世界仪器仪表及自动控制系统产业发展动态

1、世界仪器仪表及自动控制系统产业发展动态 来源：上海仪器仪表2010.2 上传日期：2010-7-30 点击率：197 次字号大小：大 中 小复制链接我要留言 仪器仪表及自动化控制系统应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面，在国民经济建设各行各业的运行过程中发挥着不可替代的作用。目前，现代仪器仪表的发展水平，已成为一个国家科技水平和综合国力的重要体现。 仪器仪表自动化控制系统产业地位特殊，对国民经济的拉动作用大，有着良好的市场前景和巨大的发展潜力。为此，世界发达国家都高度重视和支持本国仪器仪表及自动化控制系统产业的发展。美国一直以来对仪器仪表产业发展很

2、重视和支持，将仪器仪表纳入信息技术产业并采取优先发展的政策；日本科学技术厅把测量传感器技术列为21世纪首位发展的技术；德国大面积推广应用自动化测控仪器系统；欧盟第三个科技发展总体规划中将测量和检测技术列为15个专项之一。一、世界仪器仪表及自动控制系统产业总体发展综述(一)产业持续增长，产业集中度较高 近年来，世界仪器仪表及自动化控制系统产业持续增长。 以世界分析仪器产业发展为例，据国际战略方向公司(Strategic Directions International，Inc)出版的权威刊物仪器市场展望(Instrument Business Outlook，IBO)数据显示，世界分析仪器产业的

3、产值从2002年的260亿美元增加到2007年的360亿美元，年复合增长率为6.7。2008年世界分析仪器产业仍保持增长态势，产值约为370亿美元。预计到2012年该产业产值将达到490亿美元。同样，近几年世界传感器市场也保持稳步发展的态势。据Intechn咨询公司数据，2005-2008年世界传感器市场年平均增长率约为4.5；2008年世界传感器市场容量约为506亿美元；预计2010年世界传感器市场规模可达600亿美元以上。 再看自动化控制系统产业，据Datamonitor 2008年9月发布的数据显示，2007年世界自动化控制系统产业(包括集散控制系统(DCS)和可编程控制器(PLC)两大

4、部分，不包括基于PC的工业控制系统和软件)市场规模约为153亿美元，较2006年大幅增长87(见图1)；2003-2007年年复合增长率为56。其中，2007年集散控制系统(DCS)市场规模为81亿美元，占世界控制系统产业市场规模的比例为53.2；可编程控制器(PLC)市场规模为72亿美元，所占市场份额为46.8。就地区分布来看，2007年，美洲、欧洲和亚太地区自动化控制系统产业市场规为40亿美元、62亿美元和51亿美元，占世界自动化控制系统产业市场规模的比例分别为26.3%、40.7和33.1。 受全球金融危机影响，2008年世界自动化控制系统产业增长趋缓，产值约为161亿美元，较2007年

5、增长5.2%。Datamonitor预计，未来几年世界自动化控制系统产业发展继续趋缓，2008-2012年年复合增长率约为4.0，至2012年产业市场规模将达188亿美元(见表1)。 目前，世界仪器仪表及自动控制系统产业集中度较高。在分析仪器产业领域，前50强企业产值约占行业总产值的75。自动化控制系统领域，集散控制系统主要集中在欧美日发达国家的几家大公司，如瑞典ABB公司，美国艾默生(Emerosn)、霍尼韦尔（Honeywell）、福克斯波罗（Foxboro）、西屋(Westinghouse)，日本横河电机(Yokogawa)、日立(Hitachi)，德国西门子（Siemens）等；可编程

6、控制器生产厂家主要为美国通用电气(GE)、莫迪康(Modicon，现为法国施耐德电气下属子公司)、德州仪器(Texas Instruments，TI)，德国西门子(Siemens)，法国施耐德电气(Schneider E1ectric)，日本三菱电机(Mitsubishi Electric)，欧姆龙(Omron)等。可编程控制器前5强产值约占市场总值的2/3。 (二)仪器仪表技术向微型化、智能化、网络化、虚拟化方向发展 资料来源：Datamonitor表1 2008-2012年世界自动化控制系统产业市场规模及年增长率 年度 市场规模（10亿美元） 年增长率（%） 2008 16.1 5.2 2

