inInfo] [Table_Title] 2023.07.03

工控自动化景气有望回升，国产替代加速腾飞

——工控自动化行业报告

徐乔威(分析师)

张越(分析师)

8 021-38676779

0755-23976385

xuqiaowei023970@gtjas.com

zhangyue025639@gtjas.com

证书编号 S0880521020003

S0880522090004

本报告导读：

工控自动化下游需求有望逐步复苏，同时随着国产厂商技术进步叠加政策支持，工控行业国产替代有望加速。

摘要：

[ le_Summary]投资建议：推荐标的为禾川科技（伺服系统行业领先，积极推进多元化布局），受益标的为中控技术（工业控制系统与工业软件行业领先）、汇川技术（工控自动化行业龙头，工控产品布局全面）、英威腾（变频器业务高速发展，新能源布局加速）、雷赛智能（智能装备运动控制领域领先企业）、信捷电气（工控产品布局全面，PLC技术领先）。

 工控自动化下游应用领域广泛，有望保持稳健发展态势。我国工控行业市场规模逐年增长，2017-2022年市场规模从2322亿元增至2963亿元，CAGR达5%。工控自动化产品可按分为OEM型行业和项目型行业，下游应用领域广泛且分散，下游半导体、锂电等景气行业有望保持高增，机床、工业机器人等有望保持稳步增长，同时随着制造业智能化转型，新技术日趋成熟，国家对于工业互联网、智能制造等领域的支持加大，以及人口红利消退、人工成本上升等因素影响，工控自动化行业将获得更多发展机遇，预计市场规模将随之增长。

 工控自动化系统可分为控制、驱动、执行层，覆盖PL C、DCS、变频器、减速器、伺服、步进等多种核心部件。PLC：小型与中大型 PLC 占比相近，小型 PLC 多用于 OEM 行业，壁垒相对较低，中大型 PLC 多用于项目型行业，壁垒相对较高。DCS：下游应用领域较为集中，化工、电力行业占比超60%。变频器：低压变频器占比较大，下游较为分散，中高压变频器下游集中于冶金、石化等。减速器：精密减速器以 RV、谐波减速器为主，人形机器人带来增量。伺服：下游应用领域较为分散，通用伺服占比较大；步进：系统结构较伺服简单，混合式步进应用广泛。

技术进步叠加政策支持，工控行业国产替代有望加速。工控行业国产化率相对较低，2022Q1-Q3 PLC 市场国产化率约 8.61%，2021 年 DCS 国产化率约55.7%，2021年低压变频器国产化率约42.3%，2021年谐波减速器国产化率约41.1%，RV减速器国产化率约28.7%，2021年通用伺服系统国产化率约31%。工控行业仍存在较大的国产化率提升空间，随着国产厂商加大技术与研发投入，产品性能等各项指标已与海外产品相近，同时在国家政策大力支持下，预计工控自动化行业国产替代进程有望加速。

风险提示：宏观经济大幅下行、新产品研发不及预期、市场竞争加剧。

自动化设备

[Table_In评级：增持

上次评级：增持

[Table_subInd细分行业评级

[Table_Doc相关报告

自动化设备《工控自动化需求有望复苏，国产替代持续加速》

2023.05.15

自动化设备《产品差异化程度加大，零部件弹性突显》

2022.05.08

每日免费获取报告 □

每日微信群内分享7+最新重磅报告;

每日分享当日华尔街日报、金融时报;

行研报告均为公开版, 权利归原作者所有,起点财经仅分发做内部学习。

工控自动化可提高生产效率，下游应用广泛. . 3
1.1. 工控自动化市场规模巨大，有望实现稳步增长. .. 3
1.2. 半导体、锂电等下游行业高增，工控行业成长动力强劲.........4
1.2.1. 下游应用领域分散，OEM 与项目型市场稳步发展 ............ 4
1.2.2. 半导体、锂电势头强劲，机床、工业机器人稳步增长.......5
1.3. 工控自动化行业长期向好发展.. ... 7
控制、驱动、执行层覆盖工控自动化领域.. ... 10
2.1. PLC：小型 PLC 多用于 OEM，中大型 PLC 多用于项目型.... 10
2.2. DCS：集散控制系统稳步增长，下游集中于化工、电力........ 13
2.3. 变频器：低压下游分散，中高压下游集中于冶金石化等....... 15
2.4. 减速器：精密减速器需求提升，RV、谐波均衡发展 ..... .... 17
2.5. 伺服：通用伺服应用领域广阔，专用伺服可按环境定制 ....... 22
2.6. 步进：系统结构较伺服简单，混合式步进应用广泛... ... 29
国产企业技术逐步提升，国产替代有望加速.. . 31
3.1. 工控自动化系统国产率低，替代需求强.. 31
3.2. 国产品牌加大研发投入，技术指标已与海外相近. . 34
3.3. 国产替代政策支持，助力工控自动化进程提速 ... 40
行业重点公司... . 42
4.1. 中控技术：工业控制系统与工业软件行业领先. ... 42
4.2. 汇川技术：工控自动化行业龙头，工控产品布局全面..... .... 44
4.3. 英威腾：变频器业务高速发展，新能源业务布局加速.. .. 46
4.4. 雷赛智能：智能装备运动控制领域领先企业. ... 49
4.5. 信捷电气：工控产品布局全面，PLC 技术领先. ... 51
4.6. 禾川科技：伺服系统行业领先，积极推进多元化布局.... .... 53
投资建议 ... ... 56
风险提示 .. . 57
6.1. 宏观经济大幅下行 . 57
6.2. 新产品研发不及预期.... . 57
6.3. 市场竞争加剧 .. . 57

1 工控自动化可提高生产效率，下游应用广泛

1.1. 工控自动化市场规模巨大，有望实现稳步增长

工控自动化提高生产自动化和智能化程度，产品种类丰富，应用广泛。工控自动化是指通过运用数字电子技术、计算机软件和硬件等手段，使得机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下实现自动加工、连续生产，并对该过程进行监测、控制、优化和协调，从而提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本以及确保生产安全。工控产品多种多样，按功能可分为控制层、驱动层、执行层、传感层，根据产品用途不同应用于不同生产环节，以实现对生产过程的全面控制和管理。产品应用领域广泛，可分为 OEM 型行业和项目型行业，其中 OEM 型行业主要有风电、机床、电梯、纺机、包装、电子制造等；项目型行业主要有电力、石化、油气、汽车、建材、冶金等。

图 1：工控自动化下游包括 OEM 和项目型市场

数据来源：工控网、前沿产业研究院、国泰君安证券研究

工控自动化推动产业升级，未来有望不断增长。工控自动化涉及技术广泛，包括机械、电子、计算机、信息通信、智能控制等多个领域，是技术密集型行业。近年来随着人工智能、5G、物联网等新技术的发展，工控自动化的智能化水平逐步提升，是制造业转型升级重要动力。我国工控行业市场规模逐年增长，2017-2022 年市场规模从 2322 亿元增至 2963亿元，CAGR 达 5%，2022 年增速较低，为 1.37%。随着制造业智能化转型，新技术日趋成熟，国家对于工业互联网、智能制造等领域的支持加大，以及人口红利消退、人工成本上升等因素影响，工控自动化行业将获得更多发展机遇，预计市场规模将随之增长。

图 2：2022 年我国工控自动化市场规模达2963 亿元

数据来源：MIR、国泰君安证券研究

1.2. 半导体、锂电等下游行业高增，工控行业成长动力强劲1.2.1. 下游应用领域分散，OEM与项目型市场稳步发展

工控自动化行业下游需求多元，市场分散。工控自动化涉及制造业的方方面面，单一行业占比不高。OEM 市场包括：机床、半导体、电池、包装、纺织、工业机器人、暖调空调、电梯、物流、起重、橡胶、印刷等。项目型市场包括：市政及公共设施、化工、石化、电力、冶金、汽车、采矿、造纸等。2023Q1 机床、半导体、电池、纺织分别在 OEM 市场占比 19%、10%、8%、6%，化工、市政及公共设施、石化、电力分别在项目型市场占比 25%、19%、10%、9%。

图 3：2023Q1 机床、半导体在 OEM市场占比较大

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

图 4：2023Q1 化工、石化在项目型市场占比较大

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

工控行业稳步发展，下游高景气行业旺盛需求有望推动市场逐步复苏。2023Q1 工控市场受下游复苏迟缓影响，整体同比-1.9%，项目型市场表现较好，同比+1.3%，其中化工、市政、汽车等行业增长较好。2023Q1受下游消费需求复苏缓慢，以及包装纺织等行业出现出口萎缩等原因，OEM 市场景气度回落，同比-6.6%。长期来看，锂电、光伏等先进制造业处于高景气阶段，对工控设备需求持续增长，制造业长期转型升级趋势也将增加对机床、工业机器人的需求，传统制造业需求有望进一步释放。预计项目型市场有望保持稳步增长，OEM 市场有望恢复增长态势。

图 5：2023Q1 工控自动化市场同比-1.9%

	2021								2022								2023
百万元	2021Q1	YoY	2021Q2	YoY	2021Q3	YoY	2021Q4	YoY	2022Q1	YoY	2022Q2	YoY	2022Q3	YoY	2022Q4	YoY	2023Q1	YoY
OEM市场合计	31240	53.4%	33667	28.1%	28180	21.2%	27110	11.5%	32640	4.5%	30233	-10.2%	26481	-6.0%	24394	-10.0%	30478	-6.6%
	6944	61.0%	9589	30.6%	6452	17.8%	6868	4.5%	6388	-8.0%	8055	-16.0%	5549	-14.0%	5838	-15.0%	5814	-9.0%
半导体	3410	62.0%	3940	41.0%	3796	39.4%	3128	22.0%	3690	8.2%	3491	-11.4%	3492	-8.0%	2815	-10.0%	3026	-18.0%
	1899	83.1%	1757	42.8%	1566	42.0%	1285	25.0%	2279	20.0%	2196	25.0%	1926	23.0%	1426	11.0%	2461	8.0%
包装	1518	95.1%	1721	39.8%	1591	35.4%	1132	11.0%	1746	15.0%	1274	-26.0%	1432	-10.0%	781	-31.0%	1414	-19.0%
纺织	1730	100.9%	2100	39.4%	1574	1.4%	1443	15.0%	2007	16.0%	1911	-9.0%	1464	-7.0%	1227	-15.0%	1866	-7.0%
工业机器人	1016	108.2%	1164	53.0%	965	38.1%	833	20.0%	1179	16.0%	1083	-7.0%	916	-5.1%	841	1.0%	1072	-9.1%
暖通空调	1005	18.0%	1272	15.0%	1252	12.0%	803	-2.0%	975	-3.0%	1348	6.0%	1277	2.0%	779	-3.0%	946	-3.0%
	1001	50.1%	1728	14.0%	1510	14.1%	1310	5.5%	1101	10.0%	1452	-16.0%	1525	1.0%	1205	-8.0%	967	-12.2%
	940	38.0%	1370	35.0%	1231	23.0%	853	5.0%	1015	8.0%	1302	-5.0%	1194	-3.0%	793	-7.0%	995	-2.0%
起重	928	25.1%	1108	18.0%	954	14.4%	706	6.0%	900	-3.0%	1019	-8.0%	897	-6.0%	635	-10.1%	810	-10.0%
橡胶	530	38.0%	475	12.0%	535	8.1%	404	0.0%	547	3.2%	374	-21.3%	481	-10.1%	356	-11.9%	541	-1.1%
印刷	518	63.4%	481	41.9%	359	-23.0%	353	-19.0%	311	-40.0%	289	-39.9%	395	10.0%	417	18.1%	289	7.1%
塑料	515	35.9%	671	13.0%	699	11.0%	523	0.0%	527	2.3%	538	-19.8%	573	-18.0%	423	-19.1%	501	4.9%
食品饮料	508	27.0%	714	9.0%	666	7.1%	607	15.0%	540	6.3%	621	-13.0%	632	-5.1%	654	7.7%	530	-1.9%
工程机械	462	83.3%	603	6.0%	465	-15.0%	364	-12.1%	416	-10.0%	452	-25.0%	474	1.9%	335	-8.0%	387	-7.0%
纸巾	435	37.2%	519	18.0%	442	11.9%	397	7.0%	448	3.0%	483	-6.9%	416	-5.9%	357	-10.1%	412	-8.0%
制药	233	43.8%	291	8.2%	271	7.1%	271	8.0%	252	8.2%	267	-8.2%	284	4.8%	277	2.2%	244	-3.2%
造纸	171	17.1%	286	24.9%	249	5.1%	220	6.8%	193	12.9%	266	-7.0%	234	-6.0%	203	-7.7%	187	-3.1%
建材	476	38.4%	512	12.3%	485	8.3%		340-15.0%	437	-8.2%	467	-8.8%	450	-7.2%	305	-10.3%	411	-5.9%
烟草	55	83.3%	35	-7.9%	48	6.7%	49	40.0%	37	-32.7%	30	-14.3%	42	-12.5%	41	-16.3%	35	-5.4%
其他	6946	35.8%	3331	18.0%	3070	45.5%	5221	27.9%	7652	10.2%	3315	-0.5%	2828	-7.9%	4686	-10.2%	7570	-1.1%
项目型市场合计	44100	34.0%	43912	7.2%	44850	1.5%	39220	3.4%	48400	9.8%	44425	1.2%	48331	7.8%	41484	5.8%	49024	1.3%
化工	9208	48.0%	10510	17.1%	8283	2.8%	8150	5.0%	10273	11.6%	11576	10.1%	9857	19.0%	9780	20.0%	12425	20.9%
石化	5471	27.0%	5338	13.2%	5563	2.0%	5196	6.0%	6310	15.3%	4751	-11.0%	5674	2.0%	4728	-9.0%	4670	-26.0%
电力	4427	31.0%	3812	-4.5%	3670	-1.6%	3256	8.0%	4847	9.5%	4169	9.4%	3853	5.0%	4266	31.0%	4411	-9.0%
市政及公共设施	7173	19.0%	8665	-9.9%	9248	-8.0%	8661	-4.0%	7890	10.0%	9011	4.0%	10080	9.0%	8921	3.0%	9011	14.2%
	3216	47.0%	4059	15.7%	5682	41.0%	4366	25.0%	3505	9.0%	3775	-7.0%	5796	2.0%	3842	-12.0%	3125	-10.8%
	839	-3.0%	1852	-1.0%	1004	-10.0%	1092	4.0%	915	9.1%	1926	4.0%	1135	13.0%	1201	10.0%	1071	17.0%
采矿	610	5.9%	635	8.0%	922	2.0%	772	6.0%	734	20.3%	768	21.0%	1033	12.0%	926	19.9%	785	6.9%
洗	526	16.1%	600	16.3%	652	6.0%	639	7.0%	600	14.1%	582	-3.0%	684	4.9%	652	2.0%	636	6.0%
其他	12630	42.0%	6441	-10.2%	9826	-3.9%	7088	-3.9%	13326	5.5%	7866	22.1%	10219	4.0%	7168	1.1%	12890	-3.3%
工控行业合计	75340	41.4%	77579	15.4%	73030	8.3%	66330	6.5%	81040	7.6%	74658	-3.8%	74812	2.4%	65878	-0.7%	79502	-1.9%

