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1、机器视觉系统优势一、 机器视觉系统优势相比于人眼识别，机器视觉在速度、精度、环境适应性、客观性、效率性、感光范围等方面优势明显，具有检测速度快、识别精度高、工作时间长、信息方便集成、适应恶劣环境等核心特征。机器视觉系统是智能制造装备的重要组成部分。智能制造装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。机器视觉作为机器的眼睛和视觉大脑，属于智能装备感知、分析部分的关键零部件，也是整个智能制造系统中的重要信息输入端口。智能制造的实现需要广泛联通各类生产设备，并通过智能控制系统将各类生产设备所采集的信息进行汇总和分析，最终做出高效、精确
2、的自主决策，而机器视觉技术是生产设备采集信息的重要方式，是智能制造的基础。二、 过程控制行业基本概念过程控制在工业领域是指以厚度、水分、成分、温度和压力等工艺参数作为被控变量的自动控制，是计算机及时地采集检测数据，经过算法得出最佳值迅速地对控制对象进行自动控制和自动调节，也被称为实时控制。过程控制是保持生产稳定、降低消耗及成本、提高生产质量的重要手段。三、 DCS：是流程工业控制系统的核心DCS（DistributedControlSystem，集散控制系统）是以微处理器为基础，采用分散控制、集中显示、分而自治、综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。DCS采用集中监控的方式协调本地控制器以执
3、行整个生产过程，将各个分站进行数据交流和整合，完成满足客户需求的控制。DCS是流程工业控制系统的核心，它采用控制分散、管理集中的设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式，主要应用于基于物理和化学变化生产、加工过程属于连续系统的流程工业领域。DCS由输入输出模块、通信模块、控制器和人机界面组成，用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能。DCS主要由三站一线组成：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络。工程师站对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。现场控制站是DCS的核心，对现场I/O处理并实现直接数
4、字控制（DDC）功能的网络节点。系统网络是连接系统各个站的桥梁，由于DCS是由各种不同功能的站组成的，这些站之间必须实现有效的数据传输，以实现系统总体的功能。2020年全球DCS市场规模约169亿美元。根据ReportLinker数据显示，2020年全球DCS市场规模约为169亿美元，预计到2027年全球DCS市场规模将达到215亿美元，年复合增速约为35%。2020年中国DCS市场规模约87亿人民币。根据睿工业数据，2019年度国内DCS市场规模为874亿元，同比增长72%。2020年受到新冠疫情影响，项目建设有所延缓，预计DCS市场或将出现下滑。但随着工业复制化持续提升，DCS的运用将逐步
5、开始向高端、大型、联合控制和注重后续维护的方向发展，预计DCS市场仍会保持5-6%的平均年增长率。DCS应用行业众多，化工、石化和电力是最大领域。从下游应用行业来看，化工、石化和电力三大行业占据807%的市场。2019年化工行业依然为第一大市场，规模达到323亿元，同比增长174%；石化行业规模达到17亿元，同比增长143%；电力行业规模为213亿元，同比下降46%。中控技术市占率近三成，位列行业第一。本土品牌：以中控技术、和利时为主，市场份额分别分别占比27%与15%；外资品牌：主要以欧美系的艾默生、霍尼韦尔、西门子、ABB，和日系品牌横河电机为主，市场份额分别占比16%、10%、6%、7%
6、、6%；化工领域主要以中控技术、和利时、霍尼韦尔、横河电机为主；电力领域主要以ABB、艾默生、和利时、西门子为主；石化领域主要以中控技术、霍尼韦尔、艾默生、横河电机为主。四、 工控系统主要包括PLC、DCS和SCADA三大类工业控制系统（ICS，Industrialcontrolsystem）是各式各样控制系统类型的总称，是由各种自动化控制组件以及对实时数据进行采集、监测的过程控制组件，共同构成的确保工业基础设施自动化运行、过程控制与监控的业务流程管控系统。工业软件分为嵌入式软件（工业通信、汽车电子等）、研发设计类（CAX、PLM等）、生产制造类（MES、DCS等）、信息管理类（ERP、CRM
7、等）。而生产制造类软件主要包括：生产控制类（PLC/DCS/SCADA）和制造执行类（MES）。工业控制系统涵盖了多种类型的控制系统，包括数据采集与监控系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）。在ISA-95企业管理系统与控制系统集成的五层系统中，PLC属于Level1，而DCS属于Level1和Level2，而SCADA则属于Level2。DCS与SCADA是一种控制系统，PLC只是一种控制装置。在工业自动化和控制系统的结构中，PLC作为重要的底层控制部件，通常应用在SCADA和DCS系统中，用于实现工业设备的具体操作与工艺控制，PLC控制系统重要的基础。DC
8、S与SCADA侧重点不同。SCADA侧重于各子系统数据监测，SCADA主要用于控制点分散，比如天然气的长输管道、电力调度系统等等。DCS侧重于分散控制，也兼具了SCADA的功能。基本上，在一些生产企业会包含3种系统，SCADA作为生产管理级上位监控，DCS实现复杂控制，而PLC实现单机及简单控制。五、 SCADA：重点在于数据采集与监控处理SCADA:（SupervisoryControlAndDataAcquisition，监测控制和数据采集系统），是以计算机为基础的实时分布式系统，可对现场设备进行远程控制和监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供依据。SCADA系统的设计用来收集
