浅析工控自动化行业的现行状况

1、定义

工业控制机（工控机）是计算机技术和自动控制技术结合的产物，是实现工业生产自动化、优质、高产、低能耗，以提高经济效益的主要技术手段。

2、工控机的种类

工控机系统产品一般可分成下列几类：

可编程序控制器（PLC）：按功能及规模可分为大型PLC（输入输出点数＞1024），中型PLC（输入输出点数256～1024）及小型PLC（输入输出点数＜256点）。

分布式控制系统（DCS）：又称集散控制系统，按功能及规模亦可分为多级分层分布式控制系统、中小型分布式控制系统、两级分布式控制系统。

工业PC机：能适合工业恶劣环境的PC机，配有各种过程输入输出接口板组成工控机。近年又出现了PCI总线工控机。

嵌入式计算机及OEM产品，包括PID调节器及控制器

机电设备数控系统（CNC，FMS，CAM）

现场总线控制系统（FCS）

3、工控机发展综述

1983年工业控制计算机被列入国家计算机系列型谱及发展规划。1989年机电部受国务院电子振兴领导小组办公室委托，完成对全国工业控制计算机机型优选，共选出包括工业控制微机系统、但（多）回路调节器、可编程控制器和工业控制功能模块四个种类21个优选机型。1990年国家计委、机电部、化工部、建材局联合组织完成了首次全国工业炉窑控制系统的优选。共选出工业锅炉、水泥机立窑和小氮肥三种炉窑21套获奖的控制系统。目前我国工业控制计算机（包括工业控制计算机系统、分散型工业控制计算机系统、工业控制功能模块系列、自动测试系统和数控、程控五大系列）技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工控机行业已经形成。

我国工控机系统的发展道路，大多是在引进成套设备的同时，也相继引进了各种工控机系统，并开始自己设计控制系统和装置，然后进行消化吸收，进行二次开发和应用。也有一些厂家引进国外技术，与外商合作合资组装生产国外产品，并逐步实现国产化。

据电子部微型机信息网估计，目前我国工控机市场规模为95~127亿元，其中PLC的规模是15~17亿元，DCS系统规模15~20亿元，工业PC机及板卡25~30亿元，嵌入式计算机（含控制器）15~20亿元，机电设备数控系统35~45亿元。据报道，工控机生产厂家中，生产PLC的占30.43%，DCS占17.39，FCS占8.7%，工业PC机占21.74%，其他（自动化仪表、模块）占21.74%。

4、各种主要产品（PLCDCSIPCFCSRTU）的市场情况

4.1. PLC

PLC国内外市场概况

由于计算机网络技术和集成电路的迅速发展，PLC向小型化、微型化和高速化发展。在应用中，PLC可与上位机联网，也可下挂PLC，组成分布式控制系统。PLC已广泛应用于冶金、电力、石油、化工、建材、机械、轻工、食品、市政、交通和军工等行业。

据美国FROST&SULLIVA公司的报告，全球PLC从1993年的39亿美元上升到2000年的76亿美元，由占工控机市场的46%上升到50%。

1995年国内市场销售PLC约为6.6万套，其中国产1.6万套，约为4800万人民币，进口约5万套，约有7000万美元；1996年国内市场销售约为9万套，其中进口8万套，总计约合人民币15亿元。专家估计，2000年PLC的国内市场销售达到15~20万套，约25~35亿元，其中进口占90%左右。上述数据表明：我国PLC市场几乎被国外产品占领，国内PLC产品的市场占有率不足10%。（以上PLC统计数据包括小型PLC）

据专家估计，国内PLC产品的年增长率为12%，以满足石油、化工、电力、市政等行业技改的需要，到2005年全国PLC需求量将达到25万套左右，约人民币35~45亿元。

