應用領(lǐng)域拓展和檢測精度提高，檢測設(shè)備需求旺盛

應用領(lǐng)域拓展和檢測精度提高，檢測設(shè)備需求旺盛在工業(yè)自動化中，特別是連續(xù)生產(chǎn)過程的自動化中，檢測系統(tǒng)是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具之一。自動檢測系統(tǒng)通過對過程參數(shù)的準確檢測，可以及時準確地反映工藝設(shè)備的運行工況，為操作人員提供必要的操作依據(jù)，為自動控制系統(tǒng)提供必要的信號，是過程控制中重要的前端系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化的應用領(lǐng)域不斷拓展和工業(yè)生產(chǎn)過程中對于檢測精細度的要求不斷提升，工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)對于檢測設(shè)備的需求日益旺盛。根據(jù)GrandViewResearch數(shù)據(jù)，2020年全球自動檢測設(shè)備規(guī)模已達到68．7億美元。未來在全球工業(yè)自動化不斷發(fā)展的驅(qū)動下，市場規(guī)模仍將保持持續(xù)增長。射線檢測技術(shù)、激光檢測技術(shù)和微波檢測技術(shù)等作為無損檢測技術(shù)，應用范圍廣泛。射線檢測設(shè)備方面，工業(yè)檢測設(shè)備利用射線特質(zhì)，在不影響、不損害被檢對象使用性能的前提下，檢測物料的缺陷和不均勻性、判斷其狀態(tài)。檢測手段的非破壞性、檢測結(jié)果的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的可視化特性，避免了取樣試驗以點帶面的局限性、彌補了人工感官檢查的不足，使檢查結(jié)果更具真實性、科學性，被廣泛應用到工業(yè)品成分檢測和內(nèi)部缺陷等。隨著檢測精度要求提升和下游應用場景的不斷增加，射線檢測需求將保持快速增長。激光檢測設(shè)備方面，激光廣泛應用于儀器與傳感器領(lǐng)域、材料加工與光刻領(lǐng)域、通信與光存儲領(lǐng)域、科研領(lǐng)域等。激光檢測設(shè)備應用的是激光傳感器，根據(jù)MordorIntelligence數(shù)據(jù)，2020年全球激光傳感器市場規(guī)模達到9．89億美元。MordorIntelligence預計未來全球激光傳感器市場規(guī)模將以9．61%的年復合增長率持續(xù)增長，2026年將達到17億美元。微波檢測設(shè)備方面，微波對非金屬復合材料具有較好的穿透性，多用于檢測塑料、陶瓷、玻璃、橡膠、木材以及各種復合材料等，如檢測紙張/無紡布中的水分、膠接結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)件中的分層、金屬加工工件表面粗糙度、裂紋等，應用場景廣泛，市場需求量較大。過程控制產(chǎn)業(yè)鏈分析順序控制是指按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序，各個執(zhí)行機構(gòu)自動地有秩序地進行操作，如物料輸送中搬運機械手的運動控制、包裝生產(chǎn)線的控制、交通信號燈的控制等，控制程序較簡單。相較于順序控制，過程控制被控對象的被控參數(shù)的影響因素較多，且往往相互影響，控制邏輯復雜、難度大。工控系統(tǒng)主要包括PLC、DCS和SCADA三大類工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS，Industrialcontrolsystem）是各式各樣控制系統(tǒng)類型的總稱，是由各種自動化控制組件以及對實時數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測的過程控制組件，共同構(gòu)成的確保工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施自動化運行、過程控制與監(jiān)控的業(yè)務流程管控系統(tǒng)。工業(yè)軟件分為嵌入式軟件（工業(yè)通信、汽車電子等）、研發(fā)設(shè)計類（CAX、PLM等）、生產(chǎn)制造類（MES、DCS等）、信息管理類（ERP、CRM等）。而生產(chǎn)制造類軟件主要包括：生產(chǎn)控制類（PLC/DCS/SCADA）和制造執(zhí)行類（MES）。工業(yè)控制系統(tǒng)涵蓋了多種類型的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）。在ISA-95企業(yè)管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成的五層系統(tǒng)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(tǒng)，PLC只是一種控制裝置。在工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，PLC作為重要的底層控制部件，通常應用在SCADA和DCS系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的具體操作與工藝控制，PLC控制系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)。DCS與SCADA側(cè)重點不同。SCADA側(cè)重于各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測，SCADA主要用于控制點分散，比如天然氣的長輸管道、電力調(diào)度系統(tǒng)等等。DCS側(cè)重于分散控制，也兼具了SCADA的功能。基本上，在一些生產(chǎn)企業(yè)會包含3種系統(tǒng)，SCADA作為生產(chǎn)管理級上位監(jiān)控，DCS實現(xiàn)復雜控制，而PLC實現(xiàn)單機及簡單控制。過程控制行業(yè)基本概念過程控制在工業(yè)領(lǐng)域是指以厚度、水分、成分、溫度和壓力等工藝參數(shù)作為被控變量的自動控制，是計算機及時地采集檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)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(diào)節(jié)，也被稱為實時控制。過程控制是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗及成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量的重要手段。過程控制行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀應用領(lǐng)域拓展和檢測精度提高，檢測設(shè)備需求旺盛：在工業(yè)自動化中，特別是連續(xù)生產(chǎn)過程的自動化中，檢測系統(tǒng)是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具之一。