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細(xì)分PLC行業(yè)的未來發(fā)展趨勢：自主可控、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息安全

1、工業(yè)自動化行業(yè)基本情況及分類

工業(yè)自動化通過應(yīng)用自動化技術(shù)提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，促進(jìn)了工業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。依賴于信息、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、控制和管理環(huán)節(jié)。其產(chǎn)業(yè)鏈從上游的原材料（如PCB、芯片）到中游的控制、驅(qū)動、執(zhí)行、傳感層設(shè)備，再到下游的應(yīng)用市場，層級遞進(jìn)發(fā)展。上游企業(yè)需提升原材料性能，下游企業(yè)則強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成能力與解決方案提供，三者協(xié)作優(yōu)化資源，提高整體效率和生產(chǎn)力。

工業(yè)自動化設(shè)備通過電子電氣、機(jī)械和軟件系統(tǒng)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和高效化。按功能分為控制層、驅(qū)動層、執(zhí)行層和傳感層。控制層（如PLC、PC-based）采集傳感器信號后計(jì)算并發(fā)出控制指令，驅(qū)動層（如伺服驅(qū)動器、變頻器）驅(qū)動執(zhí)行層（如電機(jī)、閥門）執(zhí)行動作，傳感層（如傳感器、編碼器、機(jī)器視覺）負(fù)責(zé)信息反饋。各層協(xié)同工作，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

工業(yè)自動化設(shè)備產(chǎn)品分類及功能

資料來源：普華有策

整體而言，工業(yè)自動化控制層產(chǎn)品在工控系統(tǒng)中承擔(dān)“大腦”的角色，需要實(shí)時監(jiān)控、控制驅(qū)動層、執(zhí)行層等承擔(dān)“四肢”角色的設(shè)備，在一個功能完整的工控系統(tǒng)中控制層產(chǎn)品的數(shù)量較少但具有重要的功能，因此整體而言工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)鏈中的利潤空間向控制層產(chǎn)品集中。以行業(yè)內(nèi)代表性上市公司為例，執(zhí)行層設(shè)備的毛利率水平集中在20%至35%，傳感層設(shè)備的毛利率水平集中在30%至40%，驅(qū)動層設(shè)備的毛利率水平集中在25%至45%，而控制層設(shè)備的毛利率水平可以達(dá)到55%至90%的水平。

工業(yè)自動化控制層設(shè)備主要包括單片機(jī)、PC-Based控制卡、IPC、DCS及PLC等產(chǎn)品，不同類型的工業(yè)自動化控制層產(chǎn)品在技術(shù)特點(diǎn)上存在明顯的區(qū)別。

工業(yè)自動化控制層產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

資料來源：普華有策

2、工業(yè)自動化行業(yè)的發(fā)展概況

全球工業(yè)自動化始于20世紀(jì)40-60年代，80年代后快速發(fā)展，西門子、ABB、三菱等跨國巨頭主導(dǎo)市場。21世紀(jì)，智能制造成為全球焦點(diǎn)，工業(yè)強(qiáng)國如美國、德國推出“工業(yè)4.0”等戰(zhàn)略。我國工業(yè)自動化起步較晚，外資主導(dǎo)市場，本土品牌在細(xì)分市場具優(yōu)勢。為推動制造業(yè)升級，國家出臺多項(xiàng)政策支持。2023年，受經(jīng)濟(jì)疲軟影響，市場下滑，但預(yù)計(jì)將恢復(fù)增長。

2020-2027年中國工業(yè)自動化整體市場規(guī)模及預(yù)測

資料來源：普華有策

3、細(xì)分PLC行業(yè)的基本情況

可編程邏輯控制器（PLC）是基于繼電器控制技術(shù)，結(jié)合微電子、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)發(fā)展起來的工業(yè)自動控制裝置，是工業(yè)3.0時代的代表，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。PLC于20世紀(jì)60年代問世，取代傳統(tǒng)繼電器控制，通過微處理器和軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時、計(jì)數(shù)和運(yùn)算功能，具通用性、易用性、實(shí)時性和高可靠性。中國PLC發(fā)展始于70年代，通過引進(jìn)技術(shù)和學(xué)習(xí)，90年代通過行業(yè)調(diào)研和標(biāo)準(zhǔn)推廣奠定基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著高新技術(shù)的提升和制造業(yè)的發(fā)展，PLC行業(yè)技術(shù)水平逐步提高，下游需求增長。PLC作為通用控制器，具有可編程性，可適應(yīng)不同行業(yè)，通過編寫程序和調(diào)整硬件模塊實(shí)現(xiàn)不同控制需求。其編程語言包括梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、指令表和結(jié)構(gòu)化文本，滿足不同用戶需求。

