我国运动控制器行业分析：市场规模持续扩大国产企业加大技术研发

2023-07-20 09:19

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1、运动控制器为运动控制开始

运动控制器由轨迹生成器、插补器、控制回路和步序发生器四部分构成。首先由轨迹生成器计算出任务希望的理想轨迹，插补器根据位置或速度反馈单元的实际状态，按照轨迹生成器的要求，计算出驱动单元下一步将要执行的命令，然后交由控制回路进行精确控制。如果是步进电机，则还有一部分就是步序发生器，步序发生器根据控制回路控制指令进一步生成控制相序和脉冲，达到控制运动对象的目的。

根据观研报告网发布的《中国运动控制器行业发展深度研究与投资前景分析报告（2023-2030年）》显示，运动控制器的硬件按照核心器件组成包括基于微处理器（MCU）、专用芯片（ASIC）、PC-Based、数字信号处理芯片（DSP）、可编程逻辑控制器（PLC）、多核处理器等。

运动控制器分类（按照核心器件组成）

运动控制器分类（按照核心器件组成）

数据来源：观研天下整理

2、通用运动控制器分为PLC控制器、嵌入式控制器、PC-based控制卡

根据平台不同，通用运动控制器可以分为PLC控制器、嵌入式控制器和PC-Based控制卡三大类。

通用运动控制器主要分类

分类	特点	应用领域
PLC控制器	系统简单，体积小，可靠性高，但不支持复杂算法，可以通过在PLC平台上，添加驱动步进电机或伺服电机的位置控制模块，在为各种机械设备提供逻辑控制的同时，提供运动控制功能	可以用于圆周运动或直线运动的控制，广泛应用于各种机械、机床、机器人和电梯等行业
嵌入式控制器	涵盖从简单到复杂的各种运用，具有应用灵活、稳定性高、定制性强、价格便宜、操作和维护方便的特点	在针织机械、激光、切割、点胶机等设备制造行业有广泛的应用
PC-Based控制卡	系统通用性强、可拓展性强，能够满足复杂运动的算法要求、抗干扰能力强，可供用户根据不同的需求，在DOS或Windows等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统	主要应用于电子、半导体、工业机器人、包装等领域

数据来源：观研天下整理

3、我国运动控制器市场规模持续扩大，PC-Based控制器正逐步替代PLC控制器

近年来，在国家政策支持下，通过自主研发、工程化、产业化攻关，国内高档数控系统的开发和成果转化能力发展空间广阔，市场规模也不断扩大。根据数据，2018年中国运动控制器市场规模达到73.58亿元，同比增长3.5%，预计2025年市场规模有望突破100亿元。

数据来源：观研天下整理

在细分市场结构方面，PC-Based运动控制器价格比传统的专用控制器优惠，功能上比PLC能够实现更为复杂的运动控制；在一些行业中，PC-Based或专用控制器正逐步替代PLC，如PC-Based控制器在雕刻机、半导体、物流、激光加工行业增长较快。根据数据显示，2020年，PC运动控制器、专用控制器、PLC控制器在我国市场份额占比分别为34.6%、37.8%和27.6%。

数据来源：观研天下整理

4、国内运动控制器市场主要以外资品牌主导，乐创技术深耕点胶工艺类控制领域

在市场竞争方面，由于国际运动控制器巨头起步时间较高，技术研发实力强劲，产品经过市场的长久认证，市场口碑良好。而国内运动控制器行业起步时间晚，产品技术和性能方面与外资企业相比差距较大。不过，近几年在政策支持下，柏楚电子、维宏股份、金橙子、乐创技术、雷赛智能等国产企业加大研发投入，并通过学习、吸收、消化国际先进控制技术，并且逐步掌握核心控制技术，国产化进程加快。

以固高科技为例，固高科技二十余年来专注于运动控制及智能制造的核心技术研发，形成了运动控制、伺服驱动、多维感知、工业现场网络、工业软件等自主可控的技术体系，构建了“装备制造核心技术平台”，为各行业2000多家装备制造商累计部署超过50万套先进运动控制系统，协助装备制造商开发出适应终端产业发展且具备高性能、高性价比的工业装备。固高科技以运动控制技术为核心，形成运动控制核心部件类、系统类、整机类的产品体系。

固高科技主要产品

业务分类		主要产品	核心功能
运动控制核心部件类	运动控制器	插卡式运动控制器(也即PC-Based运动控制卡)、嵌入式运动控制器、网络式运动控制器	运动控制系统的控制层和“大脑”,内置高性能处理器，高性能运动控制算法，可完成复杂控制逻辑及运动路径的规划；将操作方案及指令转化为控制指令发送给执行部件
	驱动器	伺服驱动器。包含通用型、行业专用伺服驱动器	运动控制系统的驱动层和“心脏”,保证机器设备的速度、位移及力矩等运动要素的精确控制，接收控制器信号并将其转化为能够运行电机的电流、电压信号，驱动电机(执行层)运转，带动机构系统(机械机构)运行
	驱控一体机	单轴系列、"拿云"系列四轴/六轴驱控一体机	集工业PC、运动控制、伺服驱动、供电系统及高精度传感器模块为一体，功率密度高、集成度高，极大简化了客户的电气设计，提高了设备性能和可靠性
	工业自动化组件	通信模块、轴控模块、HMI显示屏、线缆、机器视觉部件(智能相机等)	运动控制系统配套功能组件，起到感知、通信、数据采集等作用。如gLink系列I/O模块可满足各种应用行业的逻辑控制及各种信号的输入输出需求；eHMI操作屏可以实现人机交互功能
运动控制系统类	垂直行业专用控制系统	工业机器人、数控系统、纺织、印刷等行业系统解决方案	由开放、可重组的运动控制硬件平台和软件平台组成，是面向行业典型场景和细分领域的系统解决方案；可为客户定制工艺功能、操作界面、用户风格，形成量身定制的应用方案
运动控制整机类	教学培训设备及特种装备	倒立摆、磁悬浮系统、仿真器、多关节机器人等高等	院校教学实验及企业应用培训相关设备仪器及配套教材
运动控制整机类	教学培训设备及特种装备	力位控制装备，包括精密伺服压力机、螺丝机等	以力位(压力、位置)混合控制技术为基础，对压力、速度和位置进行精确控制，实现智能高精度扭力控制及零部件压装

数据来源：观研天下整理

2022年，固高科技实现营业收入3.48亿元，同比增长3.15%，主要由于3C为公司最大下游应用领域，归母净利润增速低于收入增速，主要受股份支付费用、芯片等原材料涨价、员工薪酬等成本费用增长较多的影响。不过，在工业机器人控制领域，固高科技已实现了一定技术积累。

固高科技在工业机器人控制领域技术积累

序号	技术情况
1	固高科技从成立之初就尝试在机器人行业提出一套全新的控制解决方案，到 2008 年启动机器人驱控一体控制器硬件开发之时，软件算法层面已经形成了对机器人控制领域的创新型架构：将公司创始人李泽湘教授在机器人在非完整约束下的运动规划理论实际运用于公司面向机器人行业的复杂机器人构型运动学正逆解以及动力学优化，并形成算法层的硬件加速能力
2	基于开放性可重构的原则创新性地定义了面向机器人行业的驱控一体产品，更好地实现机器人系统部件间功率平衡，从系统可靠性和可维护性角度出发大大降低了客户的综合维护成本，同时又进一步提升了运动控制系统的易用性，近几年机器人行业已较为广泛采用驱控一体的控制系统架构