工业自动化设备专题调研报告docxFB体育 FB体育平台

　　FB体育 FB体育平台FB体育 FB体育平台FB体育 FB体育平台工业自动化设备专题调研报告 到2035年，我国机械工业综合技术实力大幅提升，进入全球机械制造强国阵营中等水平。行业关键核心技术实现重大突破，优势行业形成创新引领能力;行业整体摆脱基础支撑能力弱的局面，在核心基础零部件、关键基础材料、先进基础工艺及装备、基础工业软件、专用生产及检测设备等方面实现突破发展;形成具有更强创新力、更高附加值、更安全可靠的产业链供应链，部分主导产业进入全球价值链中高端，培育一大批具有创新能力和国际竞争力的骨干企业;融合发展取得显著成效，智能制造、绿色制造和服务型制造全面普及，基本建成机械工业现代化产业体系。 尤为值得关注的是，近年来以美国为首的一些发达国家通过管制关键技术出口、封堵中国高技术产业、封中国科技企业等形式，有意识地增强其产业链控制力。目前在我国机械行业仍有许多关键核心技术依赖进口，一旦被发达国家断供，将对我国机械行业产业链安全带来巨大风险。 高端装备行业的周期性 变频调速一体机、专用变频器、特种电机、电气控制及供电产品属于工业自动化领域电气传动与控制设备，其广泛应用于煤炭开采、油气钻采、工程机械、港口、冶金、船舶及水泥等行业，与下业的发展趋势具有较高的一致性，而下业的发展与国家宏观经济形势及产业结构调整存在明显的同步效应，因此，行业存在一定的周期性。 电气传动系统发展现状 电力电子技术、自动化技术、微电子和计算机技术是电气传动的基础。近年来，随着以上技术的不断进步，电气传动技术得到飞速发展。以变频器为例，其控制方式不断发展，已经经历四代：正弦脉宽调制（SPWM）控制方式、电压空间矢量（SVPWM）控制方式、矢量（VC）控制方式以及直接转矩（DTC）控制方式。随着技术的不断进步，变频器控制性能和规格容量不断完善，使得电气传动系统控制精度更高、控制能力更强、成本更低。而不断涌现出的新材料、新工艺和新控制理论又对电气传动系统的发展提出了新的挑战。 当前我国经济步入转型发展的关键期，需由以往的资源高消耗转向资源的节约高效利用，因此国家积极推进可持续发展的能源战略，加快经济转型，强化节能减排。推进实施再电气化进程对可持续发展能源战略具有重要意义。所谓再电气化就是对传统电气化进行全面升级，在传统电气化基础上，充分利用现代能源、材料和信息技术，大规模开发利用清洁能源并替代化石能源，最终实现以清洁能源为主体的高度电气化的过程。推进再电气化进程需深入实施电能替代策略，在工业、交通、商业等领域广泛推进以电代煤、以电代油，拓展全社会用电范围，提高能源效率、降低污染排放。工业领域的再电气化将推动电驱化的发展，即使用电能代替燃煤、燃油、燃气等化石能源，实现用电结构优化。电气传动系统是―电驱化的重要组成部分，在―电驱化不断发展中面临良好发展机遇。 电动机是电气传动系统的核心组件之一，2017年至2020年，我国交流电动机产量较为稳定，2021年同比2020年大幅增长，2022年继续平稳增长，全年产量达到42，928．70万千万。 工业自动化控制系统行业 行业向煤炭开采、油气钻采、工程机械等需应对复杂工作环境的客户提供变频调速一体机、专用变频器、特种电机以及电气控制及供电产品等高端智能装备，涵盖了工业自动化领域的控制层、驱动层及执行层，因此细分行业是工业自动化控制系统行业。 （一）工业自动化控制系统简介 工业自动化控制是指运用控制理论、仪器仪表、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，从而达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的。而工业自动化控制系统是指利用工业自动化控制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，属于工业控制系统的重要组成部分。根据国际自动化协会起草的ISA-99/IEC62443标准，工业控制系统是指一个包括人员、硬件以及软件，能够对工业过程的安全性、可靠性造成影响的集合，通常具有测量、比较、计算和矫正四个功能，由传感器、转换器、发射器、控制器以及执行器五个部件完成。 工业自动化控制系统包含的细分产品种类繁多，通常可以从功能上划分为控制层、驱动层和执行层，其中控制层主要负责理解与下达指令，一般包括PLC、DCS、HMI等控制元件；驱动层主要进行电信号的识别与传导，一般包括变频器、伺服驱动器等驱动器；执行层负责执行指令，包括各类驱动电机与配套元件等。 工业自动化控制系统是现代工业生产实现自动化、柔性化、数字化、智能化的基础手段，是高端制造装备不可或缺的重要组成部分，是发展先进制造技术的关键，是实现产业结构优化升级的重要基础，广泛应用于采矿、油气、机床、风电、纺织、交通运输、电源等行业。 （二）工业自动化控制系统产业链情况 工业自动化控制系统的上游主要是半导体元器件、电子元器件、钢材以及结构件等，行业下游涉及的领域较多，包括OEM型的电子设备制造、包装、电梯等，以及项目型的电力、石化、油气、冶金、市政等领域。 除部分核心零部件外，上业的供应情况对工业自动化控制系统的影响总体较小。上业基本属于市场自由化竞争阶段，虽然受供求关系等因素的影响，原材料和零部件在价格上出现一定程度的波动，但涉及工业自动化相关领域的业务发展较为充分、技术较为成熟、产品供应较为稳定，因此工业自动化控制系统企业可以通过调整产品价格，合理控制库存等措施转移部分原材料、零部件价格波动的风险。 下业的市场需求情况对工业自动化控制系统的影响较为显著。下业需要的自动化设备种类繁多、型号规格各异，因此对下业具有高度依赖性的工业自动化控制系统也多为非标定制化产品。下业对自身自动化水平重视程度的高低对工业自动化控制系统产品的需求起到关键作用。 （三）细分行业电气传动系统行业 工业领域的自动化需要依赖于机械系统。机械系统通常由原动力系统、传动系统和执行系统组成，其中原动力系统为机械系统的运动提供基本动力，执行系统执行机械的具体功能，传动系统负责动力和运动的传递，执行系统与原动力系统不论运动方式，还是结构形式上，都存在一定差异，所以一些时候会出现原动力系统动力输出无法满足执行系统工作要求的情况。因此，机械系统运行中需要传动系统将原动力系统提供的运动和动力进行转换，并将其传递给执行系统，使执行系统正常运作，实现机械系统功能。 机械系统的传动方式主要分为机械传动、流体传动以及电气传动，电气传动由于其精确度高、环保节能、节约成本等优势，得到广泛应用。电气传动是指利用电动机把电能转换为机械能，来带动各种类型的生产机械、交通工具等。而电气传动系统（又称作电力拖动系统）是电动机作为原动机的传动系统的总称，其可以通过对电动机进行合理有效的控制，实现生产机械的起动、停止、速度、位置调节，从而满足各项生产工艺的要求。在工业生产领域，电气传动系统是实现自动化控制的重要组成部分，被广泛运用于冶金、机械、轻工、矿山、港口、石化等行业，对于提升生产效率、节能和环保发挥着重要作用。 电气传动系统包括三部分：控制部分、功率部分和电动机，三者构成一个整体，完成能量转换并满足特定机械所需的运动特征。利用变频器进行调速具有精度高、启动能耗低、占地少、功能丰富、操作简便、通用性强、易形成闭环控制等特点，目前被认为是理想的调速方案，代表着电气传动的发展方向。变频器是应用变频技术与微电子技术，将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置。其能够通过内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，从而可以根据电机的实际需要来提供相应的电源电压，进而达到调速的目的；另外，变频器还有很多保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频调速技术飞速发展，变频器已广泛应用于工业生产的各个行业，促进了节能改造，提高了工业电气传动水平。 根据使用场合的不同，变频器一般可分为通用变频器和专用变频器。通用变频器即适用于所有负载的变频器，可满足一般条件下机械系统的电气传动，在纺织设备、冶金风机水泵、市政锅炉以及水泥、陶瓷、玻璃生产线等领域应用广泛；专用变频器系因部分领域工作环境复杂，对变频器性能参数具有特殊要求，故应运而生的。例如在煤炭开采领域，因井下开采环境常见瓦斯、煤尘等易燃易爆气体，需对变频器进行隔爆设计，使之具备防爆性能，避免因变频器在使用过程中变热、打电火花等原因造成爆炸。 变频器应用在工业生产领域解决了两大难题，一是便于实现自动控制；二是实现节能降耗。随着应用领域的不断推广，其重要性日益得到重视，未来随着工业生产的不断发展，将面临良好的行业发展机遇。以往变频器用于电气传动系统，一般采用电动机与变频器分离的方式，存在占地面积大、谐波干扰大以及电磁污染强等问题，因此以行业核心产品变频调速一体机为代表的，变频器与电动机的一体化逐渐引领技术潮流。 产业链韧性不强 （一）产业链关键环节受制于人 除核心零部件依赖进口外，机械工业所需的各类工业软件、国民经济重点领域急需的一批重大短板装备等与国际先进水平存在明显差距。一是研发设计、经营管理、生产控制、运维服务等核心工业软件与系统受制于人问题十分突出。如，在机床行业，机床工具研发设计所需高性能软件以及高档数控系统多被外资品

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