9、现场信息，将这些信息传输到计算机系统，并且用图像或文本的形式显示这些信息。SCADA系统重点突出数据采集和监控处理。SCADA系统集成了数据采集系统、数据传输系统和HMI软件，以提供集中的监视和控制，以便进行过程的输入和输出。可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。SCADA系统主要由监控中心、通讯系统和数据采集系统三部分组成。上位机与下位机由通讯系统连接，上位机定位监控中心，主要负责监控，下位机主要由PLC、RTU、现场仪表、现场人机界面等组成，主要负责控制。2021年全球SCADA市场规模约90亿美元。根据ISA数据预测，2021年全球
10、SCADA市场规模为92亿美元，预计到2026年将达到132亿美元，年复合年增长率76%增长。2020年中国SCADA市场规模约124亿。根据头豹研究院数据，中国SCADA市场规模从2014年的771亿元稳步上升至2018年的1002亿元，年复合增长率为68%，未来随着工业技术与信息技术深度融合，信息化逐渐带动工业化，SCADA应用普及度将继续提升，预计未来五年，中国SCADA行业的发展增速将提升至120%，到2023年，中国SCADA行业市场规模有望达到1766亿元。前三大应用场景为电力、市政与石油天然气。从应用占比来看，电力行业式SCADA系统应用占比最大的领域，占比达到305%，其次是市
11、政、石油天然气，分别占比253%、166%。六、 PLC：工控系统中的重要底层控制部件PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）是一种以微处理器为基础，集合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术的数字运算操作电子系统，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，将其存入PLC的用户程序存储器，运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC于上世纪60年代末研制出应用
12、于汽车制造业，PLC是从摸仿原继电器控制原理发展起来的，70年代的PLC只有开关量逻辑控制，所以被命名为可编程逻辑控制器。PLC具有适用范围广、可靠性高、编程简单、使用方便等特点。PLC主要由CPU结构、存储器、I/O单元、电源模块、外部设备接口等部分组成。大中型PLC主要用于项目型市场，小型PLC应用于OEM市场。国内大中型PLC主要应用于项目型市场，产品的安全性、可靠性、稳定性和网络通信能力要求比较高，如汽车、冶金、电力、化工、建材等；小型PLC主要应用于OEM市场，如纺织机械、包装机械、起重机械、食品机械等器械设备。中国PLC市场主要由外资品牌主导。欧美品牌主要以西门子、罗克韦尔、施耐德
13、、GE为代表。西门子在中国市场占而有率44%，占据领先的市场地位，其大型、中型、小型PLC产品的可靠性、稳定性等性能较为良好，在大型、中型PLC市场中具有较强竞争优势，罗克韦尔排名第四，市占率为5%，但是其在大型PLC产品是绝对的龙头；日韩品牌主要以三菱、欧姆龙、LG为代表。主要依靠较高的性价比和渠道优势占据一定的市场份额，其中以三菱和欧姆龙为代表的日本PLC在小型控制系统等细分领域中应用较多；本土品牌市占率仅11%，主要以信捷电气、汇川技术、麦格米特、和利时为代表，市场规模相对较小，目前本土品牌主要以提供小型PLC产品为主。七、 过程控制产业链分析顺序控制是指按照生产工艺预先规定的顺序，各个
14、执行机构自动地有秩序地进行操作，如物料输送中搬运机械手的运动控制、包装生产线的控制、交通信号灯的控制等，控制程序较简单。相较于顺序控制，过程控制被控对象的被控参数的影响因素较多，且往往相互影响，控制逻辑复杂、难度大。八、 过程控制对于智能制造的重要性智能制造需要强大的工业自动化作为支撑。过程控制是工业自动化的重要分支，广泛应用于新能源电池、薄膜、造纸、无纺布及卫材、医药和食品等过程工业领域。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，过程工业产品的质量和功能也向更高的层次发展，为满足优质、高产、低消耗等要求，过程控制已经成为现代过程工业不可或缺的重要组成部分。我国智能制造尚处于起步阶段，
15、过程控制作为智能制造在过程工业领域实现的根基，其应用水平将直接影响未来智能制造在过程工业的发展。九、 自动检测系统基本结构分析根据所检测参数的不同，自动检测系统可分为质量检测、水分检测、密度检测、成分检测、压力检测、流量检测、温度检测、物位检测等不同系统；根据测量原理的不同，自动检测系统可以分为射线式、激光式、微波式、超声波式、压电式等。自动控制系统是指利用一些自动控制仪表及装置，对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调节，使它们在受到外界干扰影响偏离正常状态后，能够自动地重新回复到规定的范围之内，从而保证生产的正常进行。基本的自动控制系统由控制器、执行器和被控对象组成。被控对象是指生产过程中
16、被控制的工艺设备、装置或流程。自动控制系统的信息输出端为自动检测系统所提供的参数测量值，控制器作为控制中枢，在接收参数测量值后，根据测量值和设定值的差距，计算出操纵量（又称控制量）并传输至执行器。执行器根据操纵量对被控对象进行控制和调整，保证生产过程的稳定高效。按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统，在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差；闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。十、 过程装备与控制工程的发展趋势过程装备与控制工程在工业等不同领域中的地位表现越来越重要，国家加大了对人才的培养力度，在人才的培养中，对理论知识的掌握程度要求较高，技术人员对知识必须扎实、熟练的掌握。所谓控制工程，就是实现对设备或者仪器的高效率控制，逐步实现自动化与智能化，实现生产制造能力的不断提高。随着时代的发展，人们对智能化的依赖程度逐