7、009 16.9 5.0 2010 17.6 4.5 2011 18.2 3.3 2012 18.8 3.0 年复合增长率（2008-2012） 4.0 资料来源：Datamonitor当今，仪器仪表的研制和生产趋向微型化、智能化、网络化和虚拟化。 仪器仪表的研究尺度已深入到微、纳米领域，微小型稳定可靠的仪器大量涌现，如微流控制芯片、芯片实验室、微近红外光谱仪等。应用微电子机械系统(MEMS)的微型仪器广泛应用于生命科学、环境科学、航天、生物医疗、汽车工业、军事、工业控制等领域。 微处理器和人工智能技术的发展促使仪器仪表产品智能化，具有传统仪器所不能比拟的优点。随着仪器仪表产品进一步与微处理器

8、、微控制器、DSP芯片级嵌入式系统以及嵌入式软件融合，仪器仪表的智能化水平将不断得到提高。 由于仪器的自动化、智能化水平的提高，多台仪器联网已推广应用，虚拟仪器、三维多媒体等新技术开始实用化。例如一个大型水电站的测控系统，仅检测大坝安全性的传感器就达数千个，各个发电机组状态及水位情况的检测控制点(I/O测控点)超过万点，将各个测控点的测控装置形成一个有机的测控网络系统后，就能使该水电站正常发电和送电。(三)控制系统正向现场总线方向发展 由于3C(Computer、Control、Communication)技术的发展，控制系统将由集散控制系统(DCS)发展到现场总线控制系统(Fieldbus

9、Control System，FCS)。 现场总线控制系统(FCS)作为一种双向串行多节点的数字通信系统，有很多DCS无法比拟的优点，有专家预言FCS将取代DCS。虽然以现场总线为基础的FCS发展很快，但是由于技术上、标准上以及经济性等多方面的原因，FCS不可能在短时问内完全取代DCS，同时传统控制系统的维护和改造还需要DCS，而且DCS本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是，结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。在未来的发展中，DCS与FCS集成，充分发挥DCS的监控、管理和决策功能以及FCS的现场智能仪表的控制和通信功能，实现生产过程控制的彻底分散化、网络化，

10、将使系统配置达到最优，实现完整的控制、管理网络架构。(四)企业向大型综合化发展，企业间兼并重组加剧 工业发达国家企业集团联合的浪潮，在仪器仪表制造业中也相继展开，世界上主要的仪器仪表厂商进行了新一轮的成本削减和重组，一些财力雄厚的厂商为了扩展实力，争夺市场份额或垄断市场，开始收购有名或不知名的生产企业，成为更强大的综合性工业集团。 例如，由美国热电(Thermo Electron)公司和飞世尔科学(Fisher Scientific)公司于2006年合并成立的美国赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)公司近两年在企业兼并重组上又有大手笔，2008年先后并购了美国Op

11、en Biosystems公司、美国Affinity BioReagents(ABR)公司、英国Raymond A.Lamb公司，2009年又收购澳新地区仪器供应商Biolab和德国BRAHMS公司，大大巩固了其在仪器仪表及科学服务领域中的龙头地位。 美国安捷伦科技(Agilent Technologies)公司2008年先后收购德国TILL Photonics公司、台湾地区威华电子有限公司(Escort Instruments Corp)和美国RVM Scientific公司，2009年又收购美国瓦里安(Varian)公司，实现强强联合。此外，全球最大的自动测试设备供应商之一美国泰瑞达(Te

12、radyne)公司2008年先后收购了美国Nextest Systems公司和美国Eagle Test Systems公司；世界领先的半导体体自动化测试设备制造商日本爱德万(Advantest)公司于2008年6月收购了欧洲科利登系统公司 (Credencs System)；美国英杰生命技术(Invitrogen)公司2008年6月收购美国科学仪器制造商应用生物系统(Applied Biosystems)公司后，于当年11月份组建成立新公司生命科技公司（Life Techno1ogies Corporation，LIFE)；等等。 二、主要产品市场及技术发展动态 (一)自动化控制系统自动化控制

13、产品广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保等各行各业。目前应用广泛的自动化控制系统主要有集散控制系统(DCS)和可编程控制器(PLC)。 集散控制系统(DCS)是一种分布式控制系统，从传统的仪表盘监控系统发展而来，面向大型工业生产领域。它适用于电力、化工等行业连续性生产过程的监视与控制，强调连续过程控制精度，可实现PID,前馈、串级、多级、模糊、自适应等复杂控制，适用于工艺过程复杂、被控设备多、控制点数庞大的系统。可编程控制器(PLC)是一种控制装置，从传统的继电器回路发展而来，面向一般工业控制领域。它的发展基于制造业的现场设备控制需求，强调开关量逻辑控制，适用于小

