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世界工控技术市场的现状和未来 《计算机世界》报社 工控机是计算机技术与自动控制技术结合的产物，不仅是计算机的重要门类，而且是实现工业生产自动化，优质、高产、低耗，提高工业企业经济效益的重要技术手段。发展工控机对实现工业现代化、促进产业信息化和振兴经济有重要意义，调查工控机的市场对发展工控机和改造传统产业以及促进两个根本转变都有很大意义。 为了解和反映当前我国工控机市场的生产和应用现状并对未来发展做出相应预测，本报委托原电子部微型机信息网采用函调走访相结合的抽样调查方法，向工控机的研制单位和生产厂家进行了调查。 一、 样本分布情况 1.地区分布 抽样调查的单位涉及全国17个省市及自治区(如图1)。 图1 地区分布 2.行业分布 图2 行业分布 3.性质分布 调查的工控机生产厂家中，国外生产厂家(含分销商、代理商)占37.5％；国内生产厂家占50％；台湾地区占12.5％。 二、定义及分类 1定义 工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具(包括自动测量仪表、控制装置)的总称。但这里所指的工控机系统主要指计算机控制系统，即用于工业控制的计算机系统设备（包括软件、硬件设备），不包括传感器、检测仪表和执行机构。 2分类 工控机系统产品一般可分成下列几类： 1 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）。 2 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。 3 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。 4 嵌入式计算机及OEM产品,包括PID调节器及控制器 5 机电设备数控系统（CNC，FMS，CAM） 6 现场总线控制系统（FCS） 三、国外市场概况 美国Frost＆Sulliva公司的报告指出：2000年PLC销售额为76亿美元，占工业控制机系统市场的50％；DCS为41亿美元;占27％；工业PC机21.3亿美元;占14％；PID调节器为13.7亿美元;占9％。根据该报告，PLC在工业控制机系统市场中仍占主要地位，并将继续保持上升的势头。 1. 可编程序控制器（PLC） 目前，全世界约有PLC生产厂家约200家，生产300多个品种。全球PLC发运件数预计1998年为1456万件，1999年为1620万件，2000年达1778万件。 在1995年发运的PLC中，按最终用户分：汽车占23％，粮食加工占16.4％；化学/制药占14.6％；金属/矿山占11.5％；纸浆/造纸占11.3％；其它占23.6％。 2. 分布式控制系统（DCS） 1997年销售额为45亿美元。主要生产厂家集中在美、日、德等国，如美国Honeywell、Foxboro、Westing House、Bailey；日本横河、日立、山武霍纳威尔；德国Siemens及ABB公司、EURO公司等。 3. 工业PC机 工业PC机是在个人计算机（PC机）的基础上，经过改进并配上相应的工业用软件而成。目前世界上有数百个厂家在生产和推广。由于工业PC机具有良好的开放性，能降低控制系统的成本，且具备良好的安全性、灵活性和可联网性，并简化了维护和培训，因此发展很快。 COMPACT PCI工控机 作为工业PC机中的一个大类，其特点为外部紧固，耐冲击和振动； 具有容错式工业标准电源；高可靠性，高性能； 具有带电插拔能力；前端走线方式； 开放式架构，具有升级扩展功能。 4. PID调节器 自80年代以来，PID调节器与PLC的梯形逻辑并行处理；到80年代末，通用的PID回路已成为标准功能，如A－B、MODICON、SIEMENS等公司的PLC也都具有PID回路功能，有的是PID模块，有的是软件功能块，由PLC本身的微处理器执行。1996年的PID调节器市场可达11.5亿美元。 5. 现场总线控制系统（FCS） 80年代起出现了智能化的现场仪表，可以对量程和零点进行远方设定，具有仪表工作状态自诊断功能，能进行多参数测量和对环境影响的自动补偿等，它们要求与上层系统实现数字通信，在市场对现场仪表智能化以及全数字化控制系统的需求驱动下产生了高级网络──现场总线技术。 智能化现场仪表的迅速发展，促进了现场总线标准的制订。不同国家、不同厂商纷纷组成集团发表各自的现场总线标准，主要有HART（可寻址远程传感器数据通路）、ProfiBUS（过程现场总线）、CAN（控制局域网络）、LonWork（局部操作网络）以及ISPFIP和SP50等。