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  • 2017中國工業現場總線市場研究報告

    中國現場總線市場概述

    A.基本市場指標-整體市場

    2016年受到投資放緩和國際需求下滑的影響,整個自動化市場遭遇寒冬,工業現場總線市場出現了負增長的情況。由于傳統行業低迷,未來幾年工業現場總線市場也將是處于一個平穩低增長率的階段。

    現場總線技術被介紹到國內大約是在80年代中期,之后一直是對概念的理解和在制定國際標準過程中處于旁聽的地位,局限在業界的極小范圍內,沒有引起全行業足夠的重視。進入90年代后開始受到較多的關注,不過等到現場總線產品和系統引進到國內,在較大范圍內大規模的應用,到今天幾乎也用了20年的時間。

    2016年工業現場總線整體市場新增399千點,新增節點數較2015年下滑了1.8%左右。

    B.現場總線市場增長及預測(2015-2020)

    B1.(15-16)增長判斷

    2016年受中國整體經濟環境的影響,我國工業自動化市場整體下滑,工業自動化產品PLC、HMI等產品的市場銷售量都出現不同程度的下滑,工業現場總線也出現下滑趨勢。

    但是因3C、半導體、鋰電池等新興制造業發展迅猛并且得到了國家的大力扶持,預計未來3C、半導體、鋰電池等新興行業將成為新的增長點。

    B2.(17-20)預測增長判斷

    預計中國經濟將在2017年開始回暖,受此影響,工業領域的投資額將會回升,現場總線在工業領域的推廣速度將會逐漸加快。

    另一方面,隨著“中國智造2025”以及產業升級的深入展開,工業現場總線在未來將會越來越多的得到應用。從行業角度來說,半導體、3C、鋰電池等新興行業是國家未來大力扶持的行業。預計現場總線在這些新興領域的普及速度將會高于傳統行業。

    C.需求發展趨勢及驅動因素

    隨著工業4.0和中國智能制造2025的全面展開,對生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的通信要求越來越高。工業現場總線具有可靠性高、穩定性好、通信速率快等優點,極大地解決了企業對工業數字通信的需求。

    D.產品和技術趨勢

    從現場總線技術本身來分析,它有兩個明顯的發展趨勢:

    1)尋求統一的現場總線國際標準;

    2)工業以太網走向工業控制網絡統一、開放的TCP/IPEthernet是20多年來發展最成功的網絡技術,過去我們一直認為,Ethernet是為IT領域應用而開發的,它與工業網絡在實時性、環境適應性、總線饋電等許多方面的要求存在差距,在工業自動化領域只能得到有限應用。事實上,這些問題正在迅速得到解決,國內對EPA技術(EthernetforProcessAutomation)也取得了很大的進展。可以預見Ethernet技術將會十分迅速地普及工業控制系統的各級網絡。

    D1.應用現狀

    現場總線發展迅速,現處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開發出40多種現場總線,如Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus、ARCent、P-Net、FIP、ISP等,其中最有影響力的有幾種,分別為Profibus、Modbus、DeviceNet、EtherCAT、CC-Link、CanOpen。

    D2.現場總線存在的不足

    現場總線是一種正在發展中的技術,在許多方面還需改善。IEC61158規定了FF、Profibus、WorldFIP等8種現場總線標準,還有一些事實上的標準,如LonWorks和CAN總線等。現有8種現場總線為國際標準,它們采用的通信協議完全不同,因此要實現這些總線的兼容和互操作十分困難。許多標準的并存,將導致現場總線技術不易廣泛應用。

    現場總線還存在著瓶頸問題,表現在:(1)總線切斷后,系統有可能產生不可預知的后果;(2)在本安防爆應用中,現有防爆規定限制總線長度和總線上所掛設備數量,同時也限制了現場總線節省線纜優點的發揮;(3)系統組態參數過于復雜,不易掌握,而其設定的好壞對系統性能影響很大。

    D3.現場總線存在的價值

    由于現場總線系統結構的簡化,使控制系統從設計、安裝、投運到正常生產運行及檢修維護,都體現出優越性。現場總線的優點如下:

    (1)節省硬件數量與投資由于分散在現場的智能設備能直接執行多種傳感、測量、控制、報警和計算功能,因而可減少變送器的數量,不再需要單獨的調節器、計算單元等,也不再需要DCS系統的信號調理、轉換、隔離等功能單元及其復雜接線,還可以用工控PC機作為操作站,從而節省了一大筆硬件投資,并可減少控制室的占地面積。