14、型自控场所。 1集散控制系统(DCS) (1)受金融危机影响市场规模增长趋缓 据国际知名的自动化咨询公司美国Automation Research Corp(ARC)公司2008年8月发布的报告数据显示，得益于服务领域的创收，集散控制系统(DCS)市场表现较好，2007年世界集散控制系统(DCS)市场规模继续保持较快速度增长，达150亿美元，较2006年增长13。其中，系统集成服务和运营服务创收之和占整个集散控制系统(DCS)市场规模的50以上，超过硬件和软件创收之和(见图2)。 据ARC公司2009年7月份发布的最新数据，2008年以来的全球金融危机对世界集散控制系统产业的影响逐渐显现，20

15、08年之前世界集散控制系统(DCS)市场所经历的爆发式增长随着全球经济危机的到来而结束。ARC修正了2008年发布的20072012年世界DCS市场10左右的年复合增长率，而调整为20082013年的3。 目前，亚洲是世界集散控制系统市场快速增长最大的推动因素，其次为中东、东欧和拉丁美洲，而北美和西欧则呈现放缓迹象。这是因为亚洲、东欧、中东和拉丁美洲地区的资本投入和大型基础建设项目的增加，极大地驱动了DCS市场的发展。而北美、西欧和日本的市场需求主要来自老旧控制系统的现代化改造。亚太地区中，增长最快的国家是中国，其次是印度和东南亚地区的国家。增长的原因主要得益于以上这些国家基础设施工业如炼油、

16、化工、电力、油气、能源以及制药等行业投资项目的增加促进该国自动化工业的发展，从而导致对集散控制系统的需求大增。据ARC预测，20082010年亚洲地区的DCS市场规模占全球DCS市场规模的比重最大，约为20左右。 图2 2007年世界集散控制系统(DCS)市场规模分布图资料来源：Automation Research Corp(ARC) (2)国内外集散控制系统(DCS)主要生产商概况 目前，DCS的主要生产厂家集中在欧美日等发达国家，如瑞典ABB公司，美国艾默生(Emerosn)、霍尼韦尔（Honeywell）、福克斯波罗（Foxboro）、西屋(Westinghouse)，日本横河电机(Y

17、okogawa)、日立(Hitachi)，德国西门子（Siemens）等。2008年ABB公司继续保持全球DCS市场规模第一的位置。 我国DCS发展较晚，大约在20世纪80年代末才开始研发。先后出现了以上海新华控制技术集团、北京和利时系统工程股份有限公司、浙大中控和山东鲁能控制为代表的，具有自主知识产权的DCS供应商，他们多是在大学或科研院所创办企业的基础上发展起来的，目前已具有较强的竞争能力，占据了国内相当多的市场份额。 (3)集散控制系统(DCS)进入第四代，充分体现信息化和集成化 受信息技术(网络通信技术、计算机硬件技术、嵌人式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等)发展

18、的影响，以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加，各DCS厂商(以艾默生、霍尼韦尔、福克斯波罗、横河电机、ABB为代表)纷纷提升DCS系统的技术水平，并不断地丰富其内容，目前集散控制系统(DCS)已经进入第四代。霍尼韦尔公司推出的Experion PKS(过程知识系统)、艾默生公司的PlantWeb(Emerson Process Management)、福克斯波罗公司的A2、横河电机公司的R3(PRM工厂资源管理系统)、ABB公司的Industrial IT系统等都是第四代DCS的代表，国内的和利时公司也推出了自己的第四代DCSMACSSmartpro系统。 第四代DCS的体系结构主要分

19、为4层结构：现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的3层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台(ERP、CRM、SCM等)。所以说，第四代DCS主要提供工厂(车间)级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。第四代DCS的最主要标志是两个“I”开头的单词：Information(信息)和Integration(集成)。 信息化体现在各DCS系统已经不是一个以控制功能为主的控制系统，而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。DCS提供了从现场到设备、从设备到车间、从车间到工厂、从工厂到企业集团的整个

20、信息通道。这些信息充分体现了全面性、准确性、实时性和系统性。 DCS的集成性则体现在两个方面：功能的集成和产品的集成。过去的DCS厂商基本上是以自主开发为主，提供的系统也是自己的系统。第四代DCS更强调系统集成性和方案能力，DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功能之外，还集成了可编程控制器(PLC)、采集发送器(RTU)、现场总线控制系统(FCS)、各种多回路调节器、各种智能采集或控制单元等。此外，各DCS厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术，而是纷纷把DCS的各个组成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如，多数DCS厂商自己不再开发组态软件平台，而转入采用兄弟公司(如F