数据来源：MIR、国泰君安证券研究

1.2.2. 半导体、锂电势头强劲，机床、工业机器人稳步增长

数控机床市场规模恢复增长，推动工控行业发展。数控机床是一种机械加工设备，而工控自动化产品是用于控制和管理机械加工设备的电子设备和系统，两者紧密相连。全球市场中，数控机床保持稳定增长，2017-2021 年全球市场规模从1342 亿美元增至1648 亿美元，CAGR为5.27%。我国数控机床在 2020年受到宏观因素影响，市场规模下降至 2473亿元，同比下降24.37%。2021年规模回暖至2687亿元，预计将保持增长趋势。未来随着数控机床向数字化、智能化、网络化发展，以及对于精度和速度的要求提升，机床所需的工控自动化产品也将不断扩展和升级。同时由于数控机床和工控自动化产品之间的联系越来越密切，这将使得工控自动化行业有更广阔的市场空间。

图 6：2017-2021年全球数控机床市场 CAGR 5.27%

数据来源：中商产业研究院、国泰君安证券研究

图 7：2021 年中国数控机床市场恢复增长态势

数据来源：中商产业研究院、国泰君安证券研究

半导体设备市场高速增长，带动工控自动化行业扩张。随着 5G 网络、物联网、云计算等大量新兴应用场景的兴起，智能计算机设备的快速普及，技术创新推动以及政策支持等多方面因素共同作用下，半导体市场规模迅速扩张。2021 年全球半导体设备市场规模达 1026.4 亿美元，同比增长 44.18%，我国半导体市场规模达 296.2 亿美元，同比增长 58.23%。半导体属于微精密机械加工领域，其制造工艺对于精密性要求高，需要使用自动化控制系统确保生产质量，对于自动化产品有着较为广泛的需求。预计未来半导体设备的快速增长将助力工控产品的市场规模扩大。

图 7：2017-2021 年全球半导体设备 CAGR 16.03%

数据来源：SEMI、国泰君安证券研究

图 8：2017-2021 年中国半导体设备 CAGR 37.73%

数据来源：SEMI、国泰君安证券研究

工业机器人呈现增长趋势，工控设备需求随之增长。工业机器人具有高效、精确、可靠等优点，已广泛应用于制造业、物流业、医疗行业和服务行业等领域。2021 年全球工业机器人市场规模为 175 亿美元，同比增长 25.90%，2017-2021 年，我国工业机器人市场规模从 46 亿美元增至 75亿美元，CAGR 约 13.00%。工业机器人和工控自动化产品不可分割，机器人需要自动化控制系统、运动控制系统、自动化检测系统、视觉系统和通讯网络等支持其进行工作，这些系统需要使用工控自动化产品实现。随着制造业发展和智能化转型，以及劳动力成本的不断上升，未来工业机器人市场规模有望保持增长，将直接带动工控设备需求提升。

图 9：2017-2021 年全球工业机器人 CAGR 1.79%

数据来源：IFR、国泰君安证券研究

图 10：2017-2021 年中国工业机器人 CAGR 13.00%

数据来源：IFR、国泰君安证券研究

锂电池设备高景气发展，促进工控行业增长。随着国家碳中和相关政策和新能源汽车政策的出台和推广，我国锂电池设备市场需求量大幅增加。

2016-2022 年市场规模从 147 亿元增长至 1000 亿元，CAGR 为 37.65%，其中 2022 年同比增速达 70.1%。工控自动化产品的应用可帮助锂电池设备实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率以及制造过程的稳定性。预计未来随着新能源汽车渗透率增长，带动动力电池装机量快速提升，锂电池设备需求量将持续攀升，有望拉动工控行业市场规模提升。

图 11：2016-2022 年中国锂电池设备市场 CAGR 为 37.65%

数据来源：GGII、国泰君安证券研究

1.3. 工控自动化行业长期向好发展

人口红利消退，催生机器代人需求，促进工控行业长期增长。我国面临招工难、招工贵的局面，人口红利优势推动了过去几十年我国制造业的迅速发展，但目前该优势正逐步减弱。2021 年我国 65 岁以上人口的占比比例为 14.2%，我国已逐步进入“老龄社会”。同时，近年来我国劳动力成本持续上升，2021 年城镇居民平均工资已超 10 万元。在人口老龄化趋势下，制造业倾向于使用自动化程度更高的生产设备替代劳动力，以抵御人力成本上升的不利影响，工控自动化设备需求将不断增长。

图 12：2021 年 65 岁以上人口占比 14.2%

数据来源：国家统计局、国泰君安证券研究

图 13：2021 年城镇居民平均工资 106837 元

数据来源：国家统计局、国泰君安证券研究

工控自动化行业有望受益于制造业复苏。工控行业受制造业投资等宏观经济形势影响。一方面，制造业是工控自动化产品行业的主要应用领域，制造业的投资情况和产出水平都会直接影响到工控行业的市场需求和发展前景。另一方面，工控自动化行业是技术密集型行业，需要不断的技术创新和研发，对资金支持有较高依赖性，而宏观经济形式会影响投资者和企业的投资态度，从而影响资金来源。2023 年 5 月制造业采购经理指数（PMI）为 48.80%，比上月下降 0.4 个百分点。大、中、小型企业 PMI 分别为 51.5%、48.0%和 47.9%，较上月分别变化+1.4、-1.8 和-2.8 个百分点。随着下游需求逐步复苏，制造业景气度上行，经济有望持续向好。

图 14：2023 年 5 月 PMI 为 48.80%

数据来源：iFinD、国泰君安证券研究

制造业转型升级，助推工控设备渗透率提升。随着国内和国际市场竞争的加剧，传统的低成本、高投入、高污染的制造业模式已经不再适应现代经济发展，并且面临着能源、环境好而资源等方面的约束，产业转型升级是实现高质量发展的必由之路。此外，近年来我国制造业面临的外部环境不确定性提升，需确保我国供应链安全稳定，通过产业升级实现核心技术、零部件的自主可控，降低对海外供应链的依赖。随着我国制造业积极转型，高技术制造业增加值同比保持为正，高端制造业快速发展，产业自动化、智能化水平提升，对工控自动化设备需求增多，有利于工控自动化行业的长期发展。

图 15：高技术制造业增加值同比为正

数据来源：iFinD、国泰君安证券研究

控制、驱动、执行层覆盖工控自动化领域

2.1. PLC：小型 PLC 多用于 OEM，中大型 PLC 多用于项目型

PLC 是一种将计算机技术、通信技术和自动化技术集于一体的数字运算的可编程逻辑控制器。PLC（Programmable Logic Controller）即主要应用于工业控制的可编程控制器，目的是通过自动化完成工作任务。1969 年，美国数字设备公司基于通用汽车公司提出新一代控制器应具备的条件，研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用在通用汽车公司的生产线上。随着微处理器和微型计算机技术的发展，80 年代后，PLC 的中央处理器已经开始广泛使用 16 位甚至 32 位微处理器，输入输出模块和外围电路也改用大规模甚至超大规模集成电路。我国从 1974 年开始研制开发可编程序控制器，1977 年开始应用于工业；现如今，掌握可编程序控制器的工作原理及对其进行调试维护是技术人员须具备的的基本能力。

图 16：PLC 为可编程逻辑控制器

数据来源：信捷电气官网

PLC主要由电源、CPU、存储器、IO接口、功能模块和通信模块组成。电源通过释放 10%至 15%范围内的交流电压，将 PLC 连接交流电网从而正常工作。CPU即中央处理单元，通过总线与储存单元、输入输出接口等相连；作为 PLC 的核心，不断采集输入信号，执行用户程序，最后刷新系统输出。IO 接口即输入和输出接口电路；输入接口电路将按钮、行程开关或是传感器产生的信号发送给 CPU，然后由输出接口电路将CPU传出的信号发送给动外部执行元件，从而控制电器通电或断电。

图 17：PLC 构成较为复杂

数据来源：《图解 PLC、变频器与触摸屏技术完全自学手册》

PLC 可根据输入/输出点数分为三大类。输入/输出点数与程序存储器容量需求成正比，即点数越多，控制关系越复杂，对程序存储器的容量要求也就越大。小型 PLC 和中大型 PLC 相比，体积小、价格低，但功能较为单一，且 IO 接口点数少于 256 个，适用于较为简单的生产系统；中大型 PLC 在较为复杂的逻辑控制生产系统、连续生产过程控制和大型生产设备的自动化控制系统中更为适用。

表 1: PLC 的分类

分类	IO接口点数	存储容量	特点	场景
小型	<256	<4KB	体积小、价格低、功能单一	单一设备、小型控制系统
中型	256-2048	2-8KB	通信功能及模拟量处理能力提升、数字计算能力加强	较复杂的逻辑控制生产系统、连续生产过程控制
大型	>2048	8-16KB	软硬件功能综合强、可自我诊断、通信能力进一步强化	大型生产设备的自动化控制系统

数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究

小型 PLC 应用壁垒较低，中大型PLC 应用壁垒更高。小型 PLC 市场准入门槛较低，下游客户对产品价格相对敏感，市场竞争激烈，一般用于 OEM 型市场，行业种类较为分散，2021 年纺织机械、包装机械、机床工具占比在 10%以上，食品机械、电子制造设备、暖通空间和起重机械的占比都在 5%以上。受到技术限制，中大型 PLC 市场有着更高的准入门槛，一般应用于项目型市场，行业种类相对集中，2021年化工为中大型 PLC 应用最多的行业，约占 51%，市政工程、冶金、汽车和物流设备的占比也都高于 5%。

图 18：2021 年小型 PLC 多用于 OEM行业

数据来源：工控网、国泰君安证券研究

图 19：2021 年中大型 PLC 多用于项目型行业

数据来源：工控网、国泰君安证券研究

全球PLC市场增长相对稳定，中国PLC市场保持稳步发展。在工业4.0和计算机技术升级的带动下，PLC 全球市场规模呈现稳步增长态势。基于 PLC在工业领域应用的广泛应用，2021 年全球PLC 市场规模达到112亿美元，2017-2021 年 CAGR 为 5.55%。我国 PLC 市场从 2020 年开始逐步复苏，2020 年增幅达到 12.1%，2017-2021 年 CAGR 为 5.74%。2021年 11 月，工信部发布《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》聚焦工业控制系统，推动制造企业侧安全检测与管理系统等安全功能开发，加快在重点行业的应用，为中国 PLC 的发展打开上行通道。

图 20：2017-2021年全球 PLC市场 CAGR为 5.55%

数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究

图 21：2017-2021年中国 PLC市场 CAGR为 5.74%

数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究

我国中大型 PLC、小型 PLC 市场规模占比相近。MIR 数据显示，2021年我国小型 PLC 市场规模约 79.52 亿元，占比约 50.19%，中大型 PLC市场规模约 78.91 亿元，占比约 49.81%。预计未来中大型 PLC、小型PLC 市场占比有望保持 50%相近水平。

图 23：中大型与小型 PLC 占比相近

数据来源：MIR、国泰君安证券研究

PLC 行业集中度较高，日系、欧美和国产三方纷争。PLC 市场由国外龙头企业主导，西门子、三菱和欧姆龙的市场份额位居我国 PLC 全类型市场的前三位。2021 年我国小型 PLC 的 TOP2 约占 49%的市场份额，我国的小型 PLC 市场竞争格局相对分散，呈现一超多强的市场模式；汇川和信捷分列第五六位，市场竞争力持续提升。我国的中大型PLC 市场集中度较高，2021 年 TOP3 占据超过 70%得市场份额；其中，作为行业的领跑者的西门子在我国小型 PLC 和中大型 PLC 市场中都占据着龙头地位，约占中大型 PLC 市场份额的 48%，三菱和欧姆龙在中大型 PLC 的市场占比皆超过 10%；我国中大型 PLC 市场基本属于国外龙头的舞台，随着国产企业加速发力 PLC，国产厂商份额有望持续提升。