自動檢測系統(tǒng)通過對過程參數(shù)的準確檢測，可以及時準確地反映工藝設(shè)備的運行工況，為操作人員提供必要的操作依據(jù)，為自動控制系統(tǒng)提供必要的信號，是過程控制中重要的前端系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化的應用領(lǐng)域不斷拓展和工業(yè)生產(chǎn)過程中對于檢測精細度的要求不斷提升，工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)對于檢測設(shè)備的需求日益旺盛。2020年全球自動檢測設(shè)備規(guī)模已達到68．7億美元。未來在全球工業(yè)自動化不斷發(fā)展的驅(qū)動下，市場規(guī)模仍將保持持續(xù)增長。從細分領(lǐng)域角度，項目投資方在線檢測產(chǎn)品主要涉及自動檢測設(shè)備中的射線檢測設(shè)備、激光檢測設(shè)備和微波檢測設(shè)備。射線檢測技術(shù)、激光檢測技術(shù)和微波檢測技術(shù)等作為無損檢測技術(shù)，應用范圍廣泛。射線檢測設(shè)備方面，工業(yè)檢測設(shè)備利用射線特質(zhì)，在不影響、不損害被檢對象使用性能的前提下，檢測物料的缺陷和不均勻性、判斷其狀態(tài)。檢測手段的非破壞性、檢測結(jié)果的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的可視化特性，避免了取樣試驗以點帶面的局限性、彌補了人工感官檢查的不足，使檢查結(jié)果更具真實性、科學性，被廣泛應用到醫(yī)療CT檢查、工業(yè)品成分檢測和內(nèi)部缺陷等。隨著檢測精度要求提升和下游應用場景的不斷增加，射線檢測需求將保持快速增長。激光檢測設(shè)備方面，激光廣泛應用于儀器與傳感器領(lǐng)域、材料加工與光刻領(lǐng)域、通信與光存儲領(lǐng)域、科研與醫(yī)療與美容領(lǐng)域、顯示與打印領(lǐng)域。激光檢測設(shè)備應用的是激光傳感器，根據(jù)中金企信國際咨詢統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全球激光傳感器市場規(guī)模達到9．89億美元。專家預計未來全球激光傳感器市場規(guī)模將以9．61%的年復合增長率持續(xù)增長，2026年將達到17億美元。微波檢測設(shè)備方面，微波對非金屬復合材料具有較好的穿透性，多用于檢測塑料、陶瓷、玻璃、橡膠、木材以及各種復合材料等，如檢測紙張/無紡布中的水分、膠接結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)件中的分層、金屬加工工件表面粗糙度、裂紋等，應用場景廣泛，市場需求量較大。工業(yè)生產(chǎn)過程日趨復雜，工業(yè)控制系統(tǒng)前景廣闊：工業(yè)控制系統(tǒng)包括監(jiān)控控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及分布式控制系統(tǒng)和使用可編程邏輯控制器控制本地化過程的小型控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)也屬于工業(yè)控制系統(tǒng)范疇。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的迅速提高與生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴大，工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谧詣涌刂葡到y(tǒng)的要求不斷提升，對于工業(yè)自動控制系統(tǒng)的需求日益旺盛。根據(jù)中金企信國際咨詢統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年我國工業(yè)控制系統(tǒng)市場規(guī)模為105．6億美元。2020年受新冠疫情影響，預計市場規(guī)模有所下降。未來隨著工業(yè)自動化技術(shù)在我國各工業(yè)領(lǐng)域的普及和疫情恢復，我國工業(yè)控制市場規(guī)模將穩(wěn)步提升，預計2027年我國工業(yè)控制系統(tǒng)市場規(guī)模將達到151．6億美元。SCADA：重點在于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控處理SCADA:（SupervisoryControlAndDataAcquisition，監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），是以計算機為基礎(chǔ)的實時分布式系統(tǒng)，可對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程控制和監(jiān)控，并為安全生產(chǎn)、調(diào)度、管理、優(yōu)化和故障診斷提供依據(jù)。SCADA系統(tǒng)的設(shè)計用來收集現(xiàn)場信息，將這些信息傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)，并且用圖像或文本的形式顯示這些信息。SCADA系統(tǒng)重點突出數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控處理。SCADA系統(tǒng)集成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和HMI軟件，以提供集中的監(jiān)視和控制，以便進行過程的輸入和輸出?？梢詰糜陔娏?、冶金、石油、化工、燃氣、鐵路等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通訊系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分組成。上位機與下位機由通訊系統(tǒng)連接，上位機定位監(jiān)控中心，主要負責監(jiān)控，下位機主要由PLC、RTU、現(xiàn)場儀表、現(xiàn)場人機界面等組成，主要負責控制。2021年全球SCADA市場規(guī)模約90億美元。根據(jù)ISA數(shù)據(jù)預測，2021年全球SCADA市場規(guī)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(guī)模約124億。根據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，中國SCADA市場規(guī)模從2014年的77．1億元穩(wěn)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(yè)技術(shù)與信息技術(shù)深度融合，信息化逐漸帶動工業(yè)化，SCADA應用普及度將繼續(xù)提升，預計未來五年，中國SCADA行業(yè)的發(fā)展增速將提升至12．