21、oxboro用Wonderware软件为基础)的通用组态软件平台，或其他公司提供的软件平台(Emerson用Intellution的软件平台做基础)。此外，许多DCS厂家甚至I/O组件也采用OEM方式，如Foxboro采用Eurothem的I/O模块，横河的R3采用富士电机的Processio作为I/O单元基础，Honeywell公司的PKS系统则采用Rockweell公司的PLC单元作为现场控制站。 (4)集散控制系统(DCS)广泛应用于大型工业领域 随着现代化的生产工艺系统日趋大型化、复杂化，需要检测和控制的参数大量增加，使得传统的仪表控制系统显得难以胜任。因此，一般大型工业项目都采用DC

22、S实现自动控制。下面以DCS在热电厂的应用为例作个简单介绍。在热电厂中，热工自动化在新建机组和老机组改造中广泛采用了集散控制系统(DCS)实现对机、炉的监控，其控制水平有了很大的提高。就以往建设情况来看，以DCS控制为主。一些小车问(如水处理车间)的控制采用可编程控制器(PLC)系统加以辅助控制是电厂在热工控制方面比较常见的模式。电厂主厂房内锅炉、汽机、除氧给水等系统的控制连锁比较复杂，模拟量较多，控制点数也比较多，多采用DCS控制系统。厂房外的一些小车间，设备相对比较独立，多是一些泵的启停，点数较少，并以开关量为主，多采用小型PLC制系统就能满足控制要求，设计成本也较低。 对于目前新建的小型

23、电厂，更倾向于现场总线系统(FCS)的应用。在DCS控制系统的基础上包含FCS的功能。FCS作为一种双向串行多节点的数字通信系统，有很多DCS无法比拟的优点。在未来的发展中，DCS与FCS集成，将充分发挥DCS的监控、管理和决策功能以及FCS的现场智能仪表的控制和通信功能，实现生产过程控制的彻底分散化、网络化，使系统配置达到最优，实现完整的控制、管理网络架构。 (5)中小型集散控制系统(DCS)需求日益扩大 以前集散控制系统(DCS)主要应用于石油、化工、钢铁等行业的大型企业，而众多的中小型企业相对而言资金比较紧张，也没有必要上很大规模的DCS，但却迫切需要进行技术改造，提高控制系统的自动化程

24、度，同样需要适合的中小型DCS系统。因此，中小型DCS市场具有很大的开拓空间。中小型DCS同大型DCS相比，可靠性要求没有那么高，甚至可不要冗余；灵活性也较大，完全没有必要像大型DCS那样占用专门的监控室。为了占据中小型系统市场，目前，国内外不少著名的DCS公司都推出了自己的中小型DCS，如Honeywell公司的PlantScape SCADA，国内和利时公司的FOCS等。2可编程控制器(PLC)(1)2009年市场规模遭遇低谷 近年来亚洲及东欧经济的快速发展推动各领域制造企业纷纷投资扩大产能，生产的快速发展带来了世界可编程控制器(PLC)以及各种自动化产品和服务的健康增长。据ARC 200

25、8年6月发布的报告，2007年世界可编程控制器(PLC)市场约为90亿美元，比2006年增长84。 亚太地区和东欧地区的新兴经济体，特别是金砖国家(巴西，俄罗斯，印度和中国)快速增长的市场需求，大大推动了世界PLC市场的增长，这主要得益于这些国家为满足本国越来越多的中产阶级日益增长的消费需求和生活质量的提高而投入新的基础设施建设，从而带来PLC以及各种自动化产品和服务的强劲增长。这些国家基础设施工业如化工、电力、水泥、纺织、金属以及制药等行业投资项目的增加促进该国自动化工业的发展，以及大规模的商业、工业和住宅建筑项目投资建设带来的楼宇自动化需求，从而产生对PLC的需求大增。同时，由于经济全球化

26、促使各领域制造业巨头企业积极在新兴市场投资建设，也带来了PLC需求的增加。 因此，尽管遭受全球金融危机的影响，2008年世界PLC市场规模仍保持快步增长。据ARC 2009年7月份发布的报告显示，2008年世界PLC市场规模约达到100亿美元，较上年提高11。但2009年受全球金融危机的影响逐渐体现出来，2009年将是世界PLC市场规模出现较大降幅的一年，预计2009年全年市场规模将下降至80亿美元左右。但2010年后世界PLC市场将重拾升势(见图3) 图3 2008-2013年世界可编程控制器市场规模资料来源：Automation Research Corp(ARC) (2)制造企业主要集中

27、在欧美日等发达国家 目前世界上PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上，以小型PLC著称。而美国和欧洲以大中型PLC而闻名。 美国PLC产品。美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，著名的有A-B公司、通用电气(GE)公司、莫迪康(Modicon)公司(现为法国施耐德电气下属子公司)、德州仪器(Texas Instruments，TI)公司