图 24：2021 年我国小型 PLC 市场 TOP4 为外资

数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究

图 25：2021 年我国中大型 PLC 市场 TOP6 为外资

数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究

2.2. DCS：集散控制系统稳步增长，下游集中于化工、电力

DCS，又称“分散/集散控制系统”或“分布式计算机控制系统”，是实现控制生产全流程的“工业大脑”。DCS 控制系统由输入输出模块、通信模块、控制器和人机界面组成，用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能。我国 DCS 的发展历程可分为三个阶段：第一阶段为

20 世纪 80 年代到 90 年代，随着我国重化工业的发展，对 DCS 系统的重视程度也不断提升；国内许多企业和技术人员克服资金和软件工程难题逐渐开始对 DCS 系统进行研发和生产。第二阶段是 90 年代中期到2000 年，DCS 的部件除功能模块外，其他硬件也开始向标准化方向发展，网络可以直接使用以太网，研发难度大幅度降低；同时，政府也加大了对 DCS 项目和资金支持力度，虽然我国 DCS 的规模和结构成熟度上还落后于进口水平，但已初步实现了规模化生产。第三阶段是从2000 年至今，国产 DCS 技术水平逐渐赶上进口品牌的技术，进入快速增长期。

图 26：中控技术JX-300XP 集散控制系统

数据来源：中控技术官网

图 27：DCS 组成较为复杂

数据来源：《集散控制系统》

PLC 和 DCS 在项目规模的应用上有较大区别。 DCS 注重模拟量的控制，PLC 更侧重于局部逻辑控制。DCS 系统拥有更强的数据传输和管理能力，适用于连续性控制的流程型行业，比如一些大型项目的应用；PLC 系统更适用于单点控制的离散性行业，比如纺织和起重机等。

表 2: DCS 和 PLC 的差异

类别	DCS	PLC
定义	系统、控制器、0采集、网络和上位软件等组成的系统。	现场控制器，等同于DCS 的控制部分。
架构	DCS 是树状拓扑大系统，并行连续的链路结构，可完成回路间的控制；分为控制站、操作站和现场仪表。	多台同型 PLC可作为从站，构成PLC 网络；其可作为独立DCS，也可作为DCS子系统。
价格	单点为100-200元，搭建成系统后的价格高于PLC。	中小型 PLC 单点价格为100-200元；大型 PLC 比如 Rockwell存在溢价。
使用场合	连续性控制的流程型行业	单点控制的离散型行业，比如纺织和起重机等。
数据信号形式	模型量为主，也有 A/D和D/A	数字量为主，高端机型也有模拟量。
控制模式	分布式控制，以时间为基准的控制；控制站在 50ms。	主要为顺序扫描控制、循环周期在10ms 左右。

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

下游领域集中度较高，化工领域地位凸显。DCS 产品主要由板卡、机柜和外设组成。上游行业为电子、电气设备和机械设备，经过中控技术的加工集成后，为化工、电力和石化等下游领域提供 DCS 控制系统或自动化控制整体解决方案。下游应用领域集中度高，前三大行业占比约为 80.4%，化工、电力和石化领域占比均高于 15%；化工行业市场规模约为 32.3 亿元，电力和化工的市场规模分别为 21.3 亿元和 17亿元，其他下游应用领域市占率均低于 5%。

图 28：2019 年化工领域的市场规模超30 亿元

数据来源：MIR、头豹研究院、国泰君安证券研究

图 29：2019 年化工约占 DCS 下游领域的36.9%

数据来源：MIR、头豹研究院、国泰君安证券研究

DCS 市场规模稳步增长，本土品牌不断发力，与外资争夺国内市场。2019 年 DCS 市场规模为 87.43 亿元，同比增长 7.17%，受宏观经济因素影响，电力和建材等项目的减少使得项目型市场对 DCS 市场的驱动力降低，从而增速出现下滑；2020 年受到上游原材料价格上涨和石油价格暴跌的影响，DCS 市场规模预计会震荡下行。2016 年本土品牌在我国集散控制系统行业中的市占率为 46.4%，在国家政策扶持和战略选择等因素的影响下，本土品牌的市占率不断提高，2021 年本土品牌的市占率增长至 55.7%。欧美系、日系和本土品牌是我国 DCS 市场中的主要玩家，本土品牌以中控技术和利时为代表；外资品牌以艾默生、ABB、西门子、霍尼韦尔和横河电机为主。

图 30：DCS 市场规模稳步增长

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

图 31：DCS 本土品牌市占率不断提升

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

2.3. 变频器：低压下游分散，中高压下游集中于冶金石化等

变频器是融合变频技术与微电子技术，通过对电机工作电源频率进行改变，从而控制交流电机的电力控制设备。变频器由整流单元、高容量电容（电动机）、逆变器和控制器四个部分组成。变频器通过内部的IGBT 的开断调整输出电源的电压和频率，给电机提供其所需的电源电压，从而达到节能和调速的目的。变频器的主要功能有变频调速、软起动和保护节能。通过对启动峰值电流的控制，保证电流最大不会超过额定电流，降低对电网的冲击，延长设备可使用年限。变频器把交流电转换为直流电再转换为随意可调的交流电，对电动机进行减速，使得减少电机在调速过程中造成的功率损失。变频调速器对电机的调速控制帮助变频器达到节能的效果。

图 32：变频器种类较多

数据来源：英威腾官网

图 33：变频器通过改变电源频率进而控制电机

数据来源：《变频器与电动机控制电路解读》

根据电压等级，变频器分为高压、中压和低压。中高压变频器主要应用于冶金、石油化工等行业，行业广泛应用泵类负载约占用电设备能耗的 40%，中高压变频器可以通过对泵类负载进行速度控制来降低用电能耗，从而降低成本，且有利于泵机和管网降压运行。低压变频器有易操作和低噪音等特点，被广泛应用于电梯和空调等行业。

表 3: 变频器的分类

分类	电压	特点	应用行业
高压变频器	3KV、6KV、 10KV	度高	功率大、响应快、精电力、石油化工、冶金、水资源等
中压变频器	660V、1140V	可靠性高、价格低	造纸、水泥、石油化工和冶金等
低压变频器	<690V	高性能、易操作、低噪音	电梯、空调和起重机械等

数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究

中高压变频器下游行业较为集中，低压变频器下游行业较为分散。冶金占中高压变频器下游行业的 30.2%，石化占比超过了 10%，前三大行业占比达到了 52.5%；采矿、市政及公共设施和建材行业占比均高于5%。低压变频器的下游分布较为分散，应用领域跨度较大，但差距不大；前三大行业占比为 28%；除 TOP3 外，半导体、起重、纺织、机床和物流占比超过 5%；其他应用领域还包括冶金、包装和食品饮料等。冶金领域对变频器的需求包含低压、中压和高压三种类型。

图 34：2021 年中高压变频器下游较为集中

数据来源：MIR、国泰君安证券研究

图 22：2021 年低压变频器下游相对分散

数据来源：MIR、国泰君安证券研究

得益于工业现代化，变频器市场规模不断扩大，低压变频器仍占据主位。我国变频器市场规模不断扩大，低压变频器的市场规模占比较大，维持在 75%左右。2021 年市场规模为 589 亿元，低压变频器占比73.5%，较 2020 年下降 2.6%；高压变频器占比 26.5%，上涨 2.6%，幅度达近五年新高。

图 36：我国变频器市场规模稳步增长

数据来源：研精智库、华经产业研究院、国泰君安证券研究

图 37：低压变频器约占我国市场规模的 3/4

数据来源：研精智库、华经产业研究院、国泰君安证券研究

2.4. 减速器：精密减速器需求提升，RV、谐波均衡发展

高精密减速器为工业机器人核心零部件，成本占比高。减速器是一种精密的动力传达机构，作用在于降低转速、传递更大的扭矩，满足工业机器人在重复执行相同的动作时的定位精度和重复定位精度，确保机器人平稳精确运行。可以说减速器决定工业机器人的精度和负载，伺服电机由于脉动信号的驱动，本身具备调速功能，但是由于工业机器人需要重复、可靠地完成大量工序任务，对其定位精度和重复定位精度要求很高，因此需要专门的减速器以保证精度。减速器的另一作用是传递负载：当负载较大时，伺服电机功率有限导致输出扭矩较小，此时需要通过减速器来提高扭矩。此外，伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动，对于长时间和周期性工作的机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。精密减速器制造对材料、设备、工艺等多个环节都有严格要求，具有很高的技术壁垒和投资成本，在工业机器人零部件中占据最大成本份额，约为 32%。

图 38：减速器主要起着降低转速、提升扭矩的作用

数据来源：国泰君安证券研究

减速器分为通用减速器、专用减速器和精密减速器。应用范围较广，行业内企业众多，通用减速器和专用减速器行业产品差异大，相互竞争较少。通用减速器主要以中小型产品为主，实现模块化和系统化；专用减速器以大型和特大型减速器为主，多为非标和行业专用；精密减速器又可分为 RV减速器、谐波减速器、精密行星减速器，主要应用领域为工业机器人、机床和航空航天等高精度行业，以微小型减速器为主。

图 39：绿的谐波LCD-I 产品

数据来源：绿的谐波官网

图 40：日本 Nabtesco RV-E 系列

数据来源：Nabtesco 官网

表 4: 减速器分类

分类	特点	主要代表公司
通用减速器	中小型为主，模块化、系统化，可广泛应用于各个行业。	EW、弗兰德、国茂股份和你宁波东力等。
专用减速器	大型、特大型为主，多为非标、行业专用产品。	中国高速传动、杭齿前进和重齿等。
精密减速器	微、小型为主，主要用于工业机器人、机床和航空航天等高精度场景。	纳博、HD、绿的谐波和南通振康等。

数据来源：国茂股份招股说明书、华经产业研究院、国泰君安证券研究

工业机器人主流减速器为RV和谐波减速器。工业机器人用精密减速机主要有两种：RV减速器和谐波减速器。相比于谐波减速器，RV减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中，一般将 RV 减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置；而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部；二者之间适用的场景不同，属于相辅相成的关系。

表 5: 谐波减速器一般与 RV 配合使用

项目	RV减速器	谐波减速器
技术特点	通过多级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成，组成的零部件较多。	通过柔轮的弹性变形传递运动，主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与 RV 及其他精密减速器相比，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降。
产品性能	大体积、高负载能力和高刚度	体积小、传动比高、精密度高
应用场景	一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置。	主要应用于机器人小臂、腕部或手部。
终端领域	汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有 RV 减速器的重负载机器人。	3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中通常使用由谐波减速器组成的30kg负载以下的机器人。
价格区间	5,000-8.000元/台	1,000-5,000元/台

数据来源：绿的谐波 IPO 招股书、国泰君安证券研究

RV减速器工艺要求高，结构较复杂。RV减速器在摆线针轮行星传动的基础上发展而来，结构主要分为两级：第一级为渐开线圆柱齿轮传动，第二级为摆线针轮行星传动，包括转臂曲柄、摆线轮、针齿壳，特点在于承受大负载的同时保证高精度。因此，其技术难点主要在于工艺和装配方面：1.材料成型技术。RV减速齿轮需要具有耐磨性和高刚性，对于材料成型过程提出了较高要求，尤其是材料化学元素控制、表面热处理方面。2.精密加工及装配技术。RV 减速器的减速比较高，具备无侧隙、微进给的特点，这就需要特殊部件加工和精密装配技术。

图 41：RV 减速器主要分为渐开线圆柱齿轮传动和摆线针轮行星传动

数据来源：品宏减速机公司官网

谐波减速器基于行星齿轮传动发展起来的，由波发生器、柔轮、刚轮和轴承组成。其工作原理在于依靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形，而柔轮比钢轮少 N 个齿轮位。因此，当波发生器转一圈，柔轮移动 N 个齿轮位，产生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发生器与柔轮的运动传递。谐波减速器是通过柔轮的弹性变形来实现传动，其优势是传动比大、零部件数目少；其缺点是弹性变形回差大，这就不可避免地会影响机器人的动态特性抗冲击能力等。

图 42：一般多关节工业机器人需要使用 2-3个谐波减速器

数据来源：高新南七道（深圳国家高技术产业创新中心智能经济研究所旗下智库成果发布平台）

图 43：谐波减速器主要由波发生器、刚轮、柔轮组成

数据来源：谐波齿轮减速器原理

谐波减速器在精密传动领域具备高减速比体积比、高精度、高稳定性、长寿命等优势。因谐波减速器结构简单，较小的体积就可以达到较高的减速比，可应用于对尺寸要求比较高的场景，精度上看，谐波也优于 RV，寿命一般也超过 RV 减速器。此外，因传动原理不同，谐波减速器精度随时间呈现非线性变化，在精度保持寿命内可以稳定较高的精度，使用期间一般不需要进行特殊维护，全生命周期使用成本远低于 RV。

表 6: 谐波减速器相较 RV在背向间隙、寿命、减速比等方面有显著优势

主流技术指标	RV减速器	谐波减速器
背向间隙	≤60 arc sec	≤20 arc sec
传动效率	>80%	>75%
温升	≤45℃	≤40℃
噪声	≤70db	≤60db
减速比	30-192.4	30-160
额定转矩下使用寿命	>6.,000h	>8.000h
额定输出转矩	101-6,135 N m	6.6-921 N m
扭转刚性	20-1,176 N m/arc min	1.34-54.09 N m/arc min

