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  • 2017中国工业现场总线市场研究报告

    中国现场总线市场概述

    A.基本市场指标-整体市场

    2016年受到投资放缓和国际需求下滑的影响,整个自动化市场遭遇寒冬,工业现场总线市场出现了负增长的情况。由于传统行业低迷,未来几年工业现场总线市场也将是处于一个平稳低增长率的阶段。

    现场总线技术被介绍到国内大约是在80年代中期,之后一直是对概念的理解和在制定国际标准过程中处于旁听的地位,局限在业界的极小范围内,没有引起全行业足够的重视。进入90年代后开始受到较多的关注,不过等到现场总线产品和系统引进到国内,在较大范围内大规模的应用,到今天几乎也用了20年的时间。

    2016年工业现场总线整体市场新增399千点,新增节点数较2015年下滑了1.8%左右。

    B.现场总线市场增长及预测(2015-2020)

    B1.(15-16)增长判断

    2016年受中国整体经济环境的影响,我国工业自动化市场整体下滑,工业自动化产品PLC、HMI等产品的市场销售量都出现不同程度的下滑,工业现场总线也出现下滑趋势。

    但是因3C、半导体、锂电池等新兴制造业发展迅猛并且得到了国家的大力扶持,预计未来3C、半导体、锂电池等新兴行业将成为新的增长点。

    B2.(17-20)预测增长判断

    预计中国经济将在2017年开始回暖,受此影响,工业领域的投资额将会回升,现场总线在工业领域的推广速度将会逐渐加快。

    另一方面,随着“中国智造2025”以及产业升级的深入展开,工业现场总线在未来将会越来越多的得到应用。从行业角度来说,半导体、3C、锂电池等新兴行业是国家未来大力扶持的行业。预计现场总线在这些新兴领域的普及速度将会高于传统行业。

    C.需求发展趋势及驱动因素

    随着工业4.0和中国智能制造2025的全面展开,对生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的通信要求越来越高。工业现场总线具有可靠性高、稳定性好、通信速率快等优点,极大地解决了企业对工业数字通信的需求。

    D.产品和技术趋势

    从现场总线技术本身来分析,它有两个明显的发展趋势:

    1)寻求统一的现场总线国际标准;

    2)工业以太网走向工业控制网络统一、开放的TCP/IPEthernet是20多年来发展最成功的网络技术,过去我们一直认为,Ethernet是为IT领域应用而开发的,它与工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距,在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上,这些问题正在迅速得到解决,国内对EPA技术(EthernetforProcessAutomation)也取得了很大的进展。可以预见Ethernet技术将会十分迅速地普及工业控制系统的各级网络。

    D1.应用现状

    现场总线发展迅速,现处于群雄并起、百家争鸣的阶段。目前已开发出40多种现场总线,如Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus、ARCent、P-Net、FIP、ISP等,其中最有影响力的有几种,分别为Profibus、Modbus、DeviceNet、EtherCAT、CC-Link、CanOpen。

    D2.现场总线存在的不足

    现场总线是一种正在发展中的技术,在许多方面还需改善。IEC61158规定了FF、Profibus、WorldFIP等8种现场总线标准,还有一些事实上的标准,如LonWorks和CAN总线等。现有8种现场总线为国际标准,它们采用的通信协议完全不同,因此要实现这些总线的兼容和互操作十分困难。许多标准的并存,将导致现场总线技术不易广泛应用。

    现场总线还存在着瓶颈问题,表现在:(1)总线切断后,系统有可能产生不可预知的后果;(2)在本安防爆应用中,现有防爆规定限制总线长度和总线上所挂设备数量,同时也限制了现场总线节省线缆优点的发挥;(3)系统组态参数过于复杂,不易掌握,而其设定的好坏对系统性能影响很大。

    D3.现场总线存在的价值

    由于现场总线系统结构的简化,使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护,都体现出优越性。现场总线的优点如下:

    (1)节省硬件数量与投资由于分散在现场的智能设备能直接执行多种传感、测量、控制、报警和计算功能,因而可减少变送器的数量,不再需要单独的调节器、计算单元等,也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离等功能单元及其复杂接线,还可以用工控PC机作为操作站,从而节省了一大笔硬件投资,并可减少控制室的占地面积。