    (2)節省安裝費用現場總線系統的接線十分簡單,一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備,因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少,連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現場控制設備時,無需增設新的電纜,可就近連接在原有的電纜上,既節省了投資,又減少了設計、安裝的工作量。據有關典型試驗工程的測算資料表明,可節約安裝費用60%以上。

    (3)節省維護開銷現場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力,并通過數字通信將相關的診斷維護信息送往控制室,用戶可以查詢所有設備的運行,診斷維護信息,以便早期分析故障原因并快速排除,縮短了維護停工時間,同時由于系統結構簡化,連線簡單而減少了維護工作量。

    (4)用戶具有高度的系統集成主動權用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統。避免因選擇了某一品牌的產品而限制了使用設備的選擇范圍,不會為系統集成中不兼容的協議、接口而一籌莫展,使系統集成過程中的主動權牢牢掌握在用戶手中。

    (5)提高了系統的準確性與可靠性現場設備的智能化、數字化,與模擬信號相比,從根本上提高了測量與控制的精確度,減少了傳送誤差。簡化的系統結構,設備與連線減少,現場設備內部功能加強,減少了信號的往返傳輸,提高了系統的工作可靠性。

    D4.發展方向

    雖然現場總線的標準統一還有種種問題,但現場總線控制系統的發展卻已經是一個不爭的事實。隨著現場總線思想的日益深入人心,基于現場總線的產品和應用的不斷增多,現場總線控制系統體系結構日益清晰,具體發展趨勢表現在以下幾個方面。

    (1)網絡結構趨向簡單化。早期的MAP模型由7層組成,現在Rockwe11公司提出了3層結構自動化,FisherRosemount公司提出了2層自動化,還有的公司甚至提出1層結構,由以太網一通到底。目前比較達成共識的是3層設備、2層網絡的3+2結構。3層設備是位于底層的現場設備,如傳感器/執行器以及各種分布式I/O設備等,位于中間的控制設備,如PLC、工業在制計算機、專用控制器等;位于上層的是操作設備,如操作站、工程師站、數據服務器、-般工作站等;2層網絡是現場設備與控制設備之間的控制網,以及控制設備與操作設備之間的管理網。

    (2)大量采用成熟、開放和通用的技術。在管理網的通信協議上,越來越多的企業采用最流行的TCP/IP協議加以太網,操作設備一般采用工業PC甚至普通PC,控制設備一般采用標準的PLC或者是工業控制計算機等,而控制網絡就是各種現場總線的應用領域。

    由此可見,新型的現場總線控制系統與傳統的控制系統(如DCS、PLC)之間并不是完全取而代之的關系,而是繼承、融合、提高的關系。

    現場總線市場規模按行業細分

    受中國制造業低迷的影響,2016年大部分行業工業現場總線新增節點數較2015年都有所下降。但是隨著中國產業升級的深化和智能工廠的普及,預計從2018年開始,大部分行業現場總線的新增節點都將緩慢回升。

    但是由于近年來3C電子發展較好,受此影響,2016年電子、半導體和液晶平板的現場總線仍在繼續增長,預計至2020年,這三個行業的現場總線都將保持增長態勢。

    C.現場總線市場規模按產品類型細分

    基于西門子產品和施耐德產品在自動化領域強大的營銷能力和龐大的市場規模,Profibus和Modbus在中國國內得到了廣泛的應用。

    目前Rockwell和Omron等企業在OEM市場的業務開展情況良好,使得DeviceNet在橡膠機械等領域得到了較多的應用。

    三菱的CC-Link目前在中國國內的應用規模相對較小,同時受到中日關系緊張及推廣費用投入不足等因素影響,CC-Link新增節點數一直低于其他PI系和ODVA系的現場總線系統。

    以上四種總線產品在中國發展已久,應用廣泛,其新增節點數量受國內制造業經濟周期影響明顯,因此2016年新增節點數均有不同幅度的減少。在2017年制造業仍然不見回暖跡象的大背景下,預計新增節點仍然會進一步萎縮。

    另一方面,隨著中國產業升級的進一步深化,現場總線作為智能制造以及工業信息化的基礎,預計從2018年開始回暖,上述四種總線產品從2018年開始新增節點數會逐步回升。

    Canopen和EtherCAT作為開放式總線,近兩年在中國發展迅猛。由于有多家品牌的支持,使得企業用戶在選用這兩種總線時有了更加靈活的產品選擇,可以有效地降低成本,因此Canopen和EtherCAT近年來逆勢而上,每年保持著7%以上的高速增長。

    供稿:睿工業

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