数据来源：绿的谐波招股说明书、国泰君安证券研究

市场规模不断扩大，有望持续稳定增长。国家对智能制造行业的支持，稳定制造业投资、提升产业基础能力和产业链水平等政策的出台，减速器下游应用领域有望加速发展，企业活力将被释放，从而带动市场对减速器的需求。2021 年我国 RV减速器市场规模约 42.95 亿元，同比增长 50.7%，2022 年我国谐波减速器市场规模约 21 亿元，同比增长 12.9%，减速器市场有望持续稳定增长。

图 44：2021 年我国 RV 减速器市场规模 42.95亿元

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

图 45：2022 年我国谐波减速器市场规模21 亿元

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

2.5. 伺服：通用伺服应用领域广阔，专用伺服可按环境定制

伺服系统是指以位置、速度和转矩为控制量，进行动态跟踪目标变化从而实现自动化控制的系统，伺服系统包括伺服电机和伺服驱动器。伺服系统的发展经历了机械、液压和电气化三个阶段。现在的伺服系统通常是指电气伺服，1960 年前，以功率步进电机为动力源，开环控制为主；1960-1970 年，直流电机开始广泛应用，通过把直流有刷电机作为驱动源，使旋转变压器、测速发电机和编码器等传感装置形成闭环控制系统；20 世纪 80 年代后，交流伺服的时代开启，以永磁同步电机为代表的执行电机逐步占据伺服领域的市场。伺服系统的工作原理则是由伺服电机给伺服电机发出驱动信号，同时伺服电机中的编码器将运动参数反馈给伺服驱动器，伺服驱动器再对信号进行汇总、分析和修正。整个工作过程通过闭环方式精确控制执行机构的位置、速度和转矩等输出变量，使得其在对精确度要求较高的行业中得到广泛应用。

图 46：伺服系统的组成

数据来源：禾川科技公告、国泰君安证券研究

伺服系统可分为通用伺服和专用伺服，且在产品特性上有较大差异。专用伺服提供偏向于专业化的特殊定制服务，高海拔运行、防尘防水、运行环境、防爆要求、高温启动要求、额定转速和法兰止口等都可以按需定制；在产品技术方面，专用伺服产品可以在不同应用领域保持高水平运作；其额定功率也达 7.5kW，特殊行业更适合使用专用伺服。通用伺服的运行环境仅限于工业环境但应用领域较为广阔；通用伺服产品主要应用于传统行业，因此对近海/海上防腐要求、水下运行和防爆皆无要求。

表 7: 专用伺服与通用伺服存在明显差异

差异	通用伺服	专用伺服
运行环境	仅工业环境	电机可按环境要求定制
应用领域	包装、物流、3C、锂电池、机器人等。	风力发电、矿山机械和缆车索道等。
防尘防水	IP65及以下	IP67、IP68、可定制
低温-40°启动要求	-15℃	低温可达-60℃
高温60°启动要求	超过+40℃降容	电机按运行环境温度设计
高海拔运行要求	一般<1,000m	高海拔可定制
近海/海上防腐要求	无要求	C4H/C5M喷涂
水下运行	无要求	特殊防腐材料、不锈钢和钛合金。
防爆要求	无要求	可定制
产品技术	基于不同行业应用需求提供专业化产品	需使其产品在不同应用领域保持高水平运作
电机结构	整机为主	整机、半整机、无框架电机
功率段	额定功率在7.5kW以下	额定功率在7.5kW以上
额度转速	1,500rpm、2,000rpm、3,000rpm、4,000rpm 和 6,000rpm 为主。	电机额定转速可定制
震动性要求	EN60034-14A级振动强度	特殊设计，可适用于更强振动环境
机械接口	光轴或平键为主；标准法兰止口	光轴、平键轴、内花/外花键、空心轴；法兰止口可定制。

数据来源：公司公告、菲仕技术、国泰君安证券研究

我国伺服市场规模稳步增长，通用伺服占比超过80%。在经历了2018-2019 年的贸易寒冬后，伺服市场快速回暖，2020 年市场并未受到新冠疫情影响服市场规模逆市增长 18%到 164.4 亿元，通用伺服成为市场回暖的主力军，约占我国伺服市场规模的 81%；2021 年市场规模增速有所放缓，但仍高于 10%。随着下游应用领域的快速发展以及各行业对其产品高质量要求的提高，伺服市场的上行空间被打开。

图 47：2020 年通用伺服市场占比81%

数据来源：禾川科技公告、国泰君安证券研究

图 48：伺服市场规模保持稳步增长

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

伺服电机和步进电机相比优势明显。步进电机靠电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制进电机；伺服靠脉冲来定位，伺服电机本身可以发出脉冲，每旋转一个角度发出相应数量的脉冲，从而和伺服电机收到的脉冲形成呼应，也就是闭环，能够更精确的定位。伺服电机在力矩方面也进行了升级，能够达到全力矩范围；其在运行速度、响应速度、低频特性和矩频特性上也明显优于步进电机，且可承受三倍的过载。虽然伺服电机整体性能更好，但其需和编码器及伺服驱动器配合使用，从而导致其价格高于步进电机。

表 8: 伺服电机与步进电机差异

性能	伺服电机	步进电机
控制方式	闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，一般不会出现丢步或过冲现象，控制性能可靠。	开环控制，启动频率过高或过载容易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高容易出现过冲现象。
控制精度	小于0.036°，编码器刻度越多，精确度越高。	0.036°-1.8°，相数和拍数越多，精确度越高。
力矩	可实现全力矩范围	一般在 40nm以下
运行速度	可超过20000rpm	一般小于2000rpm
响应速度	小于10ms	200-400ms
低频特性	运转平稳，低速运转也不会振动。	低速时容易出现低频振动，一般用阻尼技术或细分技术来克服。
矩频特性	额定转速内恒力矩输出	输出力矩随转速的升高而下降，高速时会急剧下降。
过载能力	可承受三倍过载	不具备过载能力
成本价格	需和编码器以及伺服驱动器配合使用，价格较高。	价格较低

数据来源：《伺服与运动控制》、艾普智能、国泰君安证券研究

电机种类繁多，控制电机使用广泛。动力电机功率较大，侧重电机在启动和运行过程中的力能指标，控制电机侧重电机输出量的幅频特性、相频特性及输出特性的精度、灵敏度、稳定性、线性度等指标，作为系统执行部件，控制电机更侧重扭矩、转速、位置输出特性。动力电机按运动方式可分为旋转电机和直线电机，旋转电机按电压性质分为直流电机与交流电机，其中直流电机按内部有无碳刷可分为有刷电机和无刷电机两种。控制电机根据控制方法与用途的不同，可分为步进电机、伺服电机等。现代控制电机通常有步进电机、直流无刷电机和交流伺服电机等，其中，步进电机最早成为计算机及外部设备所使用的控制电机，步进电机首先在计算机外设、办公自动化设备及数控机床中应用；直流无刷电机和交流伺服系统亦为控制电机的重要发展方向。

图 49：电机按用途可分为动力电机和控制电机

数据来源：工控网、国泰君安证券研究

空心杯电机结构简单、效率高、稳定性好。空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机。空心杯电机具有结构简单、效率高、功率密度高、控制简单和稳定性好等特点，它能实现高效率的能量转换，代表了电机的发展方向之一。与传统的电机相比，空心杯电动机在结构上做了大胆的突破，采用的是无铁芯电枢。这种独特的空心杯型电枢结构，不仅减轻了电机的重量，降低了电机的转动惯量，降低了机械损耗，延长电机的使用寿命，更重要的是消除了因铁芯而产生的铁耗，提高了电机的效率。具体说来，普通有刷直流电机的定子是永磁体，位于电机外圈，转子是固定在俗称铁芯的金属叠片上的线圈，位于电机内圈，线圈通常有 3 到 7 极出线，通过换向片和电刷接触，最终实现两线制输出，连接直流电源进行电机驱动，与之形成区别，空心杯电机的定子是位于电机内圈的永磁体，转子是杯状的自支撑的线圈，位于电机外侧。线圈通常有 9 或 11 极出线，通过换向片和电刷接触，最终实现两线制输出，连接直流电源进行电机驱动。

图 50：普通有刷直流电机的定子位于电机外圈

数据来源：《空心杯电机定制化管理的应用与研究》

图 51：空心杯电机转子位于电机外侧

数据来源：《空心杯电机定制化管理的应用与研究》

空心杯电机结构独特，在人形机器人领域中发挥着不可替代的作用。空心杯电动机结构上最大的特点就是采用无铁芯的电枢，从而这种特点可以克服因铁芯而产生的所有问题，使电机的主要性能有了大幅度地提升。空心杯电机的主要特点有：1、高效率，采用高性能磁性材料，减小漩涡损耗，采用无铁芯电枢，无铁耗，同时机械损耗也降低，属于高效率电机。它的效率高于一般的电机，可达 90%以上；2、控制特性，电机特性为线性，控制性能极佳。机械时间常数小于 3ms，响应时间极快，转速范围广，可对转速进行高精度控制；3、拖动特性，散热性好，过载能力强，运行稳定、可靠，输出转矩高，转矩脉动小，常应用于高动态性能伺服系统中。人形机器人的手指关节处需要配备体积小且能输出较大力的电机，因此空心杯电机凭借其小体积、轻负载和快速响应等优势，在机器人手、关节等应用广泛。

表 9: 空心杯电机优势众多，相较传统电机有显著优势

特点	优势
无齿槽效应	低速运行平稳
	低振动，低噪音
	转子可控制在任意位置
结构紧凑	磁路设计更优
	功率密度更高
	温升低，效率高
低电感	高动态响应
低电感	高加速度

数据来源：鸣志电器官网、国泰君安证券研究

无框电机设计精巧，未来将得到极其广泛的应用。无框电机属于一种新型力矩电机，其取消了传统的外壳和轴承，将独立的转子和定子部件分别直接固定至机械设备上，以将扭矩传递给负载，从而实现了精简设备结构、缩小所占空间的目的，具有低重量、低惯量、小空间、高精度、高环保等特点，能够很好地融入机械设备的结构设计，也为定制带来了更多的可能性。无框电机专为体积小、质量轻、惯量低、结构紧凑、功率高的应用场合而设计，在机器人关节、医疗机器人以及传感器万向节等方面得到了极其广泛的应用。

表 10: 无框电机在性能、尺寸等方面具有优势

方面	优势
性能优势	使机械设备设计更灵活机器能更快响应、运转和启停
尺寸优势	增大转矩密度，尺寸小、重量轻较低重量亦能节约能源
安装优势	降低维护需求、缩短开机时间安装简单，无需改装机器的动力学模型

数据来源：Kollmorgen 科尔摩根、国泰君安证券研究

伺服下游行业丰富，市场集中度不高。伺服下游应用领域较为广阔，前三大行业占比为 36%，电子及半导体制造设备和机床均超过 10%，分别为 13.8%和 12.8%。作为占比最大的下游应用领域，半导体制造设备有望进一步扩张，下游工业机器人行业的兴起和电子制造设备产业的迅速扩张，也为伺服市场规模的扩大注入势能。伺服系统技术水平的提高，对下游应用领域的不断渗透，整体市场规模增长空间较大。随着在技术上的突破，市场规模随之扩大，国产厂家不断发力，汇川技术已经成长为占据国内市占率 15.9%的行业龙头；但整体来看，国产厂家在产品稳定性和可靠性上与外资还存在差距。

图 52：伺服下游应用领域丰富

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

图 53：2021H1 汇川在我国伺服市场市占率最高

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

我国专用伺服市场本土企业市占率更高。国产品牌经过十几年的技术陈酿，已经逐步接近国际品牌水平，核心技术参数已不分上下。汇川技术的主要产品在脉冲频率、分辨率、响应速度和精度等方面进入第一梯队。专用伺服市场为本土品牌主导，汇川、菲仕、北京超同步和海天的市占率均超过 10%，TOP5 的厂商约占我国 64%的市场，头部效应明显。专用伺服外资厂商产品价格高且大部分是分销代理商销售，售后服务响应速度较慢，使得国产品牌有机会获取更多市场份额。我国通用伺服市场头部企业为的龙头依然是汇川技术，市占率约为21%；西门子、松下、安川和三菱排在第二到第五位。

图 54：2020 年专用伺服市场汇川市占率最高

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

图55：2022前三季度汇川约占通用伺服市场的21%

数据来源：MIR 睿工业、华经产业研究院、国泰君安证券研究

2.6. 步进：系统结构较伺服简单，混合式步进应用广泛

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以控制步进电机的转向、速度和旋转角度。步进电机由前后端盖、轴承、中心轴、转子铁芯和定子铁芯等部分构成；步进电机运用电磁学原理，将电能转换为机械能，由电机定子齿槽上的线圈驱动。步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过内部逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向、反向旋转或锁定。

图 56：标准混合式步进电机

数据来源：鸣志电器官网、国泰君安证券研究

图 57：步进电机结构图

数据来源：鸣志电器官网、国泰君安证券研究

混合式步进电机应用最广泛。硅钢、铜、铝和磁性材料等都是步进电机的上游原材料。作为执行元件和机电一体化的关键产品，数控机床、工业自动化、办公自动化、印刷设备和家用电器等是其下游应用领域。步进电机可分为永磁式、反应式和混合式步进电机。混合式步进电机结合了永磁式和反应式步进电机的优点，三洋公司在 1968 年正式批量化生产用于机床控制的混合式步进电机，拉开了 20 世纪 70-80年代步进电机广泛应用于硬盘驱动器和软件的序幕。

