东海基金｜机械设备行业：工控自动化景气度回升，行业概览

工控自动化为典型的顺周期行业 工业自动化控制行业涵盖变频器、伺服系统、PLC、DCS、运动控制器、CNC、传感器等产品，工业自动化产品下游行业应用广泛，包括锂电、硅晶、3C 制造、起重、空压机、机床、纺织化纤、印刷包装、塑胶、冶金、石油、化工、金属制品、电线电缆、建材、煤矿、注塑机等。

工控自动化下游领域包括几乎国内所有的工业制造业，下游领域的繁多决定了工业自动化领域是强经济周期行业，整体受宏观经济周期影响很大，工控自动化行业隶属于制造业范畴，同PMI指数具有强相关性。

图表：工控自动化产业链

来源：汇川技术年报

工控自动化产品中，变频器、PLC和伺服系统为最主要产品。变频器的功能是将工频(50Hz或60Hz)交流电源转换成频率可变的交流电源提供给电动机，通过改变交流电源的频率来对电动机进行调速控制。变频器种类很多，主要可分为两类：交-直-交型变频器和交-交型变频器。

变频器主要包括

1.整流电路：大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。

2.平波回路：整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。

3.逆变电路：直流功率变换为交流功率。

图表：变频器工作原理

来源：百度图片

变频器为长尾市场，集中度有望进一步提升 变频市场由于厂家众多，年收入在5000万左右的变频器企业100-200家，长尾市场极大，国内低压变频器实际市场空间比第三方统计样本大，国产化率也比第三方统计情况略高。不管是在技术引领还是在品牌认可度方面，目前欧系品牌变频器仍占据主要地位，而本土品牌仍有较大的提升空间。

中高压变频器市场规模约55亿元，主要还是国外厂商。从市场集中度来看，国内中高压通用变频器市场中，市场集中度进一步提高。

伺服系统具备多种优势 伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

伺服驱动器和变频有这样几点区别：(1)伺服驱动器一般是3倍过载能力，而变频器一般允许1.5倍过载。(2)伺服系统控制精度远远高于变频器(3)变频器属于传动控制领域,伺服系统属于运动控制领域。一个是满足一般工业应用要求，对性能指标要求不高的应用场合，追求的是低成本。另一个则是追求高精度、高性能、高响应。

图表：伺服系统示意图

来源：Motrona，东海基金

PLC全称是可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController) 。是一种使用可编程存储器储存指令， 执行逻辑、 顺序、 计时、 计数与计算等功能， 并通过模拟或数字输入/输出组件控制各种机械或生产过程的装置， 是工业装备、 生产系统、 重大基础设施的核心控制设备。

小型PLC市场国产替代进入加速期， 日系份额有所下降。小型PLC主要应用于中低端OEM市场，近年来内资品牌技术水平逐步提升，凭借较高性价比和定制化机型开发能力，推动内资品牌市占率进入加速成长期。2017-2022Q3， PLC内资厂商中信捷电气、汇川技术市场份额分别从4.23%、 2.41%提升至6.59%、 10.24%；相反，日系品牌（三菱、 欧姆龙、松下）份额则显著下滑，2017年至2022年前三季度份额从32.31%下滑至19.88%。

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