28、等。其中A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC市场的一半。 A-B公司产品规格齐全、种类丰富，其主推的大、中型PLC产品是PLC-5系列。该系列为模块式结构；A-B公司的小型PLC产品有SLC500系列等。GE公司的代表产品是：小型机有GE-1、GE-1-J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均采用模块结构；中型机代表产品是GE-III，它比GE-1/P增加了中断、故障诊断等功能；大型机GE-V比GE-III增加了部分数据处理、表格处理、子程序控制等功能，并具有较强的通信功能。德州仪器(TI)公司的小型PLC新产品有510、520和TIl00等，中型PLC新产品有TI300、

29、5TI等，大型PLC产品有PM550、530、560、565等系列。除TIl00和T1300无联网功能外，其他PLC都可实现通信，构成分布式控制系统。莫迪康(Modicon)公司的代表产品是M84系列PLC。其中M84是小型机，具有模拟量控制以及与上位机通信功能；M484是中型机，其运算功能较强，可与上位机通信，也可与多台联网；M584是大型机，其容量大、数据处理和网络能力强；M884是增强型中型机，它具有小型机的结构、大型机的控制功能。 欧洲PLC产品。德国的西门子(SIEMENS)公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型

30、PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。 西门子PLC主要产品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S5-95U属于微型整体式PLC；S5-1OOU是小型模块式PLC；S5-115U是中型PLC；S5-155U为大型机。而S7系列是西门子公司在S5系列PLC基础上近年推出的新产品，其性能价格比高，其中S7-200系列属于微型PLC；S7-300系列属于中小型PLC；S7-400系列属于中高性能的大型PLC。 日本PLC产品。日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇负盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所

31、以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70的份额。三菱公司较早的PLC产品是小型机F系列及其升级产品F1/F2系列。继F1/F2系列之后，三菱公司又推出FX系列和FX2系列，在容量、速度、特殊功能、网络功能等方面都有了全面的加强。FX2N是近几年推出的高功能整体式小型机，它是FX2的换代产品，各种功能都有了全面的提升。近年来还不断推出满足不同要求的微型PLC，如FXOS、FXlS、FXON、FXlN及a系列等产品。欧姆龙公司的PLC产品，大、中、小、微型规格齐全。微型机以SP系列为代表，其体积极小，速度极快；小

32、型机有P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列等；中型机有C200H、C200HS、C200HX、C200HG系列；大型机有C1000H、C2000H、CV(CV500CVl000CV2000CVMl)等。 松下公司的PLC产品中，FPO为微型机，FP1为整体式小型机，FP3为中型机，FP5/FP1O、FP10S(FP10的改进型)、FP20为大型机。松下公司近几年PLC产品的主要特点是：指令系统功能强；有的机型还提供可以用FP-BASIC语言编程的CPU及多种智能模块，为复杂系统的开发提供了软件手段；FP系列的各种PLC都配置通信机制，由于它们使用的应用层通信协议具有一致性，这给构成多级P

33、LC网络和开发PLC网络应用程序带来方便。 (3)可编程控制器(PLC)应用领域不断扩大 目前，可编程控制器(PLC)在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 开关量的逻辑控制。这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 模拟量控制。在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制

34、器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 运动控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/0模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完

35、成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 数据处理。现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些

36、大型控制系统。 通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。例如，在日本，PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活相关联的机器、与环境关联的机器，而且均有急速上升趋势。值得注意的是，随着PLC和DCS相互渗透，两者的界线日趋模糊，PLC从传统的应用于离散的制造业向

37、应用到连续的流程工业扩展的趋势更加明显。 (4)可编程自动化控制器(PAC)是可编程控制器(PLC)的未来发展方向 由于PC控制系统和PLC在技术上的差别越来越小，并且随着PLC采用了商业化(COTS)硬件以及PC能采用实时操作系统，从而出现了一种新型的控制器可编程自动化控制器(Programmable Automation Controller，PAC)。 PAC的概念是由美国ARC公司提出的，用于描述结合了PLC和PC功能的新一代工业控制器。 由于PAC结合了PLC的可靠性以及PC强大的软件能力，是具有更高性能的工业控制器，为实现高级工业自动化应用铺平了道路。目前许多厂商已生产出能结合PC