1994年9月成立了FF（FieldBUS Fundation）组织，国际上著名的仪表公司都参加了该组织，并与IEC在现场总线标准的技术问题上取得了一致意见。 据FF的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它是计算机技术、通信技术和控制技术高度综合与集成的产物，是FCS的核心。目前，全世界用于工业网络的总线系统已安装的节点数超过1165万个节点。 四、国内市场发展现状分析 1．总体市场规模 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。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、程控装置五大系列）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，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；也有的是引进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。 目前我国工控机市场规模为95～127亿元人民币，其中工业PC机及板卡25～30亿元；嵌入式计算机（含控制器）15～20亿元；PLC规模是15～17亿元；DCS系统15～20亿元；数控系统15～20亿元；进口机电设备配套控制设备约20亿元。 本次调查中，生产PLC的厂家占30.43％；生产工业PC机的占21.74％；生产DCS的占17.39％；FCS占8.7％；其它(自动化仪表、模块)为21.74％。 2．可编程序控制器(PLC) 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已开始研制，有的产品不仅供应国内市场，而且还有出口。PLC主要用在各种炉窑、机床、机械、冶金、各种生产线、铁路、水处理设备等等。 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。主要生产单位有：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。国内产品市场占有率不超过10％。 1996年销售约9万台套，其中进口8万台套（用汇1.2亿美元），总计约合人民币15亿元。 本次调查中，应用Siemens产品的用户占20.83％，Modicon、A－B、OMRON用户各占14.58％；三菱公司用户占8.33％；GE占6.25％；富士占4.17％；其它（日立、光洋、东芝、NEC、三星、B＆R、利玛（机械部北京机械工业自动化所电子工厂）和嘉华各占2.08％。 从抽样调查结果看，用户选用PLC产品仍以国外产品为主，并以SIEMENS、MODICON、A－B公司、OMRON、GE公司和三菱等产品为多。 3．工业PC机 自1992年以来，我国工业PC机市场极为活跃，1993年成为中国的工业PC机年，国产工业PC机市场也保持着稳定发展的势头。 根据统计，全国工业PC机的OEM产品海关进口额1996年为27亿元人民币，年增长率为29％。国内工业PC机发展也很快，1995年机械行业国产工业PC机及外设约700台套，价值约5500万元人民币。国内主要有北京康拓、北京四通工控、北京联想工控、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、电子部六所、中国航天工业总公司骊山公司等生产厂家。 本次调查中，采用台湾研华工业PC机的用户占22.22％；Intel用户占11.11％；IBM、康拓、联想、大众各占5.56％；威达、FANUC、SIEMENS各占3.70％；研祥、四通、北工大、长城、北大方正、丹麦、TX、NEC、飞利浦、DEC、苹果、日立、OLIVIT、北京计算机三厂、502所、首钢、兆维、方圆、太极各占1.85％。 从抽样调查结果看，我国工业PC机市场以海外产品如台湾研华、Intel 为主，但国内产品也占有一定市场。仅抽样的5家公司（上海康泰克、北京康拓、北大方正工控部、北京研华兴业电子科技公司、北京机械工业自动化所)提供的资料表明，1997年销售额为1.61亿元，预计1998年达2.07亿元，年均增长率为35％。 4．分布式控制系统 由于我国传统产业改造和新建工程项目对DCS的急需，80年代从国外引进了几百套DCS来装备石化、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，与外商合作合资组装生产国外DCS，并逐步实现国产化。