PLC的編程語言分類情況

資料來源：普華有策

（1）PLC具有較高的易用性：PLC作為一種取代繼電器控制系統(tǒng)的控制器，其在編程語言上首先采用了貼近電路圖的圖形化編程語言梯形圖（LD），使得不具備匯編語言、高級語言編程能力的電氣工程師可以直觀地使用圖形化語言編寫程序，對于用戶而言具有較好的使用體驗(yàn)。

（2）PLC具有較強(qiáng)的實(shí)時控制能力：PLC的實(shí)時性體現(xiàn)在其對于控制信號的處理和響應(yīng)速度快、穩(wěn)定可靠。PLC采用專用的硬件架構(gòu)和實(shí)時操作系統(tǒng)，使得其能夠在微秒級別的時間內(nèi)響應(yīng)控制指令，并實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)。

（3）PLC具有高可靠性：PLC作為針對工業(yè)使用場景設(shè)計(jì)的控制器，針對電氣環(huán)境變化、溫濕度環(huán)境變化采用了專門的可靠性設(shè)計(jì)措施，并在硬件結(jié)構(gòu)上采用了工業(yè)級的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使其相較于工控機(jī)、PC-Based等硬件設(shè)計(jì)相對簡單的控制器具有更好的可靠性。

PLC行業(yè)通常根據(jù)PLC的輸入/輸出信號的I/O點(diǎn)數(shù)的差異作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將PLC進(jìn)一步分為小型、中型和大型。大、中、小型PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用場景、結(jié)構(gòu)特征具體如下：

大、中、小型PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用場景、結(jié)構(gòu)特征

資料來源：普華有策

PLC的I/O點(diǎn)數(shù)決定了可控制的設(shè)備數(shù)量和控制規(guī)模。小型PLC適用于簡單的設(shè)備控制，I/O點(diǎn)數(shù)較少，技術(shù)要求較低；中大型PLC通過模塊化擴(kuò)展適用于復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)，I/O點(diǎn)數(shù)更多，技術(shù)要求更高。

3、細(xì)分PLC行業(yè)的未來發(fā)展趨勢

（1）自主可控趨勢

可編程邏輯控制器（PLC）發(fā)展五十余年，已從簡單邏輯控制演變?yōu)榧W(wǎng)絡(luò)、安全、智能于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于水利、石油、軌道交通、國防等關(guān)鍵領(lǐng)域。我國PLC市場長期被西門子、羅克韋爾、三菱等國外品牌壟斷，核心技術(shù)突破是實(shí)現(xiàn)工業(yè)強(qiáng)國的重要基礎(chǔ)。國外PLC生命周期長，維護(hù)依賴供應(yīng)商，存在斷供風(fēng)險(xiǎn)。隨著自主可控需求提升，國產(chǎn)PLC開始替代關(guān)鍵元器件，采用國產(chǎn)微處理器和自主嵌入式操作系統(tǒng)，為行業(yè)自主可控奠定基礎(chǔ)。

（2）網(wǎng)絡(luò)化趨勢

PLC經(jīng)歷五十年的發(fā)展，已從單一的邏輯控制進(jìn)化為集網(wǎng)絡(luò)、安全、智能于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵行業(yè)。由于國外品牌主導(dǎo)市場，突破核心技術(shù)是提升自主可控能力的關(guān)鍵。傳統(tǒng)PLC使用現(xiàn)場總線技術(shù)，但隨著智能制造的需求，工業(yè)以太網(wǎng)已成為主要發(fā)展趨勢。部分前沿應(yīng)用領(lǐng)域中，PLC結(jié)合5G、TSN、OPCUA、MQTT等新技術(shù)，推動分布式、智能群體和云邊協(xié)同控制的發(fā)展。

（3）智能化趨勢

近年來，人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，PLC對AI的支持將成為智能制造變革的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的成熟方案難以滿足PLC工程師的需求。目前，PLC中的AI技術(shù)方案和應(yīng)用場景仍有較大研究與發(fā)展空間。未來，AI將提升PLC的智能化水平，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制優(yōu)化、跨PLC產(chǎn)品程序移植及生成式編程等功能，提升用戶體驗(yàn)與開發(fā)效率。

（4）信息安全趨勢

在工業(yè)化與信息化融合的背景下，信息技術(shù)推動智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，然而工業(yè)控制系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)也急劇增加。自2002年至2021年，PLC等工業(yè)控制系統(tǒng)多次遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊，其中2010年“震網(wǎng)病毒”攻擊西門子PLC，影響嚴(yán)重。PLC作為關(guān)鍵設(shè)備，其安全性至關(guān)重要。為此，2017年和2023年，四部委發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)安全專用產(chǎn)品目錄》，將指令執(zhí)行時間低于0.08微秒的PLC列為網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備。結(jié)合可信計(jì)算技術(shù)等先進(jìn)安全技術(shù)，提升PLC控制系統(tǒng)安全性，已成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

