工控自动化行业深度报告：春寒料峭处，百花齐放时.pdf

工控自动化行业深度报告 春寒料峭处，百花齐放时证券研究报告证券分析师：曾朵红执业证书编号： S0600516080001联系邮箱： zengdhdwzq联系电话： 021-60199798研究助理 柴嘉辉2020年 7月 27日1春寒料峭处，百花齐放时 工控即工业自动化控制，是制造业“皇冠上的明珠”，行业兼具成长性与周期性，其中： 1）成长性 来自人口红利后、机器替代人的迫切需求，以及国产品牌的持续进口替代； 2）周期性 主要与制造业景气度相关。 “春寒料峭”，但行业复苏已经开始、进口替代进一步加速。 20Q2疫情后工控行业重回复苏轨道，行业同比 +6.4%，其中 OEM、项目型市场分别 +13.8%、 -2.6%，从制造业固投、 PMI及中游机床、工业机器人产销观察制造业景气度也明显复苏，预计工控行业开启 2-3年复苏周期，测算 2020-22年增速分别 6.6%、 13.0%、15.6%，同时全球贸易、疫情影响下进口替代继续加速，从增长动能来看： 先进制造业需求高涨 ， 19Q4起电子、半导体、 3C、锂电、光伏等行业需求开始复苏， 20Q1在疫情影响下仍有两位数以上增速， 20Q2电子半导体、 3C、锂电增速分别 +30%、 +28%、 +24%，这些行业扩产周期与技术、产品迭代周期叠加，预计未来 3-5年需求持续旺盛； 基建、基础制造业环节强势复苏 ， Q2电梯、起重、工程机械行业增速分别 14%、 12%、 45%，需求强劲，基础制造相关的机床、工业机器人 Q2增速分别 +16%、 +25%，这些行业的增长来自更广泛的制造业普遍进入复苏周期，预计未来 2-3年持续稳健增长； 疫情给市政、物流、制药等行业带来深刻变化 ，自动化程度亟待提升， Q2行业增速分别 +17.5%、 +26%、+24%，预计这些行业也将进入长周期的自动化改造时期。 “百花齐放”、龙头领跑。 工控龙头汇川技术 H1订单同比 +5060%，远超行业平均增速，一方面是汇川优势行业先进制造需求旺盛，另一方面进口替代加速，外资份额向内资龙头切换；公司内部产品迭代叠加管理、营销发力，有望继续领跑工控市场。其他细分市场龙头，包括流程工业龙头中控技术、控制系统龙头信捷电气、步进系统龙头雷赛智能、电力电子平台企业麦格米特能等，也充分受益行业复苏与替代加速。 投资建议： 首推工控龙头 汇川技术 （工控高增、电机电控收获成效）、核心元器件（继电器） 宏发股份（高压直流高增长、主业边际改善），推荐 麦格米特 （电力电子平台企业布局见成效、业务多点开花）、雷赛智能 （步进系统龙头、伺服开始拓展）、 信捷电气 （内资 PLC龙头，受益行业高景气）。 风险提示： 宏观经济下行，制造业投资不及预期，竞争加剧等资料来源：睿工业、工控网、东吴证券研究所 2目录一、工控：制造业皇冠上的明珠二、站在繁荣的起点三、龙头乘风破浪、黑马如日之升四、投资建议3五、风险提示一、工控：制造业皇冠上的明珠1.1. 工控行业：品类众多、下游广阔1.2. 工控企业：外资盘踞、内资追赶41.1 工控行业：品类众多、下游广阔 工控指的是工业自动化控制，主要利用电子电气、机械、软件组合实现。 即是工业控制，或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。 工控产品从功能上可以划分为控制层、驱动层和执行层。 其中，控制层包括PLC、 HMI、 DCS、工控机等；驱动层包括变频器、伺服驱动器、步进驱动等；执行层包括伺服电机、直驱电机、阀门、气动或液压元件等。 工控下游行业可分为 OEM型和项目型。OEM型市场是批量化供应，主要针对设备制造；项目型市场指工厂整体自动化系统的设计和实施。 工业自动化是制造业持续降本增效的内在驱动力、工控是制造业“皇冠上的明珠”图 工控产业链概览资料来源：睿工业、工控网、东吴证券研究所 5资料来源：睿工业、中国知网、东吴证券研究所图 工控发展的几大历史阶段 工控行业拥有上百年的历史， 萌芽于 20世纪初，控制理论和技术蓬勃发展于二战期间，战后随着工业快速发展而快速迭代，形成了目前的工业自动化行业； 目前的工控行业，自上而下分为信息层、软件层、硬件层 3个层级，按应用分为工厂自动化、流程自动化两大应用场景，硬件分为控制层、驱动层、执行层 3个层级。