分布式控制系统DCS报告

2018年10月出版

正文目录

1、DCS 是工业过程控制的关键系统 (4)

1.1、分散控制，集中操作的控制系统—DCS (4)

1.2、DCS 为模拟量控制系统，PLC 为局部的逻辑控制产品 (8)

1.3、功能模块开发、系统设计及网络传输能力是制造核心难点 (9)

2、预计DCS 市场稳定增长，进口替代进程将持续 (11)

2.1、我国DCS 发展进入稳定增长时期 (11)

2.2、国产品牌进步巨大，进口替代仍存空间 (13)

2.2.1、中外资企业平分秋色，国产品牌以中小项目为主 (13)

2.2.2、技术提升、政策扶植、响应速度推动国产品牌进一步进口替代 (16)

3、DCS 系统是工业互联网落地的基础 (18)

3.1、信息化、集成化、包容性将是DCS 未来发展方向 (18)

3.2、DCS 在工业互联网中扮演至关重要的角色 (19)

3、投资机遇与风险 (20)

图表目录

图表 1：DCS 系统能够实现的功能 (4)

图表 2：四代DCS 产品结构图示 (5)

图表 3：典型DCS 系统结构（包含高层管理网络） (7)

图表 4：DCS 和PLC 是控制类产品中占比最大的两个种类（除运动控制外） (8)

图表 5：和利时HOLLiAS 系统融合PLC 和DCS 产品优势 (9)

图表 6：DCS 评价主要指标及对应制造核心难点 (10)

图表 7：DCS 解决核心制造难点的方式 (11)

图表 8：2000 年至今国内DCS 市场大致分为三个发展阶段 (12)

图表 9：2017 年DCS 市场下游应用行业占比 (13)

图表 10：2016 年国内DCS 市场行业竞争格局 (14)

图表 11：国产品牌优劣势分析 (15)

图表 12：国家对DCS 系统发展进行大力支持 (16)

图表 13：工业互联网通过三层架构逐步实现 (19)

图表 14：和利时2009-2018 财年营收情况（亿元） (21)

图表 15：和利时2009-2018 财年非GAAP 净利润情况（亿元） (21)

DCS 是工业过程控制的关键系统。DCS，即分布式控制系统，是一种以分散控制、集中操作、分级管理为主要特征的控制系统，其基本功能包括监控现场数据、遥控现场设备。全球DCS 市场发展主要分为四大阶段，1975-1980年的初创期；

1980-1990 年的成熟期，引入局域网作为系统骨干；1990-2000年的扩展期，增加上层网络，标准化以太网开始普及；2000 年至今的变革期，即将现场控制设备从传统模拟仪表改为现场数字仪表，并用现场总线互联。同为控制层产品，但DCS 系统与PLC 差别较大，首先从设计原理角度，DCS侧重于模拟量控制，PLC 更侧重逻辑控制；从起源概念角度，DCS 侧重于向完善的控制系统发展，而PLC 侧重于局部的控制功能完善；且DCS 数据传输及管理能力较强。

预计DCS 市场将稳定增长，进口替代进程将持续。我国DCS 发展已经进入稳定增长期，中国DCS 市场发展大致分为三个阶段， 1980s-90 年代中期的发展萌芽期；90 年代中期-2000 年的初步探索期，和利时、浙大中控等国内企业初步崭露头角；2000 年至今的进口替代期。我们预计未来几年国内DCS市场复合增速将保持在5-6%，主要增长动力主要来自DCS 售后服务市场兴起、环保型项目带动及政策扶植。目前国内市场中外资品牌基本平分秋色，主要原因一是国内龙头企业技术积累已超过二十年，在系统设计、模块开发、通信结构等DCS 制造核心难点方面均有提高；二是在2007-2009 年左右国内企业选择在食品饮料、精细化工等细分领域寻找突破，聚焦长尾市场战略正确；三是国家在技术和项目上给予企业较大支持。2016 年国内品牌市占率约为42%，预计未来国内品牌仍将保持市占率提升趋势，主要来自于技术提升、政策扶植和售后响应速度的带动。 DCS 系统在工业互联网中扮演重要角色，是其落地的基础。近几年伴随消费升级及自动化水平提高，DCS 供应商纷纷推出新一代产品，主要发展趋势包括信息化、集成化及更强的包容性。DCS 本身特性及发展趋势使其在工业互联网中将起到重要作用。工业互联网本质是连接工业生产、供应链及产业集群的一张网，其发展的第一步就是实现工厂级应用于设备的互联，主要目的是对底层生产数据进行采集及处理，从而实现全流程控制、监测及判断，而能够实现这一目标最成熟的产品就是DCS，可以说DCS 的普及是搭建工业互联网体系的第一步，因此从中长期来看，工业互联网发展是大势所趋，DCS的稳定增长是可持续的。