38、功能和PLC可靠性的PAC，PAC产品已经被应用到冶金、化工、纺织、轨道、建筑、水处理、电力与能源、食品饮料、机器制造等诸多行业中。ARC公司预计今后PAC的市场增长将高于PLC，同时预言今天正在使用的大多数小型和大型的PLC，以及一些微型PLC将会演变成PAC，而纯粹的PLC则主要在纳米或微观层面应用。 (二)科学仪器 1测试测量仪器 (1) 市场规模快速增长测试测量仪器被广泛应用于电子设备行业，其用户也涵盖了包括电力设备、石油化工、环保、航天航空、计算机、通信和数字电视、教育、汽车、医疗等行业。近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速

39、发展。 据市场调研公司Frost & Sullivan的分析资料显示，2006年全球测试测量市场大小为410亿美元；预计2010年全球测试测量市场可达到536亿美元，2006-2010年复合年增长率为69(见图4)。测试测量行业的增长主要来源于生命科学、通信行业、航天国防等行业的发展。由于亚洲、拉丁美洲、东欧等市场的制造业和基础设施的发展，这些地区的测试测量市场体现出巨大的增长潜力。 图4 20062010年世界测试测量市场规模资料来源：Frost & Sullivan(2)美、日、德三国企业垄断市场 目前，全球测试测量市场的主要厂商有美国的安捷伦科技(Agilent Technologies

40、)、泰瑞达(Teradyne)、泰克(Tektronix)、福禄克(Fluke)、国家仪器(National Instruments)，日本的爱德万(Advantest)、安立(Anritsu)，德国的罗德与施瓦茨(Rohde-Schwarz)等。 安捷伦科技销售测试与测量仪器、半导体产品检测设备和生命科学/化学分析仪器等，2008财政年度收入达57.7亿美元，是业界最强的公司(见表2 )。罗德与施瓦茨作为欧洲最大的电子测试与测量设备制造商，在与电磁发射发生和分析相关的所有测量中始终处于先导者的地位，2008财政年度收入约为16.8亿美元，排名第2位。爱德万同时销售通用仪器和自动测试设备(AT

41、E)，成长很快，排名第3。泰瑞达专营自动测试设备(ATE)，曾多年在业界领先，近几年来被爱德万赶上并超越。泰克长期以通用测试测量仪器为主，特别在数字示波器领域领先其他对手，成为销售额超过10亿美元的公司。美国国家仪器一直在测试测量仪器软件方面领先，近年加强硬件业务，2008财政年度销售额超过8亿美元。此外，安立以微波测试测量仪器为主要产品；福禄克以手持测量测试仪最具特色。表2 以收入排序的前6家测试测量公司排序 公司名称 国别 截止财政年度 收入(百万美元) 1 安捷伦科技 美国 2008.10 5 774.0 2 罗德与施瓦茨 德国 2009.06 1 680.0 3 爱德万 日本 2008

42、.03 l 604.7 4 泰瑞达 美国 2007.12 1 102.3 5 泰克 美国 2007.06 1 100.0 6 国家仪器 美国 2009.03 821.0 资料来源：上海科学技术情报研究所加工整理注：2008财政年度(2008.72009.6)，罗德与施瓦茨的财政收入为12亿欧元，取2009年6月“l欧元=14美元”汇率率换算得到。 (3)今后发展方向 虚拟仪器技术。测试技术与计算机技术深层次的结合产生了新一代仪器虚拟仪器(Virtual Instrumentsl)，它在通用硬件平台上通过软件设计实现仪器的全部功能，且通过不同的软件处理模块的组合可以实现多功能测试仪器。仪器的功能

43、是用户根据需要由软件来定义的。虚拟仪器的研制周期较短，系统开放、灵活，可与计算机同步发展。虚拟仪器技术在国外发展很快，可以想象，在不久的将来，虚拟仪器技术将会在更加广泛的领域得到应用，从而成为测试仪器的主流。 网络化测试仪器。随着计算机、网络技术与通信技术的高速发展与广泛应用，出现了将自动测试技术和它们相结合的网络化测试技术。网络化测试系统实现了大型复杂系统的远程测试，是信息时代测试的必然趋势。网络化测试仪器能将测试信息上传到网络，并能从网上下载测量信息。 集成化测试仪器。现代测试仪器不仅能够实现简单的测量任务，并且能对采集信号进行分析、显示、存储以及输出，同时现代测试仪器已不只具有单一功能，

44、而是越来越向多任务、多功能方向发展。因此，伴随未来测试要求的不断提高，测试仪器必然走向集成化的发展道路。 2分析仪器 (1)市场规模持续增长 据国际战略方向公司(Strategic Directions International，Inc)出版的权威刊物仪器市场展望（Instrument Business 0utl00k，IBO)数据显示，世界分析仪器产业的产值从2002年的260亿美元增加到2007年的360亿美元，年复合增长率为6.7。就2007年世界分析仪器产业市场分布来看，仪器主体约占53的比例，零部件市场和售后服务分别占35和12。就技术层面来看，分离技术(包括液相色谱、气相色谱及其