    (2)节省安装费用现场总线系统的接线十分简单,一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备,因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少,连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时,无需增设新的电缆,可就近连接在原有的电缆上,既节省了投资,又减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料表明,可节约安装费用60%以上。

    (3)节省维护开销现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力,并通过数字通信将相关的诊断维护信息送往控制室,用户可以查询所有设备的运行,诊断维护信息,以便早期分析故障原因并快速排除,缩短了维护停工时间,同时由于系统结构简化,连线简单而减少了维护工作量。

    (4)用户具有高度的系统集成主动权用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品而限制了使用设备的选择范围,不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展,使系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。

    (5)提高了系统的准确性与可靠性现场设备的智能化、数字化,与模拟信号相比,从根本上提高了测量与控制的精确度,减少了传送误差。简化的系统结构,设备与连线减少,现场设备内部功能加强,减少了信号的往返传输,提高了系统的工作可靠性。

    D4.发展方向

    虽然现场总线的标准统一还有种种问题,但现场总线控制系统的发展却已经是一个不争的事实。随着现场总线思想的日益深入人心,基于现场总线的产品和应用的不断增多,现场总线控制系统体系结构日益清晰,具体发展趋势表现在以下几个方面。

    (1)网络结构趋向简单化。早期的MAP模型由7层组成,现在Rockwe11公司提出了3层结构自动化,FisherRosemount公司提出了2层自动化,还有的公司甚至提出1层结构,由以太网一通到底。目前比较达成共识的是3层设备、2层网络的3+2结构。3层设备是位于底层的现场设备,如传感器/执行器以及各种分布式I/O设备等,位于中间的控制设备,如PLC、工业在制计算机、专用控制器等;位于上层的是操作设备,如操作站、工程师站、数据服务器、-般工作站等;2层网络是现场设备与控制设备之间的控制网,以及控制设备与操作设备之间的管理网。

    (2)大量采用成熟、开放和通用的技术。在管理网的通信协议上,越来越多的企业采用最流行的TCP/IP协议加以太网,操作设备一般采用工业PC甚至普通PC,控制设备一般采用标准的PLC或者是工业控制计算机等,而控制网络就是各种现场总线的应用领域。

    由此可见,新型的现场总线控制系统与传统的控制系统(如DCS、PLC)之间并不是完全取而代之的关系,而是继承、融合、提高的关系。

    现场总线市场规模按行业细分

    受中国制造业低迷的影响,2016年大部分行业工业现场总线新增节点数较2015年都有所下降。但是随着中国产业升级的深化和智能工厂的普及,预计从2018年开始,大部分行业现场总线的新增节点都将缓慢回升。

    但是由于近年来3C电子发展较好,受此影响,2016年电子、半导体和液晶平板的现场总线仍在继续增长,预计至2020年,这三个行业的现场总线都将保持增长态势。

    C.现场总线市场规模按产品类型细分

    基于西门子产品和施耐德产品在自动化领域强大的营销能力和庞大的市场规模,Profibus和Modbus在中国国内得到了广泛的应用。

    目前Rockwell和Omron等企业在OEM市场的业务开展情况良好,使得DeviceNet在橡胶机械等领域得到了较多的应用。

    三菱的CC-Link目前在中国国内的应用规模相对较小,同时受到中日关系紧张及推广费用投入不足等因素影响,CC-Link新增节点数一直低于其他PI系和ODVA系的现场总线系统。

    以上四种总线产品在中国发展已久,应用广泛,其新增节点数量受国内制造业经济周期影响明显,因此2016年新增节点数均有不同幅度的减少。在2017年制造业仍然不见回暖迹象的大背景下,预计新增节点仍然会进一步萎缩。

    另一方面,随着中国产业升级的进一步深化,现场总线作为智能制造以及工业信息化的基础,预计从2018年开始回暖,上述四种总线产品从2018年开始新增节点数会逐步回升。

    Canopen和EtherCAT作为开放式总线,近两年在中国发展迅猛。由于有多家品牌的支持,使得企业用户在选用这两种总线时有了更加灵活的产品选择,可以有效地降低成本,因此Canopen和EtherCAT近年来逆势而上,每年保持着7%以上的高速增长。

    供稿:睿工业

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