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  • 2017中國運動控制器市場調研報告

    運動控制(MotionControl)通常是指在復雜條件下,將預定的控制方案、規劃指令轉變成期望的機械運動,實現機械運動精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉矩或力的控制。

    中國運動控制器主要分為三類,分別是「PC-Based」、「專用控制器」、「PLC」。其中「PC-Based」運動控制器在電子、EMS等行業被廣泛應用;「專用控制器」的代表行業是風電、光伏、機器人、成型機械等等;「PLC」則在橡膠、汽車、冶金等行業備受青睞。

    近年來,中國運動控制產品(通用伺服系統、步進系統、運動控制器)穩步增長,增速高于新常態下GDP的增長。尤其是機床、紡織、印刷、包裝和電子等行業的快速發展有力帶動了對運動控制器的需求。

    1、產品和技術趨勢

    目前,在一些行業中,專用控制器或者PC-Based在慢慢替代PLC,PLC的市場占比在減少。比如專用控制器在傳統切削機床、工業機器人中發展較快;PC-Based在雕刻機、半導體、物流、激光加工機等行業增長較快。未來,運動控制器主要體現出以下幾個發展趨勢:

    1.1第一是開放性、靈活性、易用性并重;

    開放性實際指的是系統要遵循較為通用的標準,比如IEC61131-3的標準組態語言環境,對外接口采用通用的標準協議等。靈活性指的是系統要能適應各種復雜工藝要求的能力。易用性主要指的是人機交互的友好性及簡便性。

    未來控制系統發展的最核心需求就是如何實現開放性、靈活性、易用性的統一。這其中最核心的問題是對動作控制的理解程度。傳統PLC廠家以動作過程為主要目標,封裝各類標準化的功能塊,但缺少靈活性。專業運動控制器雖然有較好的靈活性,但其編程組態方式都是自成一派,沒有遵循統一標準。更好的控制器應該將二者進行有機的融合。此外,開放性除了遵循一定的標準之外,還需要有更為豐富的接口。傳統的控制器基本只是完成對伺服系統的控制,但隨著智能化發展的需求,越來越要求控制器能夠融合更多的系統功能。對視覺系統的接入要求日益強烈。

    1.2第二是網絡化程度日益加強;

    網絡化主要指的是控制器與伺服驅動器之間的連接形式。傳統機械設備采用的伺服數量有限,往往采用一對一直連的方式連接運動控制器和伺服。直連方式最大的問題在于布線復雜,線纜使用量較大,同時傳輸信號極易受到各種干擾。為解決這些問題,各個伺服驅動廠家紛紛推出自己的高速總線用以連接伺服驅動器及運動控制器,網絡化趨勢勢不可擋。采用高速總線后,運動控制器和伺服驅動器之間除了常規的控制命令及反饋信息傳遞外,還可以根據需要實時調節伺服驅動器的各類參數,從而實現更為復雜靈活的控制要求。但目前各家高速總線的標準尚不統一,各個伺服廠家都各自推出自己專用的總線協議,比較流行的有EtherCAT、PowerLink、安川Mechatrolink、松下RTEX、三菱CC-Link等等,這些總線協議各有特點。總的來說,核心都是為了解決高速伺服控制過程中的高速數據傳輸,未來的發展一定是逐步走向融合統一的過程。

    1.3第三是可靠性要求不斷提高。

    可靠性對于運動控制器來說,同樣是一項基本核心要求。機器設備長期、穩定的可靠運行是所有用戶的最基本條件。僅從穩定性這點上看,目前大量采用板卡及工控機的控制形式,未來應會逐步被各類滿足功能要求的、同時具有低功耗、高穩定性的專用控制器所替代。

    2、應用趨勢

    隨著行業應用的擴展,中國運動控制市場逐漸成熟,在機床、雕刻機、半導體、工業機器人、EMS、物料搬運等多數下游機械行業均取得不錯的發展。尤其在鋰電池、工業機器人、半導體、EMS等行業,歐美和日本運動控制廠商表現突出,擁有較強的綜合競爭優勢。

    專用控制器在一段時間內仍將是工業機器人行業主要的運動控制器類型。半導體行業PC-Based運動控制市場發展穩定,增速在17%左右。物流行業對機器視覺功能的需求增加,導致PC-Based比例也逐步增加。在傳統印刷機械上仍然以PLC運動控制器為主,PC-Based運動控制器的應用剛剛起步,在新興的數碼印刷機械上使用較多,未來將小幅增長。