表 11: 步进电机分类

分类	具体介绍
永磁式步进电机	一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5°或15°。
反应式步进电机	一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5°，但噪声和振动都很大，80年代已被欧美等发达国家淘汰。
	混合了永磁式和反应式步进电机的优点，分为两相和五相，两相混合式步进电机的步进角一般为1.8°而五相步进角一般为0.72°，混合式步进电机的应用最为广泛。

数据来源：国茂股份招股说明书、华经产业研究院、国泰君安证券研究

混合式步进电机优势较为明显。永磁式步进电机噪音效果优于混合式步进电机且价格相对低廉；但其精度差，有较大的步矩角。混合式电机虽然价格较高且结构复杂；但其步矩角相对较小，半步驱动器可使步矩角减小为 0.9°，搭配上细分驱动器后可细分到 256 倍；噪音问题也可以通过使用微步细分进行优化。

表 12: 混合式与永磁式步进电机对比

类别	永磁式步进电机	混合式步进电机
价格	较低	较高
设计结构	中等。	相对复杂
分辨率	步进角为3°-30°	步进角为1.8°、0.9°或更小
噪音	噪音低	噪音高
转子材料	铁氧体或钕铁硼永磁材料	钕铁硼永磁材料
转子表面	光滑无齿	转子外表面为多齿结构

数据来源：汉德保电机、国泰君安证券研究

3. 国产企业技术逐步提升，国产替代有望加速

3.1. 工控自动化系统国产率低，替代需求强

PLC：我国 PLC 市场中欧美品牌和日系品牌占据主导地位，具有广阔的国产替代空间。由于大中型 PLC 工艺复杂、用户对产品安全性和抗干扰性要求高，外资品牌凭借领先的技术优势、完善的销售与服务网络占据垄断市场地位，大中型 PLC 国产化率较低。小型 PLC 主要应用于中低端 OEM 用户，国产品牌近年来凭借高性价比、灵活的业务模式及在特定行业的定制化机型开发能力，在小型 PLC 市场实现了行业渗透率的显著提升。根据 MIR 睿工业的数据，2017 年至 2022 年 Q3，我国小型 PLC 国产化率从 6.96%逐渐增加至 16.83%，国产化率显著提升。PLC 整体市场来看，内资份额从 2017 年的 3.14%提升至 2022 年前三季度的 8.61%，提升了 5.5pct，日系、美系等份额均有不同程度下降。

图 58：小型 PLC 国产化率逐渐提升

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

图 59：PLC 整体国产化率提升

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

DCS：DCS国产化率较高，2021年国内龙头厂商中控技术、和利时占比超 40%。根据智研咨询统计数据，2016 年至 2021 年，我国 DCS 国产化率从 46.2%不断提升至 55.7%，国产化率一直表现良好且逐年提升。从2021 年 DCS 控制系统行业市场份额来看，内资以中控技术、和利时为主，两家龙头市场份额分别占比 27%与 16%。外资以艾默生、霍尼韦尔、ABB、西门子、横河电机等巨头为主，外资仍然占据较大的市场空间。未来随着国产 DCS 企业的崛起，依旧有非常大的进口替代空间。

图 60：DCS 国产化率表现可观且逐年提升

数据来源：智研咨询、国泰君安证券研究

图 61：2021 年 DCS国内市占率首位为中控技术

数据来源：CNKI、立鼎产业研究网、国泰君安证券研究

变频器：低压变频器国产化率逐步落地，高压变频器领域逐渐涌现出优质国内企业。近年来国内品牌产品质量逐步提高，故障率逐渐减少，相比进口品牌性价比表现出优越性。根据 MIR 数据显示，2021 年欧美品牌低压变频器占比为 44.6%，日韩份额为 13.1%，中国本土品牌占比为42.3%，相较于 2017 年的 38.7%上升 3.6pcts，低压变频器市场国产化率逐渐提升。根据华经产业研究院 2020 年高低压变频器市场竞争格局数据，在高压变频器方面，合康新能为市场龙头，且市场涌现出一批如汇川技术等优质国内公司，逐步挤占施耐德等外资市场份额。低压变频器中汇川市场份额迅速提升，2020 年占据国内低压变频器市场 19%，已成为低压变频器龙头，此外英威腾与中达市场占比均有大幅增长。随着国产品牌定制化能力以及产品研发制造实力的提升，未来国产替代有望逐步落地。

图 62：低压变频器国产化率逐渐提升

数据来源：MIR、国泰君安证券研究

图63：2020年高压变频器领域涌现出优质国内企业

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

减速器：国内厂商谐波减速器厂商逐渐打破日本厂商垄断局面，RV减速器国产化率逐步提升。国内谐波减速器市场方面，2021 年日本品牌市场占有率为 42.9%，相较于 2020 年的 46%下降 3.1%；中国品牌 2021 年市场占有率为 41.1%，相较于 2020 年的 35.9%上升 5.2%，国产谐波减速器厂商逐渐打破日本垄断，市场占有率不断提升，形成中日双寡头的行业格局。相较于谐波减速器，RV减速器构型复杂、技术偏高，从技术上更难突破，长期以来全球市场格局高度集中，纳博特斯克占据全球70%以上市场份额。近年来，随着 RV 减速器的发展，纳博特斯克在中国的市场份额已低于全球水平，并呈降低趋势。根据相关数据，2020 年，国内 RV 减速器日本品牌市场占有率为 61.4%，国产品牌市场占有率仅为22.3%；2021 年，日本品牌市场占有率降至 56.1%，国产品牌市场占有率提升 6.4%，升至 28.7%，RV 减速器国产化率不断提高。未来，减速器市场国产化程度将持续提高，有望形成国内自主品牌减速器与国际品牌同台竞争的市场格局。

图 64：我国谐波减速器国产化率有所提升

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

图 65：我国 RV 减速器国产化率有所提升

数据来源：华经产业研究院、国泰君安证券研究

伺服：我国伺服市场国产替代进程稳步推进，通用伺服市场国产化率不断提升。我国伺服产品起步较晚，对比国外，国内发展缓慢，因此前期被欧美和日韩企业占据了主要市场份额。自 2013 年以来，得益于产业升级带来的积极影响，国内伺服电机自主支撑能力已经形成，加之下游工业机器人、电子制造设备等产业迅速扩张，我国伺服电机发展较快，国内品牌不断崛起，国产化进程不断提升。根据 MIR 睿工业数据，我国2021 年伺服市场本土品牌占比 43.3%，首次超过日韩品牌，占比居于首位。我国通用伺服市场国产化率也在不断提升，从 2008 年的 6%上升至2021年的24%，2022年前三季度通用伺服市场国产化率甚至突破30%。预计随着国产化进程不断加深，行业内企业不断加大研发投入，以技术优势及成本优势抢占市场，行业发展空间将进一步打开。

图 66：我国伺服市场国产替代进程稳步推进

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

图 67：通用伺服市场国产化率不断提升

数据来源：MIR 睿工业、国泰君安证券研究

步进：我国步进系统国产化率高，内资品牌占据市场主导地位。2018年国内厂商雷赛智能占据国内步进系统市场之首，占比高达 38%。步进系统市场 CR5 中仅 1 家国际厂商，CR4 中全部为中国厂商，且雷赛智能、深圳研控、鸣志电器及和利时四家中国厂商市场份额总计超过 70%。我国步进系统市场集中度高，整体国产化率高，但东方马达等国际厂商其产品多用于高端生产环节，国产厂商未来有望专注提升自身工艺，提高品牌价值，冲击高端化生产环节。

图 68：国内厂商占据中国步进系统市场主导地位

数据来源：头豹研究院、国泰君安证券研究

3.2. 国产品牌加大研发投入，技术指标已与海外相近

PLC：中小型 PLC国内领军产品与海外大厂产品技术指标趋于一致，性能差距逐渐缩小。PLC 是工业自动化生产执行过程中实现精确定位、精准运动的必要途径，决定其性能的核心指标包括高速实时控制能力、高精运动控制能力、现场总线控制能力和安全保护能力。高速实时控制能力是指控制系统在高速运行状态下能够做到强或接近强的实时控制，是决定 PLC 产品控制性能的核心指标。高速实时控制能力主要技术指标包括指令速度、控制周期、控制规模和总线抖动。高精运动控制能力是 PLC 的各项运动控制指标，也是决定其性能的重要因素，主要技术指标包括高速输入、脉冲定位、运动控制和插补控制。现场总线控制能力帮助实现从信息层、控制层、执行层到传感层之间，多网络多层次的高带宽高实时的互联互接，实现工业自动化现场的 IT 与 OT 网络的深度融合。目前，市场上主流的 PLC 产品需要支持 CANopen、EtherCAT、Ethernet/IP、OPC/UA等多种工业现场总线。安全保护能力是指通过安全认证的算法保护机制，对用户程序和关健工艺功能块实现高安全性和个性化的保护设置。安全保护能力的主要技术指标包括程序保护、功能块保护和安全算法，是否具备这些功能决定了 PLC 能否有效防止信息泄露。目前，国内 PLC 领先厂商禾川科技的 PLC 产品在指令速度、控制周期、控制规模等参数上已达到行业平均水平以上，且内置高速输入计数和高速输出定位，支持多种总线控制类型且安全保护性能极佳，国内领军 PLC 产品技术指标已到达国际先进水平。

表 13: 中小型 PLC 国内领军产品与海外大厂产品技术指标趋于一致

关键性能	技术指标	衡量标准	OMRONNX 102	三菱 IQ-R64MT	汇川 AM600	信捷XS3	禾川Q1
高速实时	指令速度	该值越小代表	3.3ns/70ns	0.98ns/1.96ns	1ns/150ns		lns/70ns
控制	控制周期	运行速度越快	1ms	0.2ms	1ms	1ms	1ms
	控制规模	该值越大代表可控制的电机类型越多	8192点	4096点	8192点	8192点	8192点
	总线抖动	该值越小代表稳定性越高	1us	1us	1us		1us
高精运动控制	高速输入	该值越大代表	无	无	4路	4路	8路
	脉冲定位	定位精度越高是否具备此功	无	无	4轴	4轴	8轴
	运动控制	能，决定PLC 的运动算法	IEC61131-3	IEC61131-3	IEC61131-3	IEC61131-3	IEC61131-3
	插补控制	该值越大代表可控制的电机数量越多	12轴	64轴	16轴	32轴	64轴
现场总线控制	总线类型	总线类型多能够丰富PLC应用场合	ETHERCAT OPCUA ETHERNET/IP MODBUS	CC-LINK SSCNET	ETHERNET CANOPEN MODBUS	ETHERCAT MODBUS	ETHERCAT OPCUA ETHERNET/IP CANOPEN
	总线周期	该值越小代表运行速度越快	500us	222us	1ms	1ms	MODBUS 500us
	通信接口	是否具备此功能，决定PLC	3路串口 +CAN	无	无	2路串口	3路串口
	网络接口	能否实现高速高精的实时互	3路千兆	1路千兆	1路百兆	+CAN 2路百兆	+CAN 3路千兆
	程序保护	联是否具备此功		读/写可设置	读/写可设置		读/写可设置
安全保护	功能块保护	能，决定PLC	读/写可设置读/写可设置	读/写可设置	读/写可设置	读/写可设置读/写可设置	读/写可设置
	安全算法	能否有效防止					SHA256
		信息泄露

数据来源：禾川科技招股说明书、国泰君安证券研究

DCS：国产 DCS系统技术上不逊于进口品牌。20世纪90年代中期至21世纪初，各家 DCS 厂商以信息技术、先进控制技术和现场总线技术的发展为依托，先后推出了集成高速工业以太网、现场总线和先进控制器的第三代开放型 DCS。21 世纪初开始，以第三代 DCS 为基础的控制系统在国内石化行业得到了广泛的应用，但以国外进口品牌居多，而与之集成的子系统（SIS/GDS/CCS/MMS/PLC）则均为进口品牌。目前，我国 DCS厂商不断进行研发投入，国产 DCS 系统技术不断提高，比肩国际主要品牌。将国产品牌浙江中控 ECS700 系统与进口品牌 EMERSON 公司DeltaV系统相比，ECS700 系统在技术上以及不逊于 DeltaV 系统，国产DCS 技术已能比肩国外主流厂商。