PLC产品的主要生产厂家

目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多个品种。主要的国外生产厂家包括Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE、富士、日立、光洋等等。据电子部98年调查结果表明，国内应用Siemens产品的用户占20.8%，Modicon占14%左右，A-B14%左右，OMRON14%占14左右，三菱8.3%，GE6.25%，富士4.2%；其他（日立、光洋等）4%。

目前，我国的PLC生产有一定的发展，小型PLC的有些品种已批量生产，中型PLC已有产品，大型PLC也开始研制，合资企业得到发展，有的产品不仅供应国内市场，而且还有出口。国内PLC形成产品化生产的企业约30多家，年产量超过1000台的不到10家。主要有苏州机床电器厂、上海香岛机电制造有限公司、机械部北京机械工业自动化所、江苏嘉华实业有限公司、苏州电子计算机厂、杭州机床电器厂、辽宁无线电二厂等。国内产品的市场占有率不到10%。

从以上数据可知，国内PLC产品仍以国外产品为主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品为主。

技术发展趋势

开放式的设计和网络成为主流；PLC技术正与PC技术融合；系统控制向分散发展；容错系统；小型化、智能化。

4.2 DCS市场

DCS国内外市场概况

据美国FROST$SULLIVA公司的报告，全球DCS的销售额由93年的26.4亿美元降到2000年的21.3亿美元，由占工控机市场份额的31%降为27%。主要的生产厂家集中在美、日、德等国。

1996年国内DCS的市场销售15~20亿元人民币，其中国产（约100套）约占5%，据专家估计，2000年国内DCS系统销售规模达到30~35亿元人民币。

DCS国内外主要生产厂家

DCS主要生产厂家集中在美、日、德等国。如美国HONEYWELL的TDC3000MICRO

TDC3000，TDC3000X等；FOXBORO的I/AS；WESTING

HOUSE的WDPF；WAILEY的NETWORK90、INFI90；日本横河的CENTUM、CS；YEWPACK的MARK

II；德国SIEMENS的TELEPERM；ABB公司的MOD300、SIPAOS200等等。

国内由于我国传统产业改造和新建工程对DCS的急需，我国八十年代引进了几百套DCS，主要应用于石化、冶金、电力、化肥等企业，我国工业自动化仪表行业同时从国外引进技术，与外商合资组装生产国外DCS，并逐步实现国产化，如上海福克斯波罗、西安横河、北京贝利、四川仪表总厂等。同时，我国机械部重庆和上海自动化仪表所开发的DJK-7500，航空航天部的友力-2000、电子部六所的HS1000和HS2000、北京康拓的KT6000、浙大SUPERCON、杭州万盛公司的FB-2000等。目前，我国的小型DCS系统已投入工业生产，大中型系统已在国家大型石化、冶金、电力等行业的百多个工程中推广应用。

据电子部98年的调查表明：我国用户中采用HYNEYWELL的用户占22.5%；北京和利时占17.5%；西安横河占12.5%；北京贝利占10%，SIEMENS占7.55；WESTING

