率7．6%增長。2020年中國SCADA市場規模約124億。根據頭豹研究院數據，中國SCADA市場規模從2014年的77．1億元穩步上升至2018年的100．2億元，年復合增長率為6．8%，未來隨著工業技術與信息技術深度融合，信息化逐漸帶動工業化，SCADA應用普及度將繼續提升，預計未來五年，中國SCADA行業的發展增速將提升至12．0%，到2023年，中國SCADA行業市場規模有望達到176．6億元。前三大應用場景為電力、市政與石油天然氣。從應用占比來看，電力行業式SCADA系統應用占比最大的領域，占比達到30．5%，其次是市政、石油天然氣，分別占比25．3%、16．6%。過程控制行業未來發展趨勢（一）過程控制行業產品形態從單一系統向整體解決方案轉變傳統模式下，工業自動化行業內自動控制系統與自動檢測系統相對獨立，自動檢測系統提供商專注于提供專業的檢測設備，自動控制系統提供商專注于對各類設備進行系統集成和控制。隨著全球工業和制造業正向著一體化、數字化和智能化的方向發展，對檢測、控制設備等均出現更精細化、專業化的要求，對自動化的需求上也將從單一系統轉向整體解決方案。面對下游行業對于自動化產品的需求，過程控制企業在設備生產和發展上更加關注下游行業的生產場景，由原有的僅提供專業檢測設備或控制集成服務逐步轉變為提供檢測、控制一體的解決方案。（二）過程控制行業趨勢日趨明顯相較于歐美、日本等國家，我國過程控制產業起步較晚，國外知名廠商占據國內市場的主要份額。近年來，我國本土工業自動化品牌快速發展。相較于國外企業，本土企業在服務和產品價格上具備明顯優勢。服務方面，本土企業貼近下游用戶，對客戶的需求和現狀有充分了解，能夠快速響應客戶需求，提供全面且有保障的后期服務；價格方面，國內品牌具備成本優勢，更加適合國內中小企業快速發展的節奏，滿足其低成本自動化改造需求。根據工控網統計，我國2016-2020年工業自動化行業本土品牌市場份額也由2016年的35．2%提升至2020年的40．8%，本土企業市占率增幅明顯。目前，我國過程控制行業仍有廣闊的空間，未來隨著國內廠商技術的不斷成熟與發展，行業內趨勢不斷強化。過程控制行業未來發展趨勢傳統模式下，工業自動化行業內自動控制系統與自動檢測系統相對獨立，自動檢測系統提供商專注于提供專業的檢測設備，自動控制系統提供商專注于對各類設備進行系統集成和控制。隨著全球工業和制造業正向著一體化、數字化和智能化的方向發展，對檢測、控制設備等均出現更精細化、專業化的要求，對自動化的需求上也將從單一系統轉向整體解決方案。面對下游行業對于自動化產品的需求，過程控制企業在設備生產和發展上更加關注下游行業的生產場景，由原有的僅提供專業檢測設備或控制集成服務逐步轉變為提供檢測、控制一體的解決方案。DCS：是流程工業控制系統的核心DCS（DistributedControlSystem，集散控制系統）是以微處理器為基礎，采用分散控制、集中顯示、分而自治、綜合協調的設計原則的新一代儀表控制系統。DCS采用集中監控的方式協調本地控制器以執行整個生產過程，將各個分站進行數據交流和整合，完成滿足客戶需求的控制。DCS是流程工業控制系統的核心，它采用控制分散、管理集中的設計思想，采用多層分級、合作自治的結構形式，主要應用于基于物理和化學變化生產、加工過程屬于連續系統的流程工業領域。DCS由輸入輸出模塊、通信模塊、控制器和人機界面組成，用于實現對生產過程的數據采集、控制和監視功能。DCS主要由三站一線組成：工程師站、操作員站、現場控制站、系統網絡。工程師站對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網絡接點。操作員站處理一切與運行操作有關的人機界面功能的網絡節點。現場控制站是DCS的核心，對現場I/O處理并實現直接數字控制（DDC）功能的網絡節點。系統網絡是連接系統各個站的橋梁，由于DCS是由各種不同功能的站組成的，這些站之間必須實現有效的數據傳輸，以實現系統總體的功能。2020年全球DCS市場規模約169億美元。根據ReportLinker數據顯示，2020年全球DCS市場規模約為169億美元，預計到2027年全球DCS市場規模將達到215億美元，年復合增速約為3．5%。2020年中國DCS市場規模約87億人民幣。根據睿工業數據，2019年度國內DCS市場規模為87．4億元，同比增長7．2%。