PC-based運動控制器市場深度觀察

前言：

在工業自動化領域，不同於受到2015~2016年中國製造業結構性調整影響而低迷的傳統PLC和數控系統市場。PC-based運動控制產品市場在近兩年充滿活力， 其發展速度令人矚目。

在大族激光的工廠，工程師和工人們合作，將固高GT系列的運動控制卡裝入他們生產的激光焊接設備中，這款PC-based運動控制卡，搭配工控機和伺服，能夠靈活的控制設備完成各種焊接動作。

作為激光行業OEM龍頭企業，大族激光每年生產中小型激光設備10000台以上，採購PC-based運動控制產品超過10000個。

不僅是激光行業，隨著中國製造的產業升級，PC-based運動控制產品也在雕刻機、機器人等行業逐漸普及；2016年，PC-based運動控制產品的市場規模達到了19.8億，預計到2020年將突破30億。

一、PC-based運動控制產品特點及分類

目前市場上大多數的PC-based運動控制產品在價格上較數控系統有明顯的優勢，在功能上，較PLC而言可以實現更為複雜的運動控制；同時，OEM廠商在購買產品後，可以利用PC-based廠商提供的底層函數庫進行靈活的二次開發和編程。在編程語言上，除傳統的PLC語言外，PC-based運動控制產品還為開發者提供C#、C++、Basic等豐富的電腦語言進行編程。

從分類上說，按照產品形式，PC-based運動控制產品可以分為三類。

第一類為運動控制卡，這類產品不能獨立使用，需要通過控制卡自帶的PCI或PCI-E介面搭配工控機使用。運動控制卡由於良好的擴展性和較低的成本，收到了廣大OEM廠商的歡迎，但是受限於其「組合式」的使用方式，在系統穩定性上有所欠缺。不適用於強電、強輻射等惡劣的生產環境。

第二類為嵌入式運動控制器。該類產品集成了運動控制器和工業計算機，體積小，可以通過自帶的介面連接伺服獨立使用，並且在穩定性上有良好的表現，可以適應大多數惡劣的生產環境。但是嵌入式運動控制器在擴展性上較差，同時價格較運動控制卡要高。

第三類為軟PLC。該類產品的運動控制功能以純軟體的方式運行在計算機系統上，通過匯流排協議控制伺服。該類產品的廠商主要是以倍福為代表的外資廠商，在產品性能上有很大的優勢；但是目前此類產品主要以軟硬體打包、即「運動控制軟體+工業計算機」的方式出售，價格昂貴。

二、PC-based運動控制產品市場規模及應用行業分析。

PC-based運動控制產品主要應用於機器人（包括機器人系統集成）、激光設備、半導體設備等行業；近年來，受益於下遊行業，特別是機器人、激光設備、半導體設備行業的高速增長，PC-based運動控制產品發展迅速，預計未來四年，PC-based運動控制器產品市場仍將保持10%以上的增長率，並在2020年突破30億。

從和下端電機通信的方式來看，目前中國市場上PC-based運動控制器主要以脈衝型運動控制器為主，匯流排型運動控制器目前主要應用於機器人、電子、半導體、激光等行業的高端製造設備中。但是隨著中國製造產業升級，睿工業認為，未來PC-based運動控制器的類型將會向匯流排型運動控制器轉變，到2020年，匯流排型運動控制器將會成為PC-based運動控制器的主流。

在匯流排通信協議方面，目前PC-based匯流排型運動控制器中，Ethercat通信協議應用最為廣泛；這主要是一方面是由於Ethercat的開放性好且晶元價格合理，各PC-based運動控制器廠商可以方便的通過購買Ethercat晶元來實現匯流排通信的功能；另一方面，在性能上，Ethercat較傳統的CAN匯流排更為迅速，能夠滿足OEM廠商對運動控制器控制速度的要求；最後，作為Ethercat通信協議的發明廠商，倍福在中國一直Ethercat通信協議的推廣活動，在倍福的大力推廣下，Ethercat目前被國內大多數PC-based運動控制器廠商所接受；預計到2020年，Ethercat將佔據PC-based匯流排型運動控制器市場50%的市場。

