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

1、工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)基本情況及分類

工業(yè)自動(dòng)化通過應(yīng)用自動(dòng)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(dòng)、執(zhí)行、傳感層設(shè)備，再到下游的應(yīng)用市場，層級(jí)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(dòng)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(dòng)化和高效化。按功能分為控制層、驅(qū)動(dòng)層、執(zhí)行層和傳感層。控制層（如PLC、PC-based）采集傳感器信號(hào)后計(jì)算并發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)層（如伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器）驅(qū)動(dòng)執(zhí)行層（如電機(jī)、閥門）執(zhí)行動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)監(jiān)控、控制驅(qū)動(dòng)層、執(zhí)行層等承擔(dān)“四肢”角色的設(shè)備，在一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化行業(yè)的發(fā)展概況

全球工業(yè)自動(dòng)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(dòng)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(shì)。為推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)，國家出臺(tái)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(dòng)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(dòng)控制裝置，是工業(yè)3.0時(shí)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(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算功能，具通用性、易用性、實(shí)時(shí)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(jí)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(duì)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(shí)控制能力：PLC的實(shí)時(shí)性體現(xiàn)在其對(duì)于控制信號(hào)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(shí)操作系統(tǒng)，使得其能夠在微秒級(jí)別的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)控制指令，并實(shí)時(shí)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(duì)工業(yè)使用場景設(shè)計(jì)的控制器，針對(duì)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(jí)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(duì)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(hào)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(shì)

（1）自主可控趨勢(shì)

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(shì)

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(shì)。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(dòng)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(shì)

近年來，人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，PLC對(duì)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(shì)

在工業(yè)化與信息化融合的背景下，信息技術(shù)推動(dòng)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(shí)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(shì)。

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(duì)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(dòng)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(jià)格敏感。長期來看，推動(dòng)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(dòng)自主可控進(jìn)程，減少對(duì)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(duì)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(dòng)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(duì)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(shí)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(tái)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(duì)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(dòng)化行業(yè)，為整個(gè)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(jí)帶來的機(jī)遇助推國產(chǎn)品牌對(duì)國外品牌的替代進(jìn)程。

也為工業(yè)自動(dòng)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(dòng)PLC需求量攀升，同時(shí)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(dòng)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(shí)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(shí)為系統(tǒng)集成商，中控技術(shù)、和利時(shí)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(dòng)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