表 14: 国产 DCS ECS700 系统从技术已不逊于进口品牌

系统技术能力	S UPCON ECS - 700 ( VisualField V3.2)	Emerson DeltaV( V11)
系统规模	最大支持32个工程，60个控制域，128个操作	单个DeltaVZone控制网总节点120个，在控制网
	域：其中每个控制域支持60个控制站，每个操作上单一或冗余控制器100个。单个Zone 最大I/O 域支持60个操作站；单域支持位号数量为6.5× 104点	容量3x104DST，最多支持15个DeltaVZone
过程控制网	100/1000 Mibit/s 自适应冗余工业以太网；介质为双绞线或光纤提供多协议串行冗余通信模块，单卡提供4个独	100/1000 Mibit/s 自适应冗余工业以太网；介质为双绞线或光纤
硬件通信接口	立的串行口通信；支持 Modbus RTU，或自定义图形化编程协议	DeltaV 的串口卡运用 Modbus RTU或者 ASC 协议，申行卡支持 Modbus Master 和 Modbus 从协议模式进行通信。支持冗余卡件配置
现场总线/HART 支持	系统支持 Profibus、HART、FF 等现场总线设备接人，通过 SAMS 设备管理软件进行统一管理支持RS-485/232/RJ45/光纤接口，通过	兼容多种总线，PROFIBUS、HART、FF 现场总线，通过 AMS设备管理软件进行统一管理
对其他系统通信接口型式	Profibus，Modbus，OPC多种方式与第三方系统连接，并支持标准以太网连接信息管理网共享数据	支持 RS-485/422/232/RJ45 接口，通过 Profibus、Modbus、OPC 多种方式与第三方系统连接，并支持标准以太网连接信息管理网共享数据
SIS	自有的 TCS-900 SIS,可与 DCS 实现无缝集成，用DCS 操作软件进行统一监控	提供DeltaVCHARMSIS，与DCS实现无缝集成同时保证控制功能独立

数据来源：世展网、国泰君安证券研究

变频器：国内厂商低压变频器技术与国外主流厂商技术基本相当，高压变频器技术还有一定差距。变频器的核心技术包括电力电子和电机控制算法两部分，从目前电力电子和电机控制算法的技术水平来说，国内低压变频器龙头企业汇川技术目前与主流外资企业基本处于同一水平，国内其他厂商也逐渐突破了矢量控制、直接转矩控制等技术难点。将汇川的 MD810/880 高性能多传变频器与 ABB的 ACS880 产品进行对比，发现两者在速度控制精度、转矩控制精度、转矩响应时间、过载能力等核心技术指标上趋于一致，MD810 标准型多机传动变频器做为汇川新一代低压多点传动系统，已经突破了国外多点传动的技术堡垒和垄断格局。由于高压变频器整机设计结构更复杂、控制算法的设计难度更大、系统可靠性和安全性的要求更高等，目前国内厂商在高压变频器技术方面与国际厂商西门子、ABB等公司仍存在一定的差距。

表 15: 国内厂商汇川技术低压变频器技术水平与海外厂商基本相当

汇川MD810		ABB ACS880
输出频率	0~500Hz	0~500Hz
电机控制方式	V/F， SVC， FVC	DTC
驱动电机类型	三相异步电机、永磁同步电机	感应电机、永磁电机、同步磁阻电机
速度控制精度	±1%额定速度(V/F控制);	±10%电机转差(无传感器);
	±0.5%额定速度(无传感器);	±0.01%额定速度(有传感器)
	±0.02%额定速度(有传感器);
	±0.01%额定速度(需23位绝对值编码
	器）
转矩控制精度	±5%额定速度(无传感器);	±4%额定速度(无传感器);
转矩控制精度	+3%额定速度(有传感器)	±3%额定速度(有传感器)
转矩响应时间	<20ms(无传感器);	<5ms
转矩响应时间	<5ms(有传感器)
过载能力		逆变单元：按照重过载应用给定的电流值150%1分钟/5分钟

Modbus RTU；PROFIBUS

通信协议

Modbus RTU；PROFIBUS DP；PROFINET；

DP:PROFINET；CANopen

CANopen；DeviceNet；EtherNet/IP；

Modbus TCP；EtherCAT；PowerLink；ControlNe

数据来源：公司官网、国泰君安证券研究

减速器：内资品牌不断进行技术研发，减速器技术水平有所提高，龙头企业减速器部分技术达到国际领先水平。外国公司在精密减速器领域起步较早，以哈默纳科、纳博特斯克为代表精密减速器厂商的技术开发、产品应用时间相较于国内厂商更长，在精密减速器技术上一直处于领先地位。近年来我国减速器行业受益于政策和主要下游行业的驱动，迎来快速发展时期，国内从事减速器的研发和生产的厂商有所增加，技术水平有所提高，产品系列逐渐丰富，并已成功突破了国际品牌在国内市场的垄断。国内谐波减速器龙头企业绿的谐波多年以来深耕精密传动领域，突破了以传统 Willis 定理为基础的渐开线齿轮设计理论，其减速器产品从模型设计、产品试制、小批量供货到规模化、产业化制造历经不断迭代优化和完善，产品在实现额定寿命大幅提升的同时，在传动误差、背向间隙、空程误差、传动效率、噪声、运行温升等各项性能指标均已达到行业领先水平。内资品牌环动科技在精密传动领域精耕细作 10余年，致力于攻克我国在精密传动领域的“卡脖子”核心技术，其研发的 RV减速器参数水平基本达到国际一流厂商标准，打破技术垄断，加速国产替代。

表 16: 国内品牌谐波减速器关键参数基本达到国际先进厂商水平

齿隙精度	≤ larcmin	≤ larcmin	≤ larcmin	≤ larcmin
传动精度	≤ larcmin	≤larcmin	≤larcmin	≤larcmin
效率	≥80%	≥80%	≥80%	≥85%
温升	<40℃	<40℃	<40℃	<40℃
噪声	<75dB (A)	<75dB(A)	< 75dB (A)	<75dB(A)
允许最高输入转速 (rads/min)	4500	4000	4800	5000
额定扭矩	51-130	99-178	95-170	54-137
最大冲击转矩	190-652	497-892	450-868	200-686
减速比	30-160	50-160	50-160	30-160
回差	≤10'	≤10'	5/≤X≤10'	5'≤X≤10'
重量	2.5	3.15	3.15	3.2

数据来源：高工机器人整理、国泰君安证券研究。（注：标红表示同性能中最优的产品）

表 17: 国内品牌 RV 减速器关键参数基本达到国际先进厂商水平伺服：国内厂商不断进行技术研发，伺服系统技术已达国际先进水平。伺服系统主要由伺服驱动器与伺服电机构成，伺服驱动器发出信号给伺服电机驱动其转动，同时编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器，伺服驱动器再对信号进行汇总、分析、修正。整个工作过程通过闭环方式精确控制执行机构的位置、速度、转矩等输出变量。伺服驱动器作为驱动电机旋转的调速装置，其控制性能、总线控制类型和智能调整算法的能力是衡量伺服驱动器性能的主要指标。目前，国内厂商的伺服驱动器在转矩精度、调速范围、速度波动率、速度环带宽、总线类型、控制周期、自调整功能、模型跟踪控制、观测器功能、制振控制等功能方面已经与国外厂商主流产品技术水平趋于一致，国产伺服驱动器技术水平已达国际先进水平。额定转矩、负载特性和编码器分辨率对伺服电机的高精度及力矩性能和高可靠稳定性方面起到非常关键的作用，是衡量伺服电机性能的关键指标。国内厂商通过多年的技术研发，国产伺服电机在额定转矩、负载特性和编码器分辨率上已经与国外主流厂商伺服电机技术水平相当，伺服电机技术已达国际先进水平。

性能指标	南通振康RV-40E	秦川机床RV-40E	环动科技 SHPR-40E	纳博特斯克Nab 40E
齿隙精度	≤larcmin	≤larcmin	≤larcmin	≤ larcmin
传动精度	≤larcmin	≤larcmin	≤larcmin	≤1.5arcmin
效率	≥80%	≥80%	85%≤X≤95%	85%≤X≤95%
温升	<47℃	<45℃	<45℃	<45°C
噪声	< 75dB (A)	<70dB (A)	<75dB (A)	< 70dB (A)
过载	≤250%	200%≤X≤250%	≤250%	≤250%
减速比	57-153	57-153	56-153	30-191
允许最高输入转速	70	70	70	70
额定扭矩	412	412	412	353
扭转刚度	108	108	108	108
回差	≤10'	≤10'	≤10'	≤10'

数据来源：高工机器人整理、国泰君安证券研究

表 18: 国内龙头企业绿的谐波在研项目部分技术达到国际领先水平

在研项目名称	拟达到目标	应用前景	技术水平
新一代强过载高精度谐波减速器设计及制备技术的研发	面向各行业快速发展需求，研制出传动精度更高、承载能力更强的新一代精密谐波减速器，丰富公司产品类别。	应用于机器人、精密数控机床、精密激光加工设备、医疗器械、机器人等领域。	国内领先水平
新型高承载轻量型谐波减速器设计及制备技术的研发	研制出适用于特殊工作环境的轻量化谐波减速器，具有承载能力高、可靠性强、重量轻、体积小等特点。	适用于轻型服务协作机器人、精密测量仪器等领域。	国内领先水平
谐波减速器高强度柔轮优化方法及制造工艺研究	优化增强柔轮刚性，改善其振动性能，有效提高产品使用寿命，大幅提升可靠性。	应用于机器人、精密数控机床、精密激光加工设备、医疗器械、机器人等领域。	国际领先水平

数据来源：绿的谐波年报、国泰君安证券研究

表 19: 国产伺服驱动器技术已达国际先进水平

技术指标	衡量标准	安川£-7	松下A6	汇川 SV660	伟创 SD700	信捷DS5	禾川X6
转矩精度	该值越小代表转矩控制精度越高	±1%		±2%	±1%		±1%
调速范围	该值越大代表可控制的电机范围越广	1:5000	1:5000	1:5000	1:5000	1:5000	1:5000
速度波动率	该值越小代表速度控制精度越高	±0.01%		<0.5%	±0.01%		±0.01%
	速度环带宽该值越大代表反映速	3.1kHZ	3.2kHZ	3kHZ	3kHZ		3kHZ

度越快，转矩控制性

总线类型	驱动器应用场合	M2/MIII RTEX		总线类型多能够丰富ETHERCATETHERCATETHERCATETHERCATETHERCAT			ETHERCAT CANOPEN
总线类型	驱动器应用场合	M2/MIII RTEX		CANOPEN CANLINK	M2/MIII	CANOPEN PROFINET	ETHERCAT CANOPEN
控制周期	该值越小代表反映速率越快	125us	125us	250us	250us	125us	MIII 125us
自调整功能	是否具备此功能，可解决伺服驱动器在不同场合的适应性	免调整				单参数整定单参数整定单参数整定单参数整定	单参数整定自调谐
模型跟踪控制	是否具备此功能，决定驱动器的抗扰动能和指令动态跟随能力	模型跟踪	二自由度				模型跟踪
	是否具备此功能，可观测器功能减少负载突变引起的速度波动	速度观测器扰动观测器				速度观测器速度观测器速度观测器速度观测器速度观测器扰动观测器扰动观测器扰动观测器扰动观测器扰动观测器
制振控制	是否具备此功能，可解决定位抖动问题，实现快速定位	波/滤波	波/滤波	波/滤波	波/滤波	波/滤波	自动/手动陷自动/手动陷自动/手动陷自动/手动陷自动/手动陷自动/手动陷波/滤波

数据来源：禾川科技招股说明书、国泰君安证券研究

表 20: 国产伺服电机技术已达国际先进水平

关键性能	衡量标准	安川 SGM7G-13A	松下 MGMF132L1	汇川 SV660	禾川 X6-MG130A
额定转矩	该值越大代表电机在一定电流比下的转矩越大	8.34	8.28	8.28	8.28
负载特性	该值越大代表伺服电机的负载能力越强	2.8倍过载	2.8倍过载	3倍过载	3倍过载
编码器分辨率	该值越高代表编码器精度越高	24bit	23bit	23bit	23bit

数据来源：禾川科技招股说明书、国泰君安证券研究

步进：耕耘二十年，国内龙头企业步进电机技术早已领先全球。我国步进电机领域龙头企业鸣志电器从事运动控制领域产品的研发、生产和经营已有二十逾年，在运动控制领域掌握了核心的控制电机研发技术、驱动控制技术和尖端制造技术，并具备在多种电机驱动控制系统中植入现场总线技术和自产产品系统集成技术的能力。早在 2015 年，鸣志电器的步进电机技术就能与国外厂商技术媲美。截止目前，鸣志电器的步进电机已经被国内、外客户广泛使用。公司控制电机类产品中，混合式步进电机产品在全球市场一直享有较高的市场地位，占据全球市场份额 10%以上，改变了混合式步进电机全球竞争格局，打破了日本企业对该行业的垄断。目前国内厂商持续在新产品、新应用技术研发上投入，步进电机驱动系统已具备居于国际前列的技术。

表 21: 国内步进电机龙头企业技术不断发展

最新产品	基本介绍
鸣志大中空轴 HS/VHS 系列步进电机	中空轴电机应用领域广泛，可应用在半导体设备，光学设备以及运动平台等。优点是体积小、重量轻、噪音低、一体多用、使用方便。鸣志凭借特殊的磁路设计、精

密的机加工以及成熟的制造工艺，突破了传统中空轴步进电机的限制，实现了步进电机在拥有大中空内径的优势下，同时保持高转矩以及运行平稳的特点。

数据来源：鸣志电器官网、国泰君安证券研究

3.3. 国产替代政策支持，助力工控自动化进程提速

国产替代政策不断推出，利好工控自动化软件发展。当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展，数字化转型已经成为大势所趋，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正推动生产方式、生活方式和治理方式深刻变革，成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。近年来，国家不断推进企业数字化转型、工业互联网基础设施建设，陆续推出了诸多鼓励智能制造业、工业互联网平台、工业软件发展的政策文件，为生产控制类工业软件的发展提供了有力的政策支持，助力国产替代进程提速。