1.1 工控行业：品类众多、下游广阔阶段 I -1935 启蒙阶段技术 用于风车的控制磨盘间隙的机构 -18世纪船只“动力辅助器”成为伺服机构前身 -19世纪继电器逻辑电路 -19世纪飞机自动驾驶陀螺仪 -20世纪初“标准闭环分析” -1932概况工业控制系统局限于极为有限的定型分析，系统可靠性、安全性相对低，对工程师依赖度高阶段 II 1935-1950 古典主义时期通信技术的应用美国电话电报公司：通信系统建设者铸铁公司：控制理论福克斯波罗公司：反馈回路控制部件 比例积分控制器MIT伺服机构实验室：引入“框图”概念，对工业控制系统进行模拟二战期间，针对军事上的控制问题（如移动平台稳定性、目标跟踪问题等） ，各国汇集资源进行攻关，工业控制理论和技术蓬勃发展，阶段 III 1950-至今 现代时期计算机技术的应用可编程逻辑控制器（ PLC）数据采集与监控系统（ SCADA）通信技术的升级工控系统协议等1.20世纪 50年代： 集中性工控系统；2.20世纪 60年代： 模拟电路向数字控制转换；3.20世纪 70年代： 离散式控制系统；4.20世纪 90年代： 现场总线控制系统 现场总线工业 PC管控一体化系统集成未来方向6按行业应用管理层网络层信息 大数据 云安全 云存储工业互联网企业层软件 软件配置管理（ SCM） 客户关系管理（ CRM） 数据采集与监视控制系统（ SCADA）企业资源计划（ ERP）产品生命周期管理（ PLM） 制造运行管理（ MOM） 批处理制造企业生产过程执行管理系统（ MES）控制层可编程逻辑控制器（ PLC） 分布式控制系统（ DCS）人机界面（ HMI） 工控机（ IPC）设备层驱动系统低压变频器 中高压变频器 直流驱动 软启执行机构AC伺服接触器 调节阀 伺服电机 直流 /DDR电机等运动控制输出硬件工业机器人 机床 辅助机械 定制化装备下游反馈机构传感器 过程仪表工业转换器工厂自动化 过程自动化1.1 工控行业：品类众多、下游广阔OEM市场 项目型市场机床 电子及半导体 纺织 电梯锂电 包装 暖通 起重物流 食品饮料 橡胶 塑料 3C化工 市政公共设施 电力 石化冶金 汽车 采矿 造纸资料来源：睿工业、工控网、东吴证券研究所 7中高压变频器1.1 工控行业：品类众多、下游广阔114 55 74 36 9 204 38 3 8 110 78 50 33 37 10 27 68 42 79 79 21 19 14 12 15 20 -20.0%-15.0%-10.0%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%050100150200250PLC 分布式控制系统工控机人机界面软件低压变频器中高压变频器直流驱动软起通用运动控制数控机床一般传感器高级传感器压力仪表温度仪表物位仪表流量仪表在线气体分析仪调节阀接触器开关电源工业交换机按钮指示灯中间继电器设备安全过程安全2019年国内市场空间 占比控制 驱动 执行 传感 其他图 工控行业核心产品市场空间（亿元）工厂自动化核心产品流程自动化核心产品工控产品品类繁多，其中： 工厂自动化 核心产品包括控制层的 PLC/PC-Based、驱动层的变频器、执行层的伺服系统、 CNC等。 流程自动化 核心产品包括控制层的 DCS（分布式控制系统）、驱动层变频器、以及各类传感器、仪表、接触器、阀类等。 国内工控市场行业市场空间 2000亿左右，其中产品市场 1200亿左右，核心产品 PLC&HMI 150亿 +、变频器 240亿 +、伺服系统 110亿 +、 CNC 78亿、 DCS 55亿、各类传感器、仪表类、阀类等 300亿 +。资料来源：工控网、东吴证券研究所 81.1 工控行业：品类众多、下游广阔图 案例：汇川收线机组解决方案（线缆行业）MD810多传变频器AM600中型 PLCHMI图 案例：汇川汇流焊解决方案（光伏行业）HMIAC810 PLCIS810伺服驱动器伺服电机 PLC即可编程逻辑控制器，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，是工厂自动化的“大脑”（也可采用 PC-Based运动控制卡，但可靠度低于 PLC）。 变频器 应用电力电子技术，实现对交流电机等进行调速的功能，主要应用场景包括电梯、空压机、起重、纺织以及各类涉及流量控制的过程自动化场景（钢铁、冶金、石化化工） 伺服系统 包括伺服驱动器及伺服电机，伺服驱动器也用到变频的技术，但伺服对电机的控制精度更高，内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，但功率一般不高，主要应用场景包括机床、电子、 3C、锂电、光伏、包装、电液等，大多为工厂自动化场景。资料来源：汇川技术产品手册、东吴证券研究所 91.1 工控行业：品类众多、下游广阔图 案例：中控集散控制系统 WebfieldJX-300XP DCS即分布式控制系统，是一个集成了计算机，通讯，显示和控制的由过程控制和过程监控的计算机系统。 DCS设计的理念是分散控制，集中管理，分级管理，配置灵活，组态方便，对应执行层器件包括各类传感器、阀类、仪表等。应用多集中在石化化工、冶金、生物制药等流程性行业。资料来源：中控技术产品手册、东吴证券研究所温度仪表、流量仪表等10