2020年受到新冠疫情影響，項目建設有所延緩，預計DCS市場或將出現下滑。但隨著工業復制化持續提升，DCS的運用將逐步開始向高端、大型、聯合控制和注重后續維護的方向發展，預計DCS市場仍會保持5-6%的平均年增長率。DCS應用行業眾多，化工、石化和電力是最大領域。從下游應用行業來看，化工、石化和電力三大行業占據80．7%的市場。2019年化工行業依然為第一大市場，規模達到32．3億元，同比增長17．4%；石化行業規模達到17億元，同比增長14．3%；電力行業規模為21．3億元，同比下降4．6%。中控技術市占率近三成，位列行業第一。本土品牌：以中控技術、和利時為主，市場份額分別分別占比27%與15%；外資品牌：主要以歐美系的艾默生、霍尼韋爾、西門子、ABB，和日系品牌橫河電機為主，市場份額分別占比16%、10%、6%、7%、6%；化工領域主要以中控技術、和利時、霍尼韋爾、橫河電機為主；電力領域主要以ABB、艾默生、和利時、西門子為主；石化領域主要以中控技術、霍尼韋爾、艾默生、橫河電機為主。過程控制行業基本概念過程控制在工業領域是指以厚度、水分、成分、溫度和壓力等工藝參數作為被控變量的自動控制，是計算機及時地采集檢測數據，經過算法得出最佳值迅速地對控制對象進行自動控制和自動調節，也被稱為實時控制。過程控制是保持生產穩定、降低消耗及成本、提高生產質量的重要手段。PLC：工控系統中的重要底層控制部件PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）是一種以微處理器為基礎，集合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術的數字運算操作電子系統，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程，可以將控制指令隨時載入內存進行儲存與執行。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，將其存入PLC的用戶程序存儲器，運行時按存儲程序的內容逐條執行，以完成工藝流程要求的操作。PLC于上世紀60年代末研制出應用于汽車制造業，PLC是從摸仿原繼電器控制原理發展起來的，70年代的PLC只有開關量邏輯控制，所以被命名為可編程邏輯控制器。PLC具有適用范圍廣、可靠性高、編程簡單、使用方便等特點。PLC主要由CPU結構、存儲器、I/O單元、電源模塊、外部設備接口等部分組成。大中型PLC主要用于項目型市場，小型PLC應用于OEM市場。國內大中型PLC主要應用于項目型市場，產品的安全性、可靠性、穩定性和網絡通信能力要求比較高，如汽車、冶金、電力、化工、建材等；小型PLC主要應用于OEM市場，如紡織機械、包裝機械、起重機械、食品機械等器械設備。中國PLC市場主要由外資品牌主導。歐美品牌主要以西門子、羅克韋爾、施耐德、GE為代表。西門子在中國市場占而有率44%，占據領先的市場地位，其大型、中型、小型PLC產品的可靠性、穩定性等性能較為良好，在大型、中型PLC市場中具有較強競爭優勢，羅克韋爾排名第四，市占率為5%，但是其在大型PLC產品是絕對的龍頭；日韓品牌主要以三菱、歐姆龍、LG為代表。主要依靠較高的性價比和渠道優勢占據一定的市場份額，其中以三菱和歐姆龍為代表的日本PLC在小型控制系統等細分領域中應用較多；本土品牌市占率僅11%，主要以信捷電氣、匯川技術、麥格米特、和利時為代表，市場規模相對較小，目前本土品牌主要以提供小型PLC產品為主。過程控制行業發展概況過程控制在工業領域是指以厚度、水分、成分、溫度和壓力等工藝參數作為被控變量的自動控制，是計算機及時地采集檢測數據，經過算法得出最佳值迅速地對控制對象進行自動控制和自動調節，也被稱為實時控制。過程控制是保持生產穩定、降低消耗及成本、提高生產質量的重要手段。依據具體職能和組成的不同，過程控制技術可分為自動檢測系統、自動控制系統、自動保護系統和自動操縱系統四類。（一）自動檢測系統行業發展概況自動檢測系統是指自動連續地對面密度、厚度、灰分、水分等各種工藝變量進行測量，并在上位機中對測量結果進行分析輸出，為實現自動化控制提供輸入信息。根據測量原理的不同，自動檢測系統可以分為射線式、激光式、微波式、超聲波式等。