表 22: 国产替代政策助力工控自动化软件发展

文件名称	发布日期	发布单位	主要内容
《“十四五"数字经济发展规划》	2022年1月	国务院	建设可靠、灵活、安全的工业互联网基础设施，支撑制造资源的泛在连接、弹性供给和高效配置。加强面向多元化应用场景的技术融合和产品创新，提升产业链关键环节竞争力，完善工业互联网等重点产业供应链体系。
《“十四五”智能制造发展规划》	2021年12月	工信部等8部门	明确提出“两步走”即到 2025年，规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到 2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化网络化，重点行业骨干企业基本实现智能化。
《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》	2021年11月	工信部	到2025年工业互联网平台应用普及率达到45%,系统解决方案服务能力明显增强，形成平台企业赋能、大中小企业融通发展新格局。
《关于加快培育发展制造业优质企业的指导意见》	2021年	工信部等8部门	实施智能制造工程、制造业数字化转型行动和5G应用创新行动，组织实施国有企业数字化转型行动计划，打造一批制造业数字化转型标杆企业，培育一批综合性强、带动面广的示范场景，建设和推广工业互联网平台，开展百万工业APP 培育行动，实施网络安全分类分级管理，积极发展服务型制造新模式新业态。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》	2021年3月	全国人民代表大会	实施"上云用数赋智"行动，推动数据赋能全产业链协同转型。在重点行业和区域建设若千国际水准的工业互联网平台和数字化转型促进中心，深化研发设计，生产制造、经营管理、市场服务等环节的数字化应用，培育发展个性定制、柔性制造等新模式，加快产业园区数字化改造。
《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》	2020年12月	工信部	计划提出，进一步完善覆盖各地区、各行业的工业互联网网络基础设施，在10个重点行业打造30个5G金连接工厂.基本建成国家工业互联网大数据中心体系，建设20个区域级分中心和10个行业级分中心。
《国家工业节能技术装备推荐目录(2019)》	2019年12月	工信部	在重点用能设备系统节能技术中推荐国产高性能低压变频技术，采用实时多任务控制技术、整流器技术、同步电机失量控制技术等实现高效稳定，适用于冶金，船舶、港机等行业的低压高端变频调速领域。
《产业结构调整指导目录(2019	2019年10月	国家发改委	将PLC、高性能伺服电机和驱动器、全自主编程等工业自动化控制系统和装置列入鼓励类。
年本）》
《战略性新兴产业分类(2018)》	2018年11月	国家统计局	将变频器、高性能变频调速设备、大功率高压变频装置列入战略新兴产业分类名录。
《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》	2017年12月	工信部	智能制造关键技术装备。优化智能传感器与分散式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)、数据采集系统(SCADA)、高性能可靠嵌入式控制系统等控装备在复杂工作环境的感知、认知和控制能力，提高数字化非接触精密测量、在线无损检测系统等智能装备的量精度和效率，增强装配设备的柔性。
《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》	2017年11月	国家发改委	加强高端智能化系统研制应用。加快智能化关键装备研制，推动在重点行业的规模化应用，加快核心部件技术突破，提高核心部件的精确度、灵敏度、稳定性和可靠性
《智能制造发展规划(2016-2020年）》	2016年12月	工信部	加快培育一批有行业、专业特色的系统解决方案供应商；大力发展具有国际影响的龙头企业集团；做优强一批传感器、智能仪表、控制系统、伺服装置、工业软件等"专精特"配套企业。
《"十三五"国家战略新兴产业发展规划》	2016年11月	国务院	推动具有自主知识产权的机器人自动化生产线、数字化车间、智能工厂建设，提供重点行业整体解决方案，推进传统制造业智能化改造。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》	2016年3月	全国人民代表大会	实施高端装备创新发展工程，明显提升自主设计水平和系统集成能力。实施智能制造工程，加快发展智能制造关键技术装备，强化智能制造标准、工业电子设备、核心支撑软件等基础。
《中国制造2025》	2015年5月	国务院	加快发展智能制造装备和产品。组织研发具有深度感知、智慧决策、自动执行功能的高档数控机床、工业机器人、增材制造装备等智能制造装备以及智能化生产线，突破新型传感器、智能测量仪表、工业控制系统、伺服电机及驱动器和减速器等智能核心装置，推进工程化和产业化。

数据来源：国务院、国家发改委、工信部、国家统计局、国泰君安证券研究

行业重点公司

4.1. 中控技术：工业控制系统与工业软件行业领先

以自动化控制系统为核心，涵盖工控自动化产品及智能制造解决方案。公司成立于 1999 年，以集散控制系统（DCS）业务起步，经过多年发展，逐步形成了以自动化控制系统为核心，涵盖现场仪表、执行机构等在内的工业自动化系列产品，形成了具有行业特点的智能制造解决方案，构建了较为完善的“工业 3.0+4.0”产品及解决方案架构体系，从而逐步由自动化产品供应商发展成为服务于流程工业的智能制造整体解决方案提供商。

表 23: 公司主要产品包括自动化控制系统、工业软件、仪器仪表及运维服务

产品类型	产品系列	系列介绍
自动化控制系统	集散控制系统 (DCS)	用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能。
	安全仪表系统（SIS)	SIS 是保障工厂安全运行的核心装备。
	网络化混合控制系统	为各类应用程序提供完全集成化解决方案，如离散控制、运动控制、批处理和驱动控制等应用场合。
工业软件	实时数据库ESP-iSYS	实时数据库软件帮助工业企业实现生产数据采集，累积形成每年万亿级数据的存储、加工及应用。
	先进控制与优化系列软件 APC-Suite	该产品使生产过程装置类似于汽车自动驾驶和路径最优规划等，实现了装置自动平稳卡边控制和技术经济指标最优化功能，从而提高装置运行整体收益。
	制造执行系统MES-Suite	该产品实现生产业务的互联互通和协同高效，支撑企业提高生产效能、降低能耗物耗。
	仿真培训软件VxOTS	实现了工艺操作技能、事故处理和安全应急培训及工艺控制设计验证，取得了减少非计划停车和工艺优化等效益，助力企业实现稳定、高效、优化生产。
	控制阀	根据控制器输出的信号，控制流经介质的输送量，达到控制工艺参数的
自动化仪表	压力变送器	目的。采用单晶硅复合压力传感器，可测量气体、液体和蒸汽的压力、流量和
		液位。串联在信号线上，在不影响信号和通讯的条件下，将可能进入危险场所
	安全栅	的能量（电能）限制在安全值以下，保证现场安全。
运维服务		运维服务是控制系统、工业软件、自动化仪表等产品交付后，在售后服
运维服务		务以外为工业企业提供的调试、点检、运维、技术培训等与智能制造解决方案相关的技术服务、咨询业务或备品备件产品。

数据来源：招股说明书、国泰君安证券研究

起步于 DCS业务，逐渐发展为智能制造解决方案供应商。经历三个阶段的演变，公司产品不断丰富，行业不断拓展，定位逐渐高端，市场占有率逐渐提升，品牌不断升级，逐步追赶并超越国外品牌。公司主营业务经历了“DCS 产品-自动化系列产品-智能制造解决方案”的演变；目标客户从中小企业发展至中石化、中石油等大型国有企业。目前公司以数字化方式进行拓展，结合自主研发的安全仪表系统（SIS）、网络化混合控制系统等产品多方面并行，开始为用户提供智能制造解决方案，主

营业务实现迅速扩张。

图 69：从 DCS 产品供应商逐渐发展为智能制造解决方案供应商

数据来源：招股说明书、国泰君安证券研究

公司近年业绩稳中向好，营收净利润不断提升。公司的营业收入由2018年的 21.33 亿元增长至2022 年的66.24 亿元，年复合增长率达32.75%。同时公司的归母净利润由 2.85 亿元增长至 7.98 亿元，年复合增长率达29.36%。凭借在自动化控制系统领域的行业地位、品牌优势及长期积累的市场口碑，公司不断开拓市场，业务规模持续扩大，公司工控自动化及智能制造解决方案、自动化仪表业务销售数量、收入均呈现出稳步增长的状态。

图 70：2018-2022 年营收 CAGR 达 32.75%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

图 71：2018-2022 年归母净利 CAGR 达 29.36%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

毛利率出现下降，净利率保持稳定。公司毛利率从 2018 年的 47%下降至 2022 年的 36%，近 5 年平均毛利率达 43%，呈现出逐年下降的趋势。净利率基本保持稳定，近 5 年平均净利率达 13%。2022 年毛利率下降主要系 1）工业自动化及智能制造解决方案中 1000 万大项目占比上升；2）打造平台新业务，该业务毛利率仅为 8.94%，拉低整体毛利率。公司毛利率下降而净利率保持稳定主要系公司期间费用率有所降低，销售费用率与管理费用率下降明显。

图 72：公司毛利率出现下滑

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

产品结构多元化发展，智能制造解决方案占比最大。智能制造解决方案包括控制系统、控制系统+仪表、控制系统+软件+其他三个部分，平均占比77%。控制系统收入占比居于首位，在全部产品收入中平均占比48%。2017-2021 年公司智能制造解决方案收入由 13.61 亿元增长至 32.58亿元，各年占总收入比重均超过 70%。智能制造解决方案的快速增长主要受益于市场整体的扩大、销售渠道和重点客户的开拓。公司其他产品包括自动化仪表、工业软件、运维服务等规模也在不断扩大。

图 73：收入结构智能制造解决方案平均占比77%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

4.2. 汇川技术：工控自动化行业龙头，工控产品布局全面

汇川技术作为中国工业自动化行业的领军企业，已成为中国工控/电梯/新能源汽车行业龙头。公司聚焦工业领域的自动化、数字化、智能化，专注“信息层、控制层、驱动层、执行层、传感层”核心技术，以 TOP客户价值需求为导向，立足国内，拓展国际，为全球客户提供创新的解决方案与服务，追求规模和利润双增长。公司自 2003 年成立以来，经过20 年的发展，形成五大业务：通用自动化、智慧电梯、新能源汽车、工业机器人、轨道交通。

表 24：汇川技术各大业务产品与下游行业

业务板块	产品类别	主营产品系列	下游行业
通用自动化	控制层	PLC、HMI、CNC、工业视觉、运动控制卡	3C 制造、锂电、硅晶、空压机、纺织、机床、注塑机、起重、风电、金属制品、电线电缆、纺织、印刷包装、塑胶、机械手、LED、食品、冶金、建材、煤矿、化工、市政、石油等
	驱动层	低压变频器、中高压变频器、通用伺服系统、专用伺服系统
	执行层	电机、气动产品
	传感层	传感器产品	电梯、机床、纺织、电子设备等
智慧电梯	电梯电气系统	电梯一体化/变频器、人机界面、口系统、线束线缆、井道电气等	电梯
新能源汽车	电驱&电源系统	电机控制器、高性能电机、五合一控制器、电驱总成、DC/DC、OBC、电源总成等	新能源汽车
工业机器人	工业机器人&机械传动	SCARA机器人、六关节机器人、机器人控制系统、滚珠丝杠	3C 制造、锂电、硅晶、半导体
轨道交通	牵引系统	牵引变流器、辅助变流器、高压箱、牵引电机	轨道交通
其他	其他	工业互联网、储能逆变器、工业电源等

数据来源：汇川技术 2022 年年报、国泰君安证券研究所

汇川技术充分享受国产行业龙头的品牌红利。2022年在下游行业国产化率提升的大背景下，公司通用伺服系统在中国市场的份额位居第一名；低压变频器产品在中国市场的份额位于前三名，位居内资品牌第一名；小型 PLC 产品在中国市场的份额位于第二名，位居内资品牌第一名；在电梯行业，公司已经成为行业领先的一体化控制器/人机界面供应商；在新能源汽车领域，公司已经成为我国新能源汽车电驱系统的领军企业。

汇川技术近年业绩稳中向好，营业收入持续增长。公司的营业收入由2018 年的 58.74 亿元增长至 2022 年的 230.08 亿元，年复合增长率达31.40%，近年来公司营业收入持续增长，2020-2021 年增长较快，2023年增速有所放缓。同时公司的归母净利润由 11.67 亿元增长至 43.20 亿元，年复合增长率达 29.92%。2022 年公司营业收入、归母净利润增长率分别为 28.23%/20.91%.

