工业自动化水平大幅提升。进入21世纪以来,以人工智能、机器人技术、电子信息技术等为代表的第四次工业革命进一步整合机械和电子系统,工业自动化水平进一步提升,与之相应的工业自动化设备需求也不断增长。据IHS统计,2019年全球工业自动化设备市场规模达到2,147亿美元,同比增长1.1%。随着行业的快速发展,市场的竞争也越发激烈,目前以西门子、ABB、松下、安川为代表的跨国巨头主导着全球工业自动化市场,其凭借技术先进、功能齐全的产品,拥有庞大的客户群和较高的市场知名度。
我国工业自动化是伴随着改革开放起步的,从发展路径上看,大部分企业是在引进成套设备和各种工业自动化系统的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用;也有一部分企业通过引进国外技术,与外商合作合资生产工控自动化产品。经过多年的技术积累和应用实践,我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展。2019年,我国工业自动化产品+服务市场规模达到1,865亿元,同比增长1.9%。伴随供给侧改革进入后周期,预计2020年之后市场需求将逐步回调企稳,2022年市场规模将达到2,087亿元。
控制大功率负载以及在没有机械连接的情况下为实现由近端输入轴同步控制远端输出轴并跟踪电信号的目的,*早应用于军事需求,例如军事船舶的自动驾驶、火炮的控制发射以及飞船与导弹的制导。后来,伺服技术被逐步应用于民用工业,如自动机床、针式打印机等,但由于其存在发热大、不易维修等缺点,应用范围受到了极大的限制。
随着电机技术、电力电子技术、微电子技术、控制技术和计算机技术的快速发展,西门子代理商四川总代理交流伺服驱动技术日益成熟,性能和成本更具优势的交流伺服系统在国外得到快速发展,应用领域不断拓展。在行业发展期间涌现出松下、安川、三菱、西门子等知名品牌,并经过数十年积累逐步成为伺服系统市场的领先企业。
我国伺服系统起步较晚,*初也是用于国防**,自2000年以后随着国内中高端制造业不断发展,各行各业在生产制造活动中越来越多地需要使用伺服系统来实现产品制造高质量和高精度的目的,这一需求促使国内伺服系统市场快速增长。国内厂商纷纷开始民用伺服系统的研发,通过引进、消化吸收国际先进技术等举措,国内厂商自主研发的伺服系统开始进入快速发展阶段,国产伺服系统产品质量和技术水平不断提升,并逐渐在****中取得一定的份额。
根据中国工控网《中国通用运动控制市场研究报告(2020)》,2019年我国伺服系统市场规模达到96亿元,国产品牌市场占有率为40.0%。我国伺服产品真正普及应用仅有十几年,尚处于成长阶段,未来随着工业机器人行业的深化、工业自动化程度的进一步提升和智能制造的深入推进,伺服系统市场将会出现新一轮爆发式增长,尤其伴随
变频器在不断满足功能和性能需求的同时,还要不断满足操作习惯需求、机械设备安装简便和空间节省需求、多台自动化设备融合兼容需求等一系列个性化的需求。通用变频器的结构和特征无法全面满足新的个性需求。所以符合机械结构,方便操作,减少多台自动化设备组合不兼容问题的定制机型开始在细分机型种类中获得客户的认可和青睐。如起重机械专用变频器、电梯控制专用变频器、空调专用变频器等。这些行业定制化变频器不但可以提供适应性更好的控制策略,而且能降低设备的综合成本。
③ 系统集成
为满足客户生产现场自动化设备的各类驱动需求,变频器需要有多台变频器联动、多段速电机并行驱动、兼容多种类型电机驱动的集成能力,而且变频器、控制系统、电气件、执行系统等这些需要灵活集成在一起,形成系统解决方案。系统集成可以精简控制系统,降低成本,减少数据冗余,多控制单元并行高效运行,具备可扩展性,满足客户长期发展需要。
此外伴随5G通讯速度提升,物联网系统发展和广泛应用。通过互联网和云平台进行远程遥控监视,实现多台变频器按工艺程序联动,形成*优化的变频器综合管理控制系统,实现无人工厂。
④ 节能低噪