如，我国机械部重庆自动化仪表所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、北京康拓公司的KT6000、浙大Supercon、杭州万盛公司的FB－2000等分散型控制系统。目前，我国的小型DCS系统已投入了工业生产，大中型系统的优化定型已经完成并投产，现已在国家大型石化、冶金、电力工程和全国各行业百多个典型工程中推广应用。 根据化工部信息中心统计，仅化工行业在1995年就安装DCS 446套，1997年达671套，年增长率为22.6％，主要用于化肥（189套），氯碱（33套），有机化工（47套）一般化工（52套）。 全国1996年DCS市场销售15～20亿元人民币，其中国产DCS约占市场5％（近100套），约1亿元人民币。 本次调查表明，在DCS产品用户中，Hyneywell用户占22.5％；北京和利时用户占17.5％；西安横河公司用户占12.5％；北京贝利公司用户占10％；SIEMENS用户占7.5％；Westing House和Foxboro用户各占5％；三菱、日立、Fanuc、Rosemount、华强、友力和哈尔滨微电子工程公司、首钢各占2.5％。 根据北京和利时自动化工程公司（原电子部六所自动化工程部）近几年共售出国产DCS系统共132套（其中HS1000 26套，HS2000 106套）用户行业分布如下 　 电力：29％ 冶金：2％ 石油化工：29％ 建材：7％ 轻工、制药：11％ 其它：22％ 从抽样结果可以看到，采用国产DCS产品的用户已占近50％，表明国产DCS的市场占有相当比例。据被调查者估计，这一市场年增长率达93％。 5．现场总线控制系统 现场总线控制技术给控制系统体系结构带来了一场革命，将由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、上海三大生产基地投资进行技术改造，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、开发装置和测试设备、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。在2000年后，现场总线技术的研究开发重点将转为基于现场总线的全数字自动化系统的开发和商品化方面。 北京康拓公司采用兼有数字/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它HART产品（如智能压力变送器、智能液位变送器、智能流量变送器等）组成HART现场总线网络。 目前现场总线的国际标准还未最后统一，我国也正处于开发现场总线的初始阶段。 6．数控系统 在1993年前，用数控系统改造和更新机床约2.5万台。在1996年消费数控机床约20000台（其中进口约14000台），数控系统约15～20亿元人民币。 7．嵌入式计算机、OEM产品、单片机、单板机、控制器、家电等配套控制器 OEM产品、单片机、单板机、控制器、家电等配套控制器在全国每年约有数百万台市场，约20亿元人民币。 在调查中了解到，不少工业企业同时采用多种工控机，工业PC机、DCS、PLC各占有相当比例。如北京机械工业自动化所在应用PLC方面，选用国内外大中小型PLC约2475台，其中大型占2.22％，中型占5.66％，小型占92.12％，可见在工业企业应用PLC方面，绝大部分仍是采用小型PLC。 五、市场需求预测 1． 2000年市场规模预测 据了解，到2000年我国能源、冶金、石化、化工、建材、轻纺等部门，需要10万套工业控制系统；石化系统1200多套生产装置都需要DCS控制，其中近百套骨干装置要采用先进优化控制（一套先进控制软件价格约50万美元）；化工系统40％的企业要采用计算机控制；电力系统每年新装1000多万kW发电机组都需要DCS实现监控，200多个地区、3000多个县的电网调度系统，几万个变电站需要遥控装置；全国工业炉窑在九五期间有70％要完成计算机控制；全国轻工系统40多个行业的50万家企业需要工控系统几十万套；洗衣机、电冰箱、微波炉、空调设备都需要微控制器（包括单片机、单板机）的数量高达上千万套。 据估计，2000年市场规模达170～207亿元人民币，其中： 工业PC机及OEM产品 35～40亿元; 嵌入式计算机及控制器 25～30亿元; PLC装置 25～30亿元; DCS系统 30～35亿元; 现场总线控制系统 1～2亿元; 数控系统（CNC） 24～30亿元; 进口成套设备配套控制设备 30～40亿元; 2．可编程序控制器 根据上述分析，按年增长率12％计算，到2000年全国约需PLC装置20万台套，约合人民币25～30亿元。 