1、DCS 是工业过程控制的关键系统

1.1、分散控制，集中操作的控制系统—DCS

DCS 是Distributed Control System 的英文缩写，即分布式控制系统，是一种以控制器和现场设备为基础，将相关工艺信号汇集到系统中，由操作站进行监视或其他控制操作，以分散控制、集中操作、分级管理为主要特征的工业自动化控制系统。DCS 的基本功能包括监测现场数据、遥控现场设备。此外还可以通过编程，实现PID、连锁、顺序控制、计划调度、仓储管理、能源管理等高级

功能。其工作流程为现场设备将收集的如温度、流量、压力等模拟信号通过A/D 转换器（信号采集卡）转换为数字信号，而后汇总至IOU 单元并通过通信网络存储在主存储器内，通过人机界面显示给操作人员，操作人员可通过人机界面向现场设备发送指令，信息的传输通过通信网络进行。

图表 1：DCS 系统能够实现的功能

全球第一个DCS 系统诞生于1975 年，其40 多年的发展历史大致可以分为四大阶段，在这一过程中DCS 实现了系统功能从底层向高层、构成系统由封闭

到相对开放的不断进步。

1975-1980 年可以称为DCS 系统的初创期，产品以实现控制功能为主，人机界面功能较弱，且各个厂家的系统均由专用产品构成，在通信方面也自成体系，因此这就造成系统不仅销售价格高，同时维护成本也高；

1980-1990 年可以称为DCS 的成熟期，最大的特点就是引入局域网作为系统骨干，大大增强了系统的扩充余地，在功能方面，顺序控制、逻辑控制等功能逐渐产生，同时人机界面技术也不断进步。由于技术趋于成熟，市场参与者不断增加，导致DCS 价格出现明显下降，开拓了使用范围。但在网络协议方面，不同厂商仍各自为政，DCS 仍是一个完全封闭的系统；1990-2000 年是DCS 系统的扩展期。这一时期DCS 系统实现两方面发展，一是增加上层网络，将生产的管理功能纳入系统，形成DCS 产品直接控制、监测协调及上层管理三层典型系统结构；二是在通信网络方面，各个厂商普遍开始使用标准的网络产品，如以太网等，使各厂商DCS 至少在底层能够实现互通，大大增强DCS 开放性。同时这一时期DCS 使用成本继续下降，一是由于除现场操作站外，人机界面、服务器和基础软件等部分基本均采用市场采购产品，明显降低系统维护成本，二是各厂商产品形态已无明显区别，差异主要集中在不同行业应用密切相关的控制方法及高层管理功能方面，同质性的增强也使产品议价能力下降；

2000 年至今是DCS 系统的变革期。到20 世纪90 年代，DCS 系统已经完成在监测协调及上层管理两个层级的数字化进程，唯有现场直接控制层仍然采用模拟仪表进行常规一对一信号传输，这与DCS 中上层结构形成较大反差，因此当前阶段DCS 的核心任务是实现现场控制设备的变革，即将传统模拟仪表等改为现场数字仪表，并用现场总线互联，这一变革首先能够省略大量A/D 转换器的使用，同时将集中IOU 单元内化至各台现场数字仪表中，实现彻底的分散控制。目前DCS 这一变革仍在进行中。

图表 2：四代DCS 产品结构图示