HOUSE占5%；三菱、日立等公司各占2.5%。调查表明：采用国产DCS产品占有一定的市场份额，将近50%。

国外主要DCS厂商及DCS性能表

BaileyINF90 ABBMOD300 FoxboroIA HoneywellTDC3000 RosemontDETAV YEW1000-XL

年生产量 80套 70套 80套 100套 50套 75套

年生产能力 150套 100套 150套 200套 150套 150套

系统结构 模件 综合系统 分布网 分布网 综合系统 分布网

回路数 128－400 块结构 8－120 16－32 8－16

模拟I/O点 1224 无限 640 72/站 80

数字I/O点 1224 无限 1280 96/站 250

系统回路数 128－400 无限16点/块 无限 3840 256

冗余系统 是 是 是 是 可选 是

操作站数 250 不固定资产 无限 10 不固定 5

点数/站 30000 》5000 无限 23000 不限 6000

趋势显示点 1500－3000 每区36 所有点 所有点 所有点 32×8

报警点 有 有 有 有 有 100

组显示 240 有 400/区 200/区 480

通讯冗余 有 有 有 有 有 有

通讯速度兆波特 10 2 10 5 1 1

通讯长度KM 2-4 1.6 2 1 15

批量控制 有 有 有 有 有 有

算法数 200 25500 80 72 30标准 30

用户语言 C. basic 有 Fortran P.B 高级语言 有 有

先进控制 有 有 有 有 有 有

通用数据库 是 是 是 是 分布式

诊断功能 有 有 有 有 有 有

模拟图 120-1000 无固定 无限 无限 100/CRT 80

与PLC接 可 可 可 可 可 可

DCS的主要发展趋势

向综合方向发展：由于标准化数据通信线路和通信网络的发展，将各种单（多）回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统，以满足工厂自动化要求，并适应开放化的大趋势。

向智能化发展：由于数据库系统、推理技能等的发展，尤其是知识库系统和专家系统的应用，人工智能会在DCS各级实现。

工业PC化：由于IPC组成DCS成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已经很普遍。

专业化：DCS为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解各个专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电站DCS、变电站DCS等等。

4.3 工业PC机市场

国内外市场概况

据美国FROST&SULLIVA公司的报告，全球工业PC机市场销售额从1997年的10.2亿美元上升到13.7亿美元，由占工控机市场份额的12%降为9%。

国内自92年以来，工业PC机市场极为活跃。据电子部微电子于计算机研究中心统计，全国工业PC机的OEM产品海关统计进口95年为21亿元人民币，96年为27亿元，2000年接近40亿元。

主要生产厂家

国外的生产厂家主要由***研华、美国INTEL、IBM、SIEMENS等等。

国内的主要生产厂家有北京康拓工业电脑公司、北京四通工控、北京联想工控、北京画院自动化系统公司、北京工控计算机厂、北京宏拓工控、北京长城工控、北工大、北大方正、上海康泰克电子技术公司、华北工控、和利时自动化工程公司、中国航天工业总公司骊山公司等等。

据电子部98年调查表明：我国工业PC机市场以海外产品如***研华、美国INTEL为主，但国内产品也占有一定的市场份额。

现场总线控制系统市场

现场总线控制技术给控制系统体系结构带来一场革命，将有FCS代替传统的DCS。国家在“九五”期间为了加快现场总线技术在我国的发展，支持成立了“中国机电一体化技术应用协会现场总线专业委员会”和“中国仪器仪表协会现场总线专业委员会”以推进行业工作，同时在重庆、西安、上海三大生产基地进行技术改造，重点放在智能化仪表和现场总线技术的开发和工程化上，补充和完善工艺设备、开发装置和测试装置、建立智能化仪表和开发自动化系统的生产基地，形成适度规模经济。集中力量联合攻关解决基础产品和基型产品等50个品种和必要的支撑软件的开发。重点开发压力、差压变送器系列、温度变送器系列、流量仪表系列、执行器和阀门定位器系列等100个以上的品种。北京康拓科技开发总公司采用兼有数字－模拟特性的HART协议，研制开发了ITT智能温度变送器。利用ITT智能温度变送器和其他HATT产品组成HART现场总线网络。

4.4 RTU产品

RTU的应用情况

RTU产品主要应用电力行业的电网调度SCADA系统、变电站自动化控制，油田的自动化、输油输气管网监控系统，城市供水、供气管网监控系统。以电力行业的使用量最大。

主要的生产厂家

国外厂家包括GE

Harris的D10/D20/D25/D200；费希尔-罗斯蒙特（F-RSOEMOUNT）的ROC产品系列包括ROC-300系列通用RTU（199l年推出）有ROC306，ROC312，ROC3；另外SIEMENS、ABB、MOTOROLA等公司也开发自己的RTU产品，但他们的产品主要为自己公司的SCADA系统提供服务。

国内厂家包括：电力行业的东方电子、南瑞集团、山东积成等等；石油行业的北京安控、江苏华盛等公司。