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1、自动检测系统行业发展概况一、 自动检测系统行业发展概况自动检测系统是指自动连续地对面密度、厚度、灰分、水分等各种工艺变量进行测量，并在上位机中对测量结果进行分析输出，为实现自动化控制提供输入信息。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、超声波式等。目前，片材在线自动检测主要是片材的厚度/面密度/水分或其它成分含量的在线检测，如厚度（面密度）国际同行通用的检测方式主要是射线测厚、激光反射测厚、红外测厚等，水分的主要检测方式主要是红外检测和微波检测；其他成分检测主要是射线检测或红外检测。当前片材生产过程中在线实时、非接触高精度检测要求日益提升，射线检测、激光检测、红外检测、
2、微波检测在检测场景中仍是行业内重点发展的检测技术，且随着涂覆、复合等深加工新材料应用场景增多，射线类面密度检测技术性能明显优于其他检测手段，具有广阔的市场空间。二、 过程控制行业未来发展趋势传统模式下，工业自动化行业内自动控制系统与自动检测系统相对独立，自动检测系统提供商专注于提供专业的检测设备，自动控制系统提供商专注于对各类设备进行系统集成和控制。随着全球工业和制造业正向着一体化、数字化和智能化的方向发展，对检测、控制设备等均出现更精细化、专业化的要求，对自动化的需求上也将从单一系统转向整体解决方案。面对下游行业对于自动化产品的需求，过程控制企业在设备生产和发展上更加关注下游行业的生产场景，
3、由原有的仅提供专业检测设备或控制集成服务逐步转变为提供检测、控制一体的解决方案。三、 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。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
4、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
5、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。DCS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、 过程装备与控制工程的发展现状及社会作用为适应行业需求，过程装备与控制工程专业培养的学生需要有牢靠的装备
6、机械研发、控制工程以及其它的基础理论知识。过程装备与控制工程专业旨在培养机械师，而不是工程师。只有一个具有对理论知识的应用、设计、开发、制造、创新等综合能力的机械师，才能在如今的过控行业里站稳脚跟。中国现阶段的支柱产业含有装备制造、石油化工、有色金属、汽车船舶制造和钢铁产业，而过程装备与控制工程在这些产业中发挥着重要作用无论对于仪器的研究，还是故障设备诊断和流体的技术控制都是极为重要的。同时，在21世纪的今天，新能源与动力开发是现代研究的一大重点，而过程装备与控制专业也早已渗入到航空、航天、原子能等领域，过程装备与控制工程专业的高素质人才便在其中发挥着重要作用。从专业的建立到发展，为国家各产业
7、的建设提供了强劲的综合能力支持和开发潜力。随着我国平均科学技术的提高，过控专业技术研究活力高涨，在工、矿、企业等制造业的发展上起到了强劲的促进作用。总之，过程装备与控制工程是现代化工业发展的基点，是国家支柱产业的学科基础，是衡量一个国家工业、制造业发展的标志。六、 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
8、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
9、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。七、 过程控制行业发展现状应用领域拓展和检测精度提高，检测设备需求旺盛：在工业自动化中，特别是连续生产过程的自动化中，检测系统是实现生产过程自动化必不可少的技术工具之一。自动检测系统通过对过程参数的准确检测，可以及时准确地反映工艺设备的运行工况，为操作人员提供必要的操作依据，为自动控制系统提供必要的信号，是过程控制中重要的前端系统。随着工业自动化的应用领域不断拓展和工业生产过程中对于检测精细度的要求不断提升，工业自动化产业对于检测设备的需求日益旺盛。2020年全球自动检测设备规模已达到687亿美元。未来在全球工业自动化不断发展
10、的驱动下，市场规模仍将保持持续增长。从细分领域角度，项目投资方在线检测产品主要涉及自动检测设备中的射线检测设备、激光检测设备和微波检测设备。射线检测技术、激光检测技术和微波检测技术等作为无损检测技术，应用范围广泛。射线检测设备方面，工业检测设备利用射线特质，在不影响、不损害被检对象使用性能的前提下，检测物料的缺陷和不均匀性、判断其状态。检测手段的非破坏性、检测结果的连续性和数据的可视化特性，避免了取样试验以点带面的局限性、弥补了人工感官检查的不足，使检查结果更具真实性、科学性，被广泛应用到医疗CT检查、工业品成分检测和内部缺陷等。随着检测精度要求提升和下游应用场景的不断增加，射线检测需求将保持
11、快速增长。激光检测设备方面，激光广泛应用于仪器与传感器领域、材料加工与光刻领域、通信与光存储领域、科研与医疗与美容领域、显示与打印领域。激光检测设备应用的是激光传感器，根据中金企信国际咨询统计数据，2020年全球激光传感器市场规模达到989亿美元。专家预计未来全球激光传感器市场规模将以961%的年复合增长率持续增长，2026年将达到17亿美元。微波检测设备方面，微波对非金属复合材料具有较好的穿透性，多用于检测塑料、陶瓷、玻璃、橡胶、木材以及各种复合材料等，如检测纸张/无纺布中的水分、胶接结构和蜂窝结构件中的分层、金属加工工件表面粗糙度、裂纹等，应用场景广泛，市场需求量较大。工业生产过程日趋复杂
12、，工业控制系统前景广阔：工业控制系统包括监控控制和数据采集系统，以及分布式控制系统和使用可编程逻辑控制器控制本地化过程的小型控制系统，自动控制系统也属于工业控制系统范畴。随着生产技术水平的迅速提高与生产规模的持续扩大，工业领域对于自动控制系统的要求不断提升，对于工业自动控制系统的需求日益旺盛。根据中金企信国际咨询统计数据，2019年我国工业控制系统市场规模为1056亿美元。2020年受新冠疫情影响，预计市场规模有所下降。未来随着工业自动化技术在我国各工业领域的普及和疫情恢复，我国工业控制市场规模将稳步提升，预计2027年我国工业控制系统市场规模将达到1516亿美元。八、 自动检测系统自动检测系
13、统采用各种检测仪表和仪器，采用射线、激光、微波等各类检测方式，自动连续地对质量、厚度、水分等各种工艺变量进行测量，将测量结果用仪表指示并记录下来供操作人员或上位机观察、分析或将测量结果传送给控制系统，可为自动控制系统的实现自动化控制提供输入信息。自动检测系统一般由传感器、变送环节和显示器构成。传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测参数，并经能量转换转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号。传感器的输出信号需要经过变送环节转换成标准统一的模拟量信号或满足特定标准的数字量信号。显示器的作用是向观察者显示被测量数值。九、 SCADA：重点在于数据采集与监控处理SCADA:（Supe
14、rvisoryControlAndDataAcquisition，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
15、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
16、，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%，其次是市政、石油天然气，分别占比253%、166%。十、 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，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。