3．工业PC机 根据上述分析，按年增长率10％计算，以及我国化工、电力、轻工、石化及机械等行业发展需要，到2000年全国约需工业PC机及OEM产品约几十万套，约合人民币35～40亿元。 4．分布式控制系统 根据上述分析，按年增长率30％计算，以及我国石化、化工、电力、冶金等行业发展的需要，到2000年全国需要DCS系统约1500套，约合人民币30～35亿元。 5．现场总线控制系统 目前现场总线在我国刚开始应用和起步，预计将在石化、化工、电力、冶金行业逐步应用，到2000年将有一批试点采用FCS，约合1～2亿元人民币。 6．数控系统 根据上述分析，按12％年增长率及我国机械、建材、轻工、能源、冶金等行业发展需要，到2000年约需数控系统约3万台套，约合24～30亿元人民币。 7．嵌入式计算机OEM产品、单片机、单板机、控制器、家电等配套控制器 预测到2000年，以年增长率17％计，我国市场对各种控制器的需求量将达到1500～2000万台，约合人民币25～30亿元。 8．机电设备配套控制系统 目前，我国每年进口机电设备近200亿美元，其中配套进口的控制系统以1％计算，约为2亿美元。预计到2000年略有增加，以1.5％～2％ 计约3～4亿美元，约需人民币30～40亿元。 综上所述，到2000年，我国工业控制机系统的市场规模约为170～207亿元人民币。 六、问题分析及发展建议 1．用户选购产品考虑因素分析 根据抽样调查，用户选购产品的考虑因素及按重要性加权系数排序如下：首要考虑的因素是产品质量，以下依次是性能、价格、售后服务、成套性、软件和公司品牌。 2．用户了解新产品的渠道 根据抽样调查，用户了解新产品的渠道分析重要性加权系数排序如下：展览会、直接用户介绍、广告、发布会及报刊。 3．推广应用存在问题分析 根据抽样调查，采用对工业控制系统推广应用存在的问题重要性加权系数排序如下：最主要原因是资金不足，其次为技术力量不足，而生产设备落后，缺控制软件、缺仪表和传感器，售后服务、领导不够重视、缺执行机构等。 4．用户建议 根据抽样调查，用户对工业控制系统市场现状存在问题按重要性加权系数排序为：外国公司产品统治我国工业控制机系统市场列首位，以下依次为缺乏宏观调控、秩序混乱、缺乏公平竞争及缺乏政策法规。 根据抽样调查，用户对影响我国工业控制机系统市场的因素按重要性加权系数排序如下：国民经济发展速度、工业控制机系统的性能价格比、各界领导重视程度、市场发育程度、市场经济发展状况及行业产业政策。 七、市场发展趋势及特点 自60年代末引入PLC技术以来，PLC由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，以后又与DCS、工业PC机和PID调节器等技术相结合，利用其不同的性能和特点，相互渗透和融合、集成以及网络化，构成各种新型的自动控制系统，以满足各种自动控制的要求。 今后的工业自动控制系统向开放型体系结构发展是大势所趋，由现场总线I/O器件的彻底分散型控制系统将会改变自动控制系统的结构，DCS向FCS发展，最终将由FCS代替DCS，实现现场通信网络与控制系统的集成。新型的全数字控制系统的出现，将充分发挥上层系统调度、优化、决策功能，构成的CIMS系统能更有效地发挥其作用，有利于企业实施综合自动化策略，使企业从粗放型向集约型转化。 PLC仍在工业控制机系统市场中占有重要地位，将继续取得更大的发展。但随着能源、石化、化工、冶金工业的发展，DCS和工业PC机为适应国民经济的发展，到2000年，DCS将以年销售额达40～50亿元人民币排到第一位，排在第二位的将是工业PC机，35～40亿元人民币，而PLC和数控系统则将以年销售量25～30亿元人民币排到第三位，FCS将排在第四位。 由于在产品开发等环节上还没有得到很好的解决，工业控制机系统市场在近若干年仍将由外国产品占主要地位。 我国工控机市场的发展有以下特点 1．竞争激烈，国内工控机厂家直接面临美、日、欧各国公司的竞争，无论IPC、DCS还是PLC，外国公司占统治地位的状况将长期存在。 2．工控机市场稳步增长，传统工业技术改造、工厂自动化、企业信息化需要大量的工控机系统，潜在市场巨大，需要培育与开拓。 3．受国民经济、工业企业经济形势及国家产业政策影响较大，国家行业主管部门可以通过产业政策、装备政策加强对工控机市场的宏观调控作用，搞好“产、学、研、用”的结合，为国产工控机开拓市场；工控机生产厂家要开发高可靠性的名牌产品，抓好集成配套，搞好售前售后服务就能逐步扩大市场份额。 4． 市场管理的有关法律法规尚待完善，公平竞争的环境尚需有关方面共同努力来创造。