2020年PC-based匯流排型運動控制器細分

2016年PC-based匯流排型運動控制器細分

從行業來看，各行業對PC-based運動控制產品的需求各有不同。本文以機器人行業、激光設備行業為例，對行業應用案例進行介紹和分析。

在機器人本體製造行業，直角坐標機器人由於售價較低，但是往往需要完成一些較為複雜的運動控制，因此多採用運動控制卡搭配工控機的解決方案。

而在多關節機器人和SCARA機器人領域，由於設備售價較高，且結構緊湊、運動控制更為複雜，因此多採用嵌入式控制器的解決方案。

以青島騰祺機電生產的直角坐標機器人和蕪湖埃夫特生產的多關節機械手為例，青島騰祺採用了眾為興的運動控制卡搭配工控機來控制直角坐標機器人的運動；而蕪湖埃夫特在多關節機械手上，採用了固高的GUC系列嵌入式運動控制器，該控制器自帶的「開放式工業機器人控制系統開發平台」能夠幫助客戶針對不同工業機器人類型快速開發機器人控制系統。

直角坐標機器人運動控制解決方案

在機器人系統集成行業，面對電子行業的訂單時，系統集成商更傾向於採用PC-based運動控制解決方案。主要原因有以下四點：①電子行業的系統集成一般用於電子產品的小尺寸零件貼合或安裝，這類集成後的設備往往需要控制多個工作台完成較為複雜的運動；②這類設備多數需要集成機器視覺系統，採用運動控制卡的解決方案，通過在工控機內加裝PCI或PCI-E介面的視覺採集卡可以更加方便的進行系統集成；③由於開發周期短，採用電腦語言編程效率更高；④受限於有限的預算，系統集成商最後會傾向於選擇運動控制卡搭配工控機的解決方案。

以深圳科瑞的手機LOGO貼合機為例，該設備採用了固高的運動控制卡搭配工控機，控制工作台運動。

在激光設備行業，PC-based運動控制產品主要用於中小功率的激光切割設備、激光焊接設備和激光打標設備。由於中小功率激光設備的價格透明，市場競爭激烈，OEM廠商對生產成本非常敏感，因此在製造需要完成異形切割、異形焊接或精密圖案刻蝕等複雜運動的激光設備時多採用運動控制卡搭配工控機的解決方案。

以金運激光的中小功率光纖切割機為例，該切割設備採用了柏楚電子的激光切割運動控制卡搭配工控機的運動控制解決方案。該控制卡自帶柏楚自主開發的套料軟體和切割軟體，無需OEM廠商進行二次開發，由於軟體性能優越，為OEM廠商省去了二次開發的成本，因此該控制卡在中小型激光切割機市場中佔據了主要地位。

總體來說，PC-based運動控制產品憑藉其高性價比和靈活開放的軟硬體配置，成為了以機器人、激光設備、電子等新興行業OEM廠商的普遍選擇。

三、PC-based運動控制產品的競爭態勢及主要廠商。

除研華、研祥、華北工控等工控機生產廠商外，目前PC-based運動控制產品市場中，以固高、維宏、眾為興、雷賽為代表的國產廠商在運動控制卡這一細分領域佔據主導地位，並且隨著下游的機器人、激光、半導體、電子等行業的快速發展而迅速壯大。這些廠商在佔據運動控制卡市場的同時，也在不斷地投入技術研發，開拓新的領域。如固高和眾為興在機器人行業、維宏在精雕機行業佔據了一定的市場份額。

而在嵌入式控制器及軟PLC這兩個細分市場上，以倍福、貝加萊為代表的外資廠商仍然佔據著主要的市場份額、。這些廠商生產的PC-based運動控制產品，主要應用於多關節機械手、SACARA等高端機器人產品，以及大型包裝設備、精密激光切割設備、鋰電池焊線圈繞機等高端製造設備中，在穩定性和運動控制精度及速度上較國產產品仍然具有較大優勢。

隨著中國製造產業升級，終端產品的製造商對生產工藝的要求在不斷提升，這迫使上游的OEM廠商選用精度更高、速度更快的運動控制產品；在現階段，在產品性能和生產成本方面，PC-based運動控制產品為廣大OEM廠商提供了一個最佳的平衡點。

睿工業認為，到2020年，國產廠商會開拓更多的高端設備OEM市場，同外資品牌廠商展開激烈的競爭，競爭的態勢將促進PC-based運動控制產品的技術進步和突破。同時，下遊行業的快速發展，也將不斷擴大PC-based運動控制產品的整體市場規模。

預計未來四年，對於廣大PC-based運動控制產品的廠商而言，將是蓬勃發展的四年，睿工業將於您一同見證PC-based運動控制產品為中國製造產業升級帶來的新的助力與生機。

推薦閱讀：