国家一直提倡绿色节能,同时实施一系列举措来督促企业开展节能环保升级。变频调速可以使得异步电机在满足工业要求下以*节能的转速运行。另外高效节能的同步电机、同步磁阻电机等新型高效电机的运行离不开变频器的驱动。变频器驱动永磁同步电机节能降耗非常可观,事实也证明了变频驱动的节能降耗效果。随着变频器向高端大功率节能应用领域的渗透,未来对变频器降低噪音、减少谐波对电网或其他电气设备的干扰的要求进一步提高。
(2)伺服系统技术发展趋势
《中国制造2025》是在新的国际国内环境下,我国政府立足于国际产业变革大势,作出的全面提升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。《中国制造2025》第一阶段目标指明:西门子代理商四川总代理制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。伺服系统作为智能制造的核心部件,总体来看伺服系统技术未来主要趋势如下:
① 高性能化
快速响应、精准定位是伺服系统核心竞争力,各大伺服系统厂家都在提升电机控制算法和编码器精度上不遗余力,随着芯片运算能力的提升,电机控制算法的优化,编码器技术的升级,伺服系统性能也在稳步提升。
② 集成化
集成化有“控制+驱动”一体化和“驱动+电机”一体化等形式。“控制+驱动”一体化:随着多核芯片能力的提升,将伺服驱动、运动控制一体化集成在底层嵌入式系统当中,可极大地降低系统集成复杂性、成本与体积。“驱动+电机”一体化:通过总线控制,节省了系统布线及空间,有效提高系统可靠性及降低系统成本。
③ 总线化
仪器仪表理论、计算机和信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术。工业自动化控制一般指工业自动化控制系统,简称为工控,是利用工业自动化技术对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工业自动化技术工具的总称。
工控系统发展历时悠久,近几年来随着现代信息网络技术的加速渗透,行业技术革新显著加快。20世纪80年代以来,工业自动化开始进入快速发展阶段,为适应工件的多品种和小批量生产,工业自动化向集成化、网络化、柔性化方向发展,其中计算机集成制造系统(CIMS)和柔性制造系统(FMS)为该阶段的主要应用成果。工控产品功能及形态多样。工业控制是指通过运用计算机技术、微电子技术、电气手段,综合电子电气、机械、软件等部件,使生产与制造过程更加自动化、精准化,并实现可控性及可视性。工控产品可以分为控制类、运动控制类、驱动类、软件类、反馈元件及过程仪表类、工业元件类、执行机构类七个类别,包括HMI、PLC等近20类产品。
有望成为下个增长点,根据《2021年中国自动化市场白皮书》数据显示,2021年我国工业自动化控制市场规模为2530亿元,同比增长22%,远超此前预期,2020年以来的疫情影响下,国内工业企业纷纷加大了自动化、信息化的投资力度,工业自动化市场增长强劲,以物联网、工业互联网平台为代表的新一代信息技术在工业领域加速落地,技术的成熟以及投资强度的降低进一步释放了工业自动化行业增长的动力,预计未来我国工业自动化控制产品市场规模将保持较高的增速,到2022年将有望达到3085亿元。工业自动化控制系统主要是由计算机、通信网络和各种传动设备组成,是一种运用仪器仪表、控制理论和计算机技术,根据工业生产要求完成既定操作,从而达到增加产量、降低消耗、西门子代理商四川总代理提高质量等目的综合性技术。在自动化控制系统中,必须要对所有涉及到生产调节的仪器都进行精准的参数设置,以确保其在生产中能够充分发挥职能作用,确保生产顺利进行。中国工业自动化控制行业发展起步相对较晚,西门子、ABB、霍尼韦尔等****的企业在****上具有更大的竞争优势。国内企业方面,汇川技术、国电南自、信捷电气等生产企业具有一定的优势,同时国内还出现了一大批****,服务能力较强的系统集成与服务商。