4、PLC市場規(guī)模

（1）中大型PLC市場規(guī)模

2021年至2024年中國的中大型PLC市場規(guī)模分別為94.93億元、104.20億元、107.70億元和79.36億元。

2021-2024年中國中大型PLC市場規(guī)模

資料來源：普華有策

2024年度中國中大型PLC市場競爭相對集中，前五名廠商分別為西門子、歐姆龍、羅克韋爾、三菱、基恩士，其中西門子占據(jù)了超過40%的市場份額，前五名廠商市場占有率合計(jì)達(dá)到70.93%。從品牌派系來看，中國的中大型PLC市場中本土廠商的市場占有率顯著低于歐美廠商與日系廠商。

中大型PLC廣泛應(yīng)用于國家經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域，如復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)和大型設(shè)備自動化控制。由于其任務(wù)復(fù)雜，任何故障都可能帶來嚴(yán)重后果，因此要求極高的安全性和抗干擾性。在中國市場，海外廠商憑借技術(shù)積累和行業(yè)案例占據(jù)主導(dǎo)地位，建立了技術(shù)和市場壁壘。相比之下，小型PLC競爭激烈且價格敏感。長期來看，推動中大型PLC自主可控是確保制造業(yè)安全的關(guān)鍵，政府政策支持國產(chǎn)PLC發(fā)展，推動自主可控進(jìn)程，減少對海外供應(yīng)鏈依賴。

（2）小型PLC市場規(guī)模

在PLC行業(yè)，國內(nèi)企業(yè)起步相對偏晚，但在小型PLC市場上已經(jīng)具備一定競爭力。2021年至2024年中國的小型PLC市場規(guī)模由83.83億元下降至78.59億元。2024年度，中國的小型PLC市場出現(xiàn)下滑，主要是下游行業(yè)的需求受到短周期波動影響導(dǎo)致市場規(guī)模出現(xiàn)收縮。

2021-2024年中國小型PLC市場規(guī)模

資料來源：普華有策

2024年度中國小型PLC市場競爭相對分散，主要市場參與者為以西門子為代表的歐美、日系廠商，但同時已有少數(shù)本土廠商占據(jù)了一定的市場份額，前五名廠商分別為西門子、匯川技術(shù)、三菱、信捷電氣、臺達(dá)，市場占有率合計(jì)達(dá)到65.84%。

從品牌派系來看，中國的小型PLC市場中歐美廠商與日系廠商一直占據(jù)著相對主導(dǎo)的市場地位，但近年來市場占有率有所下滑，而本土廠商的市場占有率不斷提升。

5、行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇及挑戰(zhàn)

（1）行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇

1）國家政策支持工業(yè)自動化行業(yè)，為整個行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造的良好的環(huán)境。

2）國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級帶來的機(jī)遇助推國產(chǎn)品牌對國外品牌的替代進(jìn)程。

也為工業(yè)自動化設(shè)備進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代提供了良好的市場機(jī)遇。

3）下游行業(yè)發(fā)展帶動PLC需求量攀升，同時也為國內(nèi)企業(yè)提供了更加廣闊的發(fā)展機(jī)遇。

（2）行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1）國工業(yè)自動化起步晚，本土品牌需提升技術(shù)、服務(wù)與行業(yè)理解，以打破國際品牌壁壘。

2）我國PLC行業(yè)依賴進(jìn)口硬件，基礎(chǔ)元件配套能力薄弱，制約企業(yè)發(fā)展。

6、行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)情況

（1）行業(yè)內(nèi)主要境內(nèi)企業(yè)

主要境內(nèi)企業(yè)包括匯川技術(shù)、信捷電氣、禾川科技、中控技術(shù)、和利時等公司，其中匯川技術(shù)、信捷電氣、禾川科技為工控產(chǎn)品公司，主要PLC產(chǎn)品類型為小型PLC，中控技術(shù)、和利時為系統(tǒng)集成商，中控技術(shù)、和利時的主要PLC產(chǎn)品類型為中大型PLC，具體情況如下：

行業(yè)內(nèi)主要境內(nèi)企業(yè)

資料來源：普華有策

（2）行業(yè)內(nèi)主要境外企業(yè)

除上述境內(nèi)企業(yè)以外，國內(nèi)從事中大型PLC細(xì)分領(lǐng)域的主要企業(yè)還包括產(chǎn)品下游應(yīng)用領(lǐng)域以系統(tǒng)自動化場景為主的西門子、羅克韋爾、施耐德等國際知名企業(yè)。

行業(yè)內(nèi)主要境外企業(yè)

資料來源：普華有策