45、他相关技术)带来的创收最大，约占总产值的17。 尽管受全球金融危机的影响，但由于产业自身的技术进步、新产品的开发应用，特别是伴随生命科学研究和新药开发产生的巨大需求，以及受公司兼并重组产生的推动效应，2008年世界分析仪器产业仍保持增长态势，产值约为370亿美元，比上年增长2.8。而众多行业巨头公司如安捷伦科技(Agilent Technologies)、赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)等均取得不凡的业绩。预计今后几年世界分析仪器产业将继续保持稳定增长，至2012年该产业产值将达到490亿美元。 (2)产业集中度较高 世界分析仪器产业集中度较高，前50强企业产

46、值约占行业总产值的75。表3反映了2008年世界分析仪器销售收入排行榜前40位厂商。在前40位厂商中，美国厂商占了22家，且销售收入在15亿美元以上的前5位厂商均来自美国；日本和德国厂商各6家；英国和瑞士厂商各3家。表3 2008年世界分析仪器销售收入排行榜前40位厂商分组 排名 厂商名称 国家 15亿美元以上 1 Thermo Fisher(赛默飞世尔科技) 美国 2 Danaher(丹纳赫) 美国 3 Applied Biosystems(应用生物系统) 美国 4 Agilent Technologies(安捷伦科技) 美国 5 VWR International 美国 10亿15亿美元

47、6 Waters 美国 7 Shimadzu(岛津) 日本 8 PerkinElmer(珀金埃尔默) 美国 9 Becton Dickinson 美国 7.5亿10亿美元 10 Varian(瓦里安) 美国 11 Invitrogen(英杰生命技术) 美国 12 GE Healthcare Biosience(通用电气医疗生物科学) 美国 13 Mettler-Toledo(梅特勒一托利多) 瑞士 14 Smiths Detection(史密斯检测) 日本 15 JEOL(日本电子株式会社) 德国 16 Sartorius(赛多利斯) 日本 17 Hitachi High Technologi

48、es(日立高新技术) 日本 18 Olympus(奥林巴斯) 德国 19 Sigma-Aldrich(西格玛一奥德里奇) 美国 20 Ametek(阿美特克) 美国 5亿7.5亿美元 21 Millipore(密理博) 美国 22 Qiagen 德国 23 Roche(罗氏) 瑞士 24 Bio-Rad(伯乐) 美国 25 Spectris PLC(思百吉) 英国 26 Beckman Coulter(贝特曼库尔特) 美国 27 GE Sensing(通用电气传感与测量) 美国 28 Bruker BioSciences(布鲁克生物科技) 德国 29 Nikon(尼康) 日本 4亿5亿美元 3

49、0 Bruker Biospin(布鲁克拜厄斯宾) 德国 3l Carl Zeiss(卡尔蔡司) 德国 32 Teledyne Technologies(泰莱达技术) 美国 33 Eppendorf(艾本德) 德国 3.5亿4亿美元 34 Affymetrix(昂飞) 美国 35 Roper(罗珀) 美国 36 IIIumina 美国 37 Tecan(帝肯) 瑞士 38 Renishaw plc(雷尼绍) 英国 39 Horiba(日本崛场制作所) 日本 40 GE Homeland Protection(通用电气国土安防) 美国 资料来源：上海科学技术情报研究所加工整理 2006年，美国热

50、电(Thermo Electron)公司和飞世尔科学(Fisher Scientific)公司并购成立赛默飞世尔科技(Thermo Fisher)公司，使其稳稳占据了仪器行业里的龙头地位，2008财政年度赛默飞世尔科技销售收入达104.98亿美元，远高于第2名丹纳赫(Danaher)公司的销售收入，至今已经连续4年领跑仪器厂商排行榜，但它还在不断地并购其他厂商。在年销售额超过15亿美元的这一组里，全是美国的公司，分别是赛默飞世尔科技(Thermo Fisher)、丹纳赫(Danaher)、应用生物系统(Applied Biosystems)、安捷伦科技(Agilent Technologies