目前，片材在線自動檢測主要是片材的厚度/面密度/水分或其它成分含量的在線檢測，如厚度（面密度）國際同行通用的檢測方式主要是射線測厚、激光反射測厚、紅外測厚等，水分的主要檢測方式主要是紅外檢測和微波檢測；其他成分檢測主要是射線檢測或紅外檢測。當前片材生產過程中在線實時、非接觸高精度檢測要求日益提升，射線檢測、激光檢測、紅外檢測、微波檢測在檢測場景中仍是行業內重點發展的檢測技術，且隨著涂覆、復合等深加工新材料應用場景增多，射線類面密度檢測技術性能明顯優于其他檢測手段，具有廣闊的市場空間。（二）自動控制系統行業發展概況自動控制系統是指利用自動控制儀表及裝置，對生產過程中某些重要的工藝變量進行自動調節，使它們在受到外界干擾影響偏離正常狀態后，能夠自動地重新回復到規定的范圍之內，從而保證生產的正常進行。按控制原理的不同，自動控制系統分為開環控制系統和閉環控制系統，在開環控制系統中，系統輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差；閉環控制系統是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統進行控制，可獲得比較好的控制性能。智能制造需要強大的工業自動化作為支撐。過程控制是工業自動化的重要分支，廣泛應用于新能源電池、薄膜、造紙、無紡布及衛材、醫藥和食品等過程工業領域。隨著人們物質生活水平的提高以及市場競爭的日益激烈，過程工業產品的質量和功能也向更高的層次發展，為滿足優質、高產、低消耗等要求，過程控制已經成為現代過程工業不可或缺的重要組成部分。我國智能制造尚處于起步階段，過程控制作為智能制造在過程工業領域實現的根基，其應用水平將直接影響未來智能制造在過程工業的發展。工控系統主要包括PLC、DCS和SCADA三大類工業控制系統（ICS，Industrialcontrolsystem）是各式各樣控制系統類型的總稱，是由各種自動化控制組件以及對實時數據進行采集、監測的過程控制組件，共同構成的確保工業基礎設施自動化運行、過程控制與監控的業務流程管控系統。工業軟件分為嵌入式軟件（工業通信、汽車電子等）、研發設計類（CAX、PLM等）、生產制造類（MES、DCS等）、信息管理類（ERP、CRM等）。而生產制造類軟件主要包括：生產控制類（PLC/DCS/SCADA）和制造執行類（MES）。工業控制系統涵蓋了多種類型的控制系統，包括數據采集與監控系統（SCADA）、分布式控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）。在ISA-95企業管理系統與控制系統集成的五層系統中，PLC屬于Level1，而DCS屬于Level1和Level2，而SCADA則屬于Level2。DCS與SCADA是一種控制系統，PLC只是一種控制裝置。在工業自動化和控制系統的結構中，PLC作為重要的底層控制部件，通常應用在SCADA和DCS系統中，用于實現工業設備的具體操作與工藝控制，PLC控制系統重要的基礎。DCS與SCADA側重點不同。SCADA側重于各子系統數據監測，SCADA主要用于控制點分散，比如天然氣的長輸管道、電力調度系統等等。DCS側重于分散控制，也兼具了SCADA的功能。基本上，在一些生產企業會包含3種系統，SCADA作為生產管理級上位監控，DCS實現復雜控制，而PLC實現單機及簡單控制。自動檢測系統基本結構分析根據所檢測參數的不同，自動檢測系統可分為質量檢測、水分檢測、密度檢測、成分檢測、壓力檢測、流量檢測、溫度檢測、物位檢測等不同系統；根據測量原理的不同，自動檢測系統可以分為射線式、激光式、微波式、超聲波式、壓電式等。自動控制系統是指利用一些自動控制儀表及裝置，對生產過程中某些重要的工藝變量進行自動調節，使它們在受到外界干擾影響偏離正常狀態后，能夠自動地重新回復到規定的范圍之內，從而保證生產的正常進行。基本的自動控制系統由控制器、執行器和被控對象組成。被控對象是指生產過程中被控制的工藝設備、裝置或流程。自動控制系統的信息輸出端為自動檢測系統所提供的參數測量值，控制器作為控制中樞，在接收參數測量值后，根據測量值和設定值的差距，計算出操縱量（又稱控制量）并傳輸至執行器。執行器根據操縱量對被控對象進行控制和調整，保證生產過程的穩定高效。按控制原理的不同，自動控制系統分為開環控制系統和閉環控制系統，在開環控制系統中，系統輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較