0%，到2023年，中國SCADA行業(yè)市場規(guī)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(yè)式SCADA系統(tǒng)應用占比最大的領(lǐng)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(yè)未來發(fā)展趨勢傳統(tǒng)模式下，工業(yè)自動化行業(yè)內(nèi)自動控制系統(tǒng)與自動檢測系統(tǒng)相對獨立，自動檢測系統(tǒng)提供商專注于提供專業(yè)的檢測設(shè)備，自動控制系統(tǒng)提供商專注于對各類設(shè)備進行系統(tǒng)集成和控制。隨著全球工業(yè)和制造業(yè)正向著一體化、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，對檢測、控制設(shè)備等均出現(xiàn)更精細化、專業(yè)化的要求，對自動化的需求上也將從單一系統(tǒng)轉(zhuǎn)向整體解決方案。面對下游行業(yè)對于自動化產(chǎn)品的需求，過程控制企業(yè)在設(shè)備生產(chǎn)和發(fā)展上更加關(guān)注下游行業(yè)的生產(chǎn)場景，由原有的僅提供專業(yè)檢測設(shè)備或控制集成服務逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁z測、控制一體的解決方案。過程裝備與控制工程的發(fā)展現(xiàn)狀及社會作用為適應行業(yè)需求，過程裝備與控制工程專業(yè)培養(yǎng)的學生需要有牢靠的裝備機械研發(fā)、控制工程以及其它的基礎(chǔ)理論知識。過程裝備與控制工程專業(yè)旨在培養(yǎng)機械師，而不是工程師。只有一個具有對理論知識的應用、設(shè)計、開發(fā)、制造、創(chuàng)新等綜合能力的機械師，才能在如今的過控行業(yè)里站穩(wěn)腳跟。中國現(xiàn)階段的支柱產(chǎn)業(yè)含有裝備制造、石油化工、有色金屬、汽車船舶制造和鋼鐵產(chǎn)業(yè)，而過程裝備與控制工程在這些產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用無論對于儀器的研究，還是故障設(shè)備診斷和流體的技術(shù)控制都是極為重要的。同時，在21世紀的今天，新能源與動力開發(fā)是現(xiàn)代研究的一大重點，而過程裝備與控制專業(yè)也早已滲入到航空、航天、原子能等領(lǐng)域，過程裝備與控制工程專業(yè)的高素質(zhì)人才便在其中發(fā)揮著重要作用。從專業(yè)的建立到發(fā)展，為國家各產(chǎn)業(yè)的建設(shè)提供了強勁的綜合能力支持和開發(fā)潛力。隨著我國平均科學技術(shù)的提高，過控專業(yè)技術(shù)研究活力高漲，在工、礦、企業(yè)等制造業(yè)的發(fā)展上起到了強勁的促進作用?？傊^程裝備與控制工程是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的基點，是國家支柱產(chǎn)業(yè)的學科基礎(chǔ)，是衡量一個國家工業(yè)、制造業(yè)發(fā)展的標志。PLC：工控系統(tǒng)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(chǔ)，集合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程，可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進行儲存與執(zhí)行。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)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(nèi)容逐條執(zhí)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(yè)，PLC是從摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，70年代的PLC只有開關(guān)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(jié)構(gòu)、存儲器、I/O單元、電源模塊、外部設(shè)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(nèi)大中型PLC主要應用于項目型市場，產(chǎn)品的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和網(wǎng)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(shè)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(jù)領(lǐng)先的市場地位，其大型、中型、小型PLC產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)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(yōu)勢，羅克韋爾排名第四，市占率為5%，但是其在大型PLC產(chǎn)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(yōu)勢占據(jù)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(tǒng)等細分領(lǐng)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(shù)、麥格米特、和利時為代表，市場規(guī)模相對較小，目前本土品牌主要以提供小型PLC產(chǎn)品為主。過程裝備與控制工程的發(fā)展趨勢過程裝備與控制工程在工業(yè)等不同領(lǐng)域中的地位表現(xiàn)越來越重要，國家加大了對人才的培養(yǎng)力度，在人才的培養(yǎng)中，對理論知識的掌握程度要求較高，技術(shù)人員對知識必須扎實、熟練的掌握。所謂控制工程，就是實現(xiàn)對設(shè)備或者儀器的高效率控制，逐步實現(xiàn)自動化與智能化，實現(xiàn)生產(chǎn)制造能力的不斷提高。隨著時代的發(fā)展，人們對智能化的依賴程度逐漸加大。只有對不同的產(chǎn)業(yè)進行高效的控制，才能實現(xiàn)設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)，同時，保證生產(chǎn)質(zhì)量。不同國家、不同地區(qū)的企業(yè)可能管理理念有所不同，生產(chǎn)模式各異、技術(shù)水平參差不齊，但是都需要對現(xiàn)代化設(shè)備