51、)和VWR International。更多公司排名及分组情况详见表3。 (3)未来发展趋势 微型化和智能化。随着计算机技术、微制造技术、纳米技术和新功能材料等高新技术的发展，分析仪器不但会具有越来越强大的“智能”，而且正沿着大型落地式台式移动式便携式手持式芯片实验室的方向发展，越来越小型化、微型化、智能化，以至出现可穿戴式(wearable)或甚至不需外界供电的植入式(implanted)或埋人式(embedded)智能仪器。这是因为计算机技术正经历着翻天覆地的变化。随着分子计算机、DNA计算机、光子计算机、量子计算机等的不断推出，计算机也将越来越微型化。而分析仪器和专用计算机的界限也将变得

52、模糊，许多分析仪器实际上就是具有某种分析检测功能的计算机，就像现今电子词典一样。将来有一天，带有植入式DNA分析仪或其他分析仪的人将随时随地有可能诊断自己可能出现的病变，并可通过无线互联网向全球最著名的专科医院求助，防患于未然，从而大大延长人的寿命。同样道理，分析仪器在生产和社会活动的各个环节也将可以发挥类似的作用，从而造福于整个人类。当然，这并不意味着大型和复杂的仪器设备都会消失，对于一些重大的前沿科学研究领域，特别是人们向时、空的两个极限(极快和极慢过程，无限宇宙和亚“基本粒子”)发起挑战的时候，某些大型分析测试系统将是必不可少的，例如大型天文望远镜、高能粒子加速器、高能同步辐射源、遥感遥

53、测系统，等等。 数字化和仿生化。随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了近红外光谱的价值，近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。 此外，分析仪器的核心是信号传感。例如：化学传感器逐渐向小型化、仿生化方向发展，诸如生物芯片、化学和物理芯片、嗅觉(电子鼻)、味觉(电子舌)、鲜度和食品检测传感器等。生物传感器正在各学科领域，如医学、临床、生物、化学、环境、农业、工业甚至机器人制造等方面得到广泛应用。生物传感器大体有5种：酶传感器、组织传感器、微生物传

54、感器、免疫传感器、场效应(FET)生物传感器等。其原理都是基于电化学、光学、热学等构成。其探头均由两个主要部分组成，一是对被测定物质(底物)具有高选择性的分子识别能力的膜所构成的“感受器”；二是能把膜上进行的生物化学反应中消耗或生成的化学物质或产生的光和热转变为电信号的“换能器”。所得的信号经电子技术处理，即可在仪器上显示和记录下来。 专用化和自动化。随着环境科学的发展，为控制和治理环境污染，防止环境恶化，维护生态平衡，环境监测已成为掌握环境质量状况的重要手段，发展对化学毒物、噪声、电磁波、仿生性、热源污染进行监测的专用型分析仪器，已受到愈来愈多的关注，它可用于对污染现场进行实时监测，对人类居

55、住环境进行定点、定时监测，对污染源头进行遥控监测。 常规分析仪器体积庞大，结构复杂，能源消耗大，维持仪器正常运转费用高。现在随着新材料、新器件、微电子技术的发展，已使仪器向制造小型化、性能价格比优异、自动化程度高的分析仪器方向发展。 (三)传感器 1. 市场容量稳步增长 近年来，世界传感器市场保持稳步发展的态势。据Intechno咨询公司数据，1998-2003年间世界传感器市场的年平均增长率为5.3；2005-2008年的年平均增长率略为下降，减去传感器成本的下降及一些尚不可知的新兴应用领域的出现，可达4.5；2008年世界传感器市场容量约为506亿美元，预计2010年世界传感器市场可达60

56、0亿美元以上。 美国、欧洲和亚洲(包括日本)的传感器市场约占全世界传感器市场的90左右。其中，美国的传感器市场规模达135亿美元，是全球传感器市场分布最大的地区，而东欧、亚太地区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区。就传感器的应用领域看，对传感器需求增长最快的是汽车工业，其次是过程控制业，接下来依次是机床及通用机械工业、暖通空调与建筑工业，以及办公自动化及通信工业。目前，一些传感器比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21、19和14。而传感器市场增长最快的则是来自于无线传感器、MEM

57、S(微机电系统)传感器、图像传感器、光纤传感器和生物传感器等新兴传感器领域。其中，无线传感器和图像传感器在2007-2010年年复合增长率分别为25和18。 2市场竞争将更加激烈 目前，全球的传感器市场竞争十分激烈，由少数几家顶尖的企业垄断市场。有竞争力的厂商主要有：德国的博世传感器(Bosch Sensortec)公司、大陆集团(Continental AG)、Corrsys-Datron公司；美国的霍尼韦尔(Honeywell)公司、CTS Automotive公司；加拿大的达尔萨(Dalsa)公司等。 而且，全球传感器市场也在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，今后传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、以MEMS为