    在中國,運動控制器廠商開始從單一的只提供運動控制器,伺服驅動,伺服電機和編碼器等其中一種產品,再搭配其他廠商的驅動或者電機銷售的形勢,向尋找行業合作伙伴的形式轉變。目前,Yaskawa與運動控制器廠商如:SYNTEC、BOCHU、GOOGOLTECH、Panasonic也積極在行業內尋找合作伙伴,ADVANTECH、支持RTEX的運動控制器供應商建立合作協議。未來,預計越來越多的廠商會采取合作或者提供整體解決方案的方向發展。

    3、運動控制器市場增長預測

    3.1 2015-2020控制器市場整體增長及預測

    2016年控制器整體市場業績增幅為4.9%。隨著中國的產業結構從重工業制造、低端OEM制造,向機器人產業、精密制造產業轉型的深入,未來幾年控制器領域將保持穩定增長。(如表1、圖1)

    3.2 2015-2020運動控制器整體市場增長及預測

    運動控制器整體市場從2015年的負增長轉為2016年的8.7%的正增長。并且隨著“一帶一路“利好消息的推動,相關行業如:半導體、工業用機器人、EMS等相關行業自身的快速發展,也會刺激運動控制器整體市場保持較為穩定的增幅。

    2015~2020年間,PC-based控制器用于運動控制的比例將從46%擴大至59%;專用控制器用于運動控制的比例將從83%擴大至92%;而PLC用于運動控制的比例將從34%縮減至27%。

    中國半導體、EMS、激光加工機、鋰電池等行業迅速發展,刺激PC-Based運動控制器市場迅速發展。中國機器人產業的發展、刺激專用控制器市場發展。用于運動控制的PLC市場增速將遠遠差于PLC市場,因為更多的用戶會選用基于PC-Based運動控制方案。

    2015~2020年間,IPC+板卡控制器用于運動控制的比例將從34%擴大至56%;嵌入式控制器/軟PLC比例保持平穩。IPC+板卡的控制方式具備開放性,經濟性等特征,因此被客戶接受程度遠高于其他兩種控制器類型。在運動控制方面,IPC+板卡的運動控制器增速遠遠高于其他兩種產品增速。(如表2、圖2)

    4、2016年運動控制器市場規模與細分

    2016年,在運動控制器市場中,Siemens、新代、寶元、ADVANTECH等廠商表現突出。Siemens是PLC運動控制器中的龍頭老大。新代、寶元在專用控制器領域的地位不可小覷,ADVANTECH、GOOGOLTECH則在PC-based運動控制器領域取得快速發展。(如表3、表4、圖3、圖4)

    5、中國2016年運動控制器市場規模細分—行業

    5.1PC-based市場規模細分

    PC-Based控制器應用于運動控制領域中的很多行業,例如機器人、半導體、包裝機械、EMS等等。這些行業自身的迅速發展,刺激了PC-Based控制器市場的發展。

    近年半導體制程和封裝測試廠商在中國迅速建廠,國產半導體設備銷售收入保持15~20%的調整增長,這些設備使用的運動控制器中50%為PC-Based運動控制器;

    隨著汽車、半導體行業對工業機器人需求的增加,以及陶瓷衛浴、制藥等新興行業對工業機器人的使用,刺激了PC-Based運動控制器在機器人領域的快速發展。另外直角坐標機器人和國產品牌的多關節機器人功能簡單、價格便宜,越來越多的廠商會選擇性價比較高的PC-Based運動控制器。

    包裝機械行業逐漸加入機器視覺功能,對PC-Based運動控制需求也逐步增加。

    未來PC-Based運動控制器的應用領域將會進一步擴大,部分PLC市場會向PC-Based市場轉移。(如圖5)

    5.2專用控制器市場規模細分

    專用控制器在機床、包裝、紡織等傳統行業中被廣泛應用。機床、包裝、紡織等行業經過2015年的嚴重萎縮或者緩慢發展后,2016年開始回暖,帶動專用控制器的增長。在機床行業中的應用占整體業績的24.9%,在紡織行業中的業績占比為8.4%。另一方面,2016年專用控制器在工業機器人領域取得較好成績,這主要得益于機器人行業自身的快速發展,2016年工業機器人行業呈現爆發式增長。如(圖6)

    5.3PLC市場規模細分

    PLC運動控制器在紡織、包裝等行業的應用占據主導地位。在EMS行業,PC-based憑借其經濟性和多功能性,原使用PLC控制器的市場會慢慢被取代。EMS行業中點膠機和非標設備的運動控制器用量占總的50%左右,而這些設備中將近70%主要采用PC-Based運動控制器。紙巾機械行業目前使用PLC比較多,因為PC-Based運動控制主要應用在部分大型生產線上。(如圖7)

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