工业自动化控制行业驱动智能制造的核心力量
1、工业自动化控制行业简介
工业自动化技术是融合控制理论、仪器仪表理论、计算机与信息技术的综合技术,精准检测、稳健控制工业生产流程,进行高效优化、合理调度、科学管理与明智决策,以实现增产、提质、降耗、安全生产等目标。
工业自动化控制系统是智能制造装备的关键部分,对发展先进制造技术,推动工业向自动化、数字化、网络化、智能化迈进意义重大,也是产业结构优化升级的关键。其广泛应用于机床、风电、纺织等众多行业的生产设备。
智能制造装备是智能制造的基础,发展它是智能制造领域重点任务。新一代信息技术、智能技术、自动化控制等前沿制造技术与制造装备融合产生的智能制造,是工业自动化体系重要环节。在工控产品里,人机界面(HMI)、可编程逻辑控制器(PLC)、伺服系统等都是智能制造装备核心产品,在智能制造生态中作用关键。
2、工业自动化控制行业发展概况
随着计算机、通讯、微电子、电力电子、新材料等技术不断更新、升级,工业自动化技术也得到快速发展。
全球工业自动化发展三个阶段

资料来源:普华有策
我国工业自动化始于改革开放初期,80年代引进相关技术,随改革开放加速发展,尤其2000年加入WTO后,因出口增长及制造业需求,应用愈发广泛,推动了制造业发展。
但我国制造业与世界先进水平相比,在自主创新、资源利用、产业结构、信息化、质量效益等方面差距显著,且面临劳动力成本上升、产能利用率与产品附加值低、消费需求多样等挑战,构建以智能制造为重点的新型制造体系、强化工业基础能力迫在眉睫。
2008年金融危机后,发达国家推行“再工业化”,发展中国家也积极布局参与全球产业分工,我国制造业面临“双向挤压”。
在此背景下,国务院围绕制造强国目标,明确以促进制造业创新发展为主题,提质增效为中心,信息技术与制造业融合为主线,推进智能制造为主攻方向,发展智能装备与产品,突破智能核心装置;改造传统产业,试点建设智能工厂/数字化车间,加快新技术装备应用,推动企业生产从自动化向数字化、智能化转变,培育新型生产方式,提升企业智能化水平。
(1)人机界面简介及发展概况
人机界面作为人与机器交互的关键终端设备,在工业自动化控制系统中占据着不可或缺的功能单元地位,其涵盖的主要类型包括文本显示器、触摸屏以及平板电脑。人机界面由硬件与软件这两大部分构成,其中软件的开发占据核心地位。
在早期,工业自动化控制系统的人机交互主要依赖大量的开关按钮与二次仪表,操作人员需要在较大范围内开展监视与操作工作。自20世纪80年代起,伴随计算机应用技术的逐步普及,为便利操作人员对机器设备的运行控制、对工艺参数进行记录与分析,以及让操作人员能够及时知悉设备的具体运作状况,强化对生产信息和设备信息的全面且直观的监控,人机界面顺势而生。基于计算机的人机界面开始取代传统控制面板,并逐步在各工业现场得到应用。自20世纪90年代后期起,随着嵌入式计算机技术的发展,基于嵌入式技术的人机界面逐步替代传统工业计算机,成为机器设备的主要配置。
我国针对人机界面的自主研发工作始于21世纪初,历经近二十载的持续发展,主要生产企业在产品性能、功能完善度以及运行稳定性等方面均实现了显著提升。当前,我国人机界面生产企业整体展现出良好的发展态势,诸如信捷电气等国产人机界面生产企业在我国人机界面市场已占据了一定份额。
全球HMI行业市场竞争格局情况(单位:%)

资料来源:普华有策
(2)伺服系统简介及发展概况
伺服系统以位置、速度、转矩为控制量,能动态跟踪目标变化实现自动化控制,融合多领域技术,是工业自动化精密与柔性制造的核心。随相关技术及电机制造工艺进步,其发展迅速,广泛用于多行业。
伺服系统发展历经液压、气动到电气阶段,电气伺服依电机类型分直流和交流系统。50年代直流伺服电机产品化应用,但存在机械结构复杂、维护量大问题。70年代末到80年代初,集成电路和交流可变速驱动技术使交流伺服成主导。80年代起,永磁材料发展推动永磁交流伺服技术进步,计算机和数字技术又提升了交流伺服系统性能。
伺服系统是高端、智能制造装备自动控制的核心部件,可提升设备加工速度与精度,赋予设备灵活生产能力,通过改变控制指令和参数满足不同产品生产需求,减少人工操作不确定性,在装备制造行业应用广泛。低压伺服系统用于移动工业机器人等领域,近年因机器人行业对电池供电和系统安全性要求提升,成为主流发展趋势。
(3)智能制造系统解决方案简介及发展概况
随着用户数字化改造工作的持续深入推进,系统解决方案历经从实现单项、局部改善向综合、集成优化的逐步演进。在这一演进进程中,用户对诸如先进过程控制系统、调度优化系统、制造执行系统等生产过程控制系统产生了显著增长的需求;并且,伴随用户在互联互通领域积极开展探索实践,有力地推动了工业物联网、工业云平台、工业大数据等智能制造系统解决方案市场迈向较快发展轨道。
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