工业控制系统关键技术行业研究报告

1、工业控制系统关键技术简介

1.1.技术定义

工业控制系统关键技术包括：

高端DCS、FCS、PLC等自动化控制装备体系结构优化技术；不同结构的模块化硬件设计技术；高可靠性、高稳定性、高环境适应性技术；创建单元电路硬件库。

系统软件总体设计技术；微内核操作系统和开放式系统软件技术组态语言和人机界面技术；统一数据格式、统一编程环境的工程软件平台技术；实时数据库和关系数据库技术；应用软件的工程化标准化技术；系统集成技术以及集成支撑技术；高可靠软件编制流程研究。

可靠性综合分析设计技术；自动化控制装备可靠性建模技术；多环境因子检测技术；可靠性加速试验方法研究；故障诊断、寿命预测和评估技术；预测故障发生位置、时间、程度及故障修复技术；

智能装备硬件、软件的功能安全分析、设计、验证方法与技术；建立功能安全验证测试平台；自动化系统整体功能安全评估技术；自动化控制系统的核安全性和功能安全验证技术。

工业过程多层次性能评估技术；基于海量数据的统计学习建模技术；大规模高性能多目标优化技术；高阶导数连续运动规划、多轴连续插补、电子齿轮与电子凸轮等精密运动控制及优化技术。

1.2.主要应用产品

工业控制系统关键技术主要用来生产工程控制系统，指用集散控制系统、可编程控制器、智能化仪表、现场总线仪表等组成的用于控制工业生产的系统。

1.3.技术特点

2、产业链图示

工业控制系统关键技术贯穿工业控制系统整个生产过程。

3、市场规模

数据来源：工信部统计数据，未来增长值根据前几年增长率及未来目标值预测；工业控制系统数据根据国家统计局及工业机械协会数据，未来数值根据未来值及增长率进行预测。

4、技术发展水平

4.1技术难度

①在FCS方面，由于实际应用中一个系统很可能采用多种形式的现场总线，因此如何把工业控制网络与数据网络进行无缝的集成，从而使整个系统实现管控一体化，是关键环节。

②在DCS方面，需要对收集的现场数据进行深加工，同时需要开拓下游仪表市场，不仅用于测量数据传输，需要把控制功能也应用在现场仪表中。

③在PLC方面，目前PLC技术尚有许多关键技术需要解决，例如设备的可靠性，即能够在高温、振动、温差大、多灰尘等；实时性，即能够对现场信号做出及时和确定性响应，以防出现不测后果。

④在安全及验证方面，工业控制系统多为实时在线系统且影响重大，不易进行安全故障分析排查、产品检测和替换、解决方案验证等工作的开展

4.2 技术成熟度

①工业控制系统从制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统），历史悠久，技术水平也逐渐提高，整体技术成熟度较高。

②国内高端工业控制系统主要由外国厂商提供，国内技术成熟度低。

4.3 产业化的水平

①中国工控系统关键部件大量使用国外产品，关键部件的安全性受制于人，国产化水平低。

②总的来说，工业控制系统核心配件虽然国产化低，但系统应用水平不低，大型企业基本均已采用，产业应用水平高于30%，

4.4 替代技术简析

①在关键技术上，工业控制系统关键技术为制作工程控制系统主要技术，不存在代替技术。

②在生产工艺上，几大工业控制系统生产商OMRON、GE、AB、ABB、SIMENS等都研发了自己的生产工艺。

5、国内外技术发展对比

5.5 国内外技术差距

①西方发达国家已将工控系统安全作为国家战略安全的重要组成部分，而中国相关研究还处于起步阶段，防护能力和应急处置能力低。

②国外工业自动化设备、产品制造商依然控制国内上游产品供应的主要市场，国内制造商拥有一定DCS系统、FCS、数控、低压电器、工业PC和工业软件市场份额。。

③总的来说，中国技术与国外技术有约10年差距。

5.6 国内外主要厂商