图 74：2022 年营收同比增长 28.23%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

图 75：2022 年归母净利润同比增长20.91%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

汇川技术以通用自动化类、新能源类、电梯电气类产品为主，综合毛利率略有下滑。2021-2022 年，通用自动化类产品成为最主要的收入来源，占主营业务收入近 50%。2018-2022 年，汇川技术毛利率出现下滑，由41.81%下滑至 35.01%。

图 76：2022 年通用自动化类产品营收占比最大

■通用自动化类■新能源类电梯电气系统■工业机器人&机械传动其他
100%	2:02%	2:44%
80%	27.68%	22.44%
60%	19.61%	24.13%
40%	50.05%	49.83%
20%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

图 77：2022 年综合毛利率为 35.01%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

4.3. 英威腾：变频器业务高速发展，新能源业务布局加速

业务覆盖范围较广，加快多元业务布局。公司成立于 2002 年，2010 年上市，是一家重点高新技术企业。通过多年努力，公司目前已掌握变频器、PLC、伺服系统、牵引系统、电动汽车控制系统、电动汽车充电技术、UPS 等产品的核心技术，所研发的矢量变频器代表了国际先进水平，相对其他内资品牌具备更加突出的产品性能和质量优势，也奠定了与外资知名品牌同台竞技的基础。同时，得益于业经验丰富的营销团队与区域+行业拓展的双轮驱动营销策略，公司在钢铁、冶金、矿山、港口、建筑机械、石油天然气等行业建立了广泛的客户基础，在全国各地及海外市场已建立数十个分支机构，发展了上百家国内渠道经销商和海外经销商，建立了较为完善的销售和服务体系。

图 78：业务覆盖工业自动化、新能源汽车、网络能源及光伏储能

数据来源：公司官网、国泰君安证券研究

图 79：公司业务逐渐拓展，多元化布局

数据来源：公司官网、国泰君安证券研究

公司营业收入保持增长，归母净利润 2019年后稳定上升。公司的营业收入由 2018 年的 22.28 亿元增长至 2022 年的 40.97 亿元，年复合增长率达 16.45%。公司 2019 年归母净利润为负，主要原因为：1）当期应收款项减值、处置呆滞存货、投资减值、商誉减值、固定资产减值等影响净利润；2）公司 2016 年收购深圳市英威腾电源有限公司少数股权，业绩承诺期内，英威腾电源累计实际净利润大幅超出业绩承诺目标值，根据约定，公司需支付 9282 万元的作价调整差额款项，影响报告期税前利润 9282 万元。2019 年之后，公司业务规模逐渐扩大，归母净利润稳步上升。

图 80：2018-2022 年营收 CAGR 达 16.45%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

图 81：2018-2022 年归母净利润 CAGR 达 5.26%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

公司毛利率高于 30%，净利率19年后逐渐回升。公司毛利率从2018年的 37%下降至 2022 年的 30%，近 5 年平均毛利率达 34%，呈现出逐年下降的趋势。19 年受应收款项减值、处置呆滞存货、投资减值、商誉减值、固定资产减值、业绩承诺等因素的影响，净利率为负。19 年后随着公司规模的持续扩大，公司净利率情况逐渐改善。

图 82：公司 2018-2022 年平均毛利率 34%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

变频器类产品营收占比最大，逆变器类产品22年营收增幅最大。近几年公司产品结构不断微调，但变频器类与电机控制器保持不变。变频器类一直是公司最主要的产品，其在收入结构中，营收占比每年有所波动，但总体保持稳定，近 5 年平均占比 55%。变频器类产品 2021 年营业收入 17.61 亿，2022 年营业收入 20.01 亿，同比增长 13.63%。数据中心类产品、逆变器类产品以及其他产品 2022 年也实现了大幅增长，同比均有上升。其中，逆变器类产品 2022 年营业收入实现 2.68 亿元，同比增长203.62%，在所有产品中增长最快。

图 83：2018-2022 年变频器平均营收占比 55%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

4.4. 雷赛智能：智能装备运动控制领域领先企业

专注于运动控制核心部件及行业运动控制解决方案，提供控制器、驱动器、电机等产品。成立于 1997 年，公司深耕运动控制领域 20 余年，主要从事运动控制核心部件控制器、驱动器、电机的研发、生产和销售，是国内少有的同时拥有控制器、驱动器、电机综合研发平台的企业。经过多年积累，公司逐步实现运动控制技术领域的的关键技术突破，产品从初创阶段发展至智能化总线化阶段，应用于电子、新能源、物流、机器人、机床、激光、医疗、纺织等多个行业。公司目前已积累上万家优秀设备厂家客户，产品远销美国、德国、印度等 60 多个国家，已成为产销规模先进的运动控制产品和解决方案提供商。

图 84：产品从初创阶段发展至智能化总线化阶段

数据来源：公司招股说明书、国泰君安证券研究

公司业绩表现稳中向好，营收净利润稳步上升。公司的营业收入由2018年的 5.97 亿元增长至 2022 年的 13.38 亿元，年复合增长率达 22.35%。净利润由 2018 年的 0.84 亿元增长至 2022 年的 2.20 亿元，年复合增长率达 27.21%。公司2020年营业收入同比增长43%，净利润同比增长66%，主要系：2020 年下半年国内经济复苏，下游市场需求增加，公司抓住下游市场机会，针对口罩机、手机 3C、光伏、锂电、半导体、物流等设备市场需求适时调整经营策略，及时复工和扩大产能，同时提升产品技术和质量水平，积极开拓新兴市场，实现营收大幅增长。

图 85：2018-2022 年营收 CAGR 达 22.35%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

图 86：2018-2022 年归母净利 CAGR 达 27.21%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

毛利率保持相对稳定。近5年平均毛利率达43%；净利率总体表现亮眼，近 5 年平均净利率达 18%。公司 2021 年毛利率达 42%，归母净利率为19%。相较于 2017 年，公司 2021 年毛利率下降 2%，而净利率上升 2%。

公司毛利率略有下降而净利率表现上升主要因为：受 2020 年销售费用率与管理费用率下降的影响，2020年期间费用率较2019年下降6.36 pct，从而带动整体净利率水平提升。2021 年维持 2020 年的水平，毛利率与净利率表现稳定。

图 87：公司近年平均毛利率 43%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

产品主要分为三大类，步进系统类产业营收占比超一半。公司主要产品包括步进系统类、伺服系统类、控制技术类三大类，步进系统类产品占比最大，近两年平均营收占比高达 48%。步进系统类产品 2022 年实现营业收入 6.41 亿，同比增长 8.95%；伺服系统类产品 2022 年实现营业收入 4.02 亿，同比增长 26.79%；控制技术类产品 2022 年实现营业收入1.81 亿，同比增长 0.40%。公司不断加大研发投入，提升技术创新能力，凭借综合性的研发平台优势，在控制系统、步进系统、伺服系统等细分领域形成了国内领先的技术优势和数百项知识产权积累，预计产品未来规模会继续扩大。

图 88：2022 年步进系统营收占比48%

数据来源：Wind、国泰君安证券研究

4.5. 信捷电气：工控产品布局全面，PLC技术领先

信捷电气为工控自动化零部件供应商，积极拓展新能源市场。公司主要产品包括可编程控制器（PLC）、人机界面（HMI）、伺服系统、变频驱动、机器视觉传感器及智能装备等工控产品。在 PLC、伺服系统产品上，具备较强竞争优势。公司在传统行业具备较强客户黏性，产品广泛应用于印刷包装、食品饮料、机械加工装配、纺织印染、电子制造、建材、机床工具等领域。近几年加大研发投入，积极开拓新能源等新兴市场，已与重要客户展开合作。

图 89：产品从初创阶段发展至智能化总线化阶段

数据来源：公司招股说明书、国泰君安证券研究

公司业绩承压，下游需求有望复苏。2022 年公司实现营业收入13.24亿元（同比+1.87%），归母净利润 2.18 亿元（同比-28.04%）。主要原因：（1）下游行业需求不振，持续低迷（2）疫情导致原材料成本上涨（3）公司人员扩增使得管理成本上升，并且研发投入加大（4）公司降低伺服电机价格以进行产品推广。公司在传统行业有着较强客户粘性，随着 23年制造业回暖，下游传统行业复苏，公司业绩有望实现增长。

图 90：2022 年信捷电气营收同比+1.87%

数据来源：Wind，国泰君安证券研究

图 91：2022 年信捷电气归母净利润同比-28.04%

数据来源：Wind，国泰君安证券研究

驱动系统收入增幅大，PLC 毛利率高。公司营收来源主要是 PLC、驱动系统、人机界面等产品。2022年PLC、驱动系统营收占比分别为38.26%、44.53%。驱动产品增幅较大，22 年继续超过 PLC 成为公司第一大收入来源。毛利率方面，PLC 作为工控自动化控制层的核心部件，具有较高技术壁垒，毛利率最高，2022 年达到 56.67%。驱动系统、人机界面、智能装置等产品毛利率较 2021 年具有较大变动。

图 92：2022 年 PLC 与驱动系统营收占比较高

数据来源：Wind，国泰君安证券研究

图 93：PLC 毛利率相对较高

数据来源：Wind，国泰君安证券研究

立足 PLC 品牌优势，拓展新兴市场业务。公司在小型 PLC 领域竞争优势明显，具备较高市场份额。依靠在小型 PLC 市场的品牌优势，向中型PLC 以及与 PLC 联系紧密的其他工控产品延伸产品线，以提高产品竞争力，助力公司在光伏、3C、半导体等高端智能制造行业加速拓展。公司目前已与锂电、光伏、半导体行业的部分客户展开合作，并且正在进一步开发相关行业客户。随着公司未来在新能源领域的拓展逐步取得成效，面向新能源领域研发的高价值量中型 PLC 产品放量，公司具备较高成长潜力。

4.6. 禾川科技：伺服系统行业领先，积极推进多元化布局

布局自动化领域数十年，产业链持续升级。禾川科技是一家技术驱动的工业自动化控制核心部件及整体解决方案提供商。公司成立于 2011 年11 月 22 日，以 PLC 产品切入市场，深耕自动化领域超过十年，伺服系统、PLC 产品持续研发，数次迭代更新；同时开发研发中心，2015 年于深圳、杭州，2017 年于大连都有基地布局，有利于持续创新。

覆盖自动化领域全流程，控制+驱动+执行传感器一体化。公司主要从事工业自动化产品的研发、生产、销售及应用集成。主要产品包括伺服系统、PLC 等，覆盖了工业自动化领域的控制层、驱动层和执行传感层，并在近年沿产业链上下游不断延伸，涉足上游的工控芯片、传感器和下游的高端精密数控机床等领域。

图 94：公司发展历史悠久，自动化领域持续创新

数据来源：禾川科技公司官网、国泰君安证券研究所

公司近年业绩稳中向好，营业收入不断提升。公司的营业收入由2018年的 2.83 亿元增长至 2022 年的 9.44 亿元，年复合增长率达 35.15%。同时公司的归母净利润由0.50亿元增长至0.90亿元，年复合增长率达15.81%；增长主要系机器人、光伏等下游产业需求旺盛。公司盈利能力短期内受疫情带动防疫生产设备市场需求提高、公司积极开拓新客户等因素影响。

图 95：收入年复合增长率高达 35.15%

数据来源：WIND、国泰君安证券研究

图 96：公司近年平均毛利率 38.38%

数据来源：WIND、国泰君安证券研究

收入结构上伺服系统占比大，产品结构逐渐多元化。伺服系统业务主要包括伺服驱动器、伺服电机和伺服系统附件，2018-2022 年公司伺服系统收入由 2.32 亿元增长至 7.58 亿元，各年占总收入比重均超过 80%。伺服系统的快速增长主要受益于市场整体的扩大、销售渠道和重点客户的开拓以及防疫设备所带来的市场需求。主营业务还包括 PLC、低压变频器、HMI 及工控芯片等产品，具备成为公司未来增长点的潜力。

图 97：收入结构伺服系统平均占比 84.25%

数据来源：WIND、国泰君安证券研究

图 98：伺服系统年复合增速 34.49%

数据来源：WIND、国泰君安证券研究

产品毛利率波动较大，2021年出现较大幅度下降。伺服系统产品毛利率稳定在 40%左右，近段时间略有下滑，2022 年产品毛利率降至 30.44%。主要由于受市场竞争加剧、部分原材料采购价格上升及产品更新换代影响，公司伺服系统及 PLC 产品毛利率下降。PLC 产品近三年毛利率整体下降趋势，从 46.31%近年降至 43.79%，降低主要原因为带动配套伺服系统销售，适当降低 PLC 单价和毛利率；随着疫情缓解，口罩机等下游防疫设备生产需求减少，毛利率较高的中大型 PLC 产品收入占比下降。

图 99：综合毛利率 2022 年降至 30.44%

数据来源：WIND、国泰君安证券研究

5. 投资建议

推荐标的为禾川科技（伺服系统行业领先，积极推进多元化布局），受益标的为中控技术（工业控制系统与工业软件行业领先）、汇川技术（工控自动化行业龙头，工控产品布局全面）、英威腾（变频器业务高速发展，新能源布局加速）、雷赛智能（智能装备运动控制领域领先企业）、信捷电气（工控产品布局全面，PLC 技术领先）。

表 25：自动化行业重点公司 PE估值

代码	公司	收盘价 2023/07/01	EPS			PE			评级
代码	公司	收盘价 2023/07/01	2023E	2024E	2025E	2023E	2024E	2025E	评级
688320.SH	禾川科技	48.22	1.20	1.63	2.10	40.18	29.58	22.96	增持
688777.SH	中控技术	62.78	1.36	1.81	2.37	46.00	34.78	26.50
300124.SZ	汇川技术	64.21	2.01	2.63	3.19	31.97	24.42	20.14
002334.SZ	英威腾	12.74	0.55	0.74	0.96	23.28	17.20	13.32
002979.SZ	雷赛智能	23.76	0.80	1.01	1.27	29.62	23.43	18.75
603416.SH	信捷电气	41.31	1.86	2.36	3.04	22.21	17.53	13.58

数据来源：国泰君安证券研究
注：收盘价和 EPS 货币单位均为元。禾川科技 EPS 预测值来自国泰君安证券研究，其余公司 EPS 预测值来自 Wind 一致性预期。

风险提示

6.1. 宏观经济大幅下行

工控自动化产业与宏观经济波动的相关性明显，尤其是和工业制造的需求、基础设施投资等宏观经济重要影响因素强相关。国家宏观政策调整、宏观经济运行呈现的周期性波动、下游行业存在景气度不达预期等情况，将会影响产品销售，可能导致行业公司订单减少、销售困难、回款缓慢，因此工控自动化行业存在受宏观经济波动影响的风险。

6.2. 新产品研发不及预期

工控自动化行业属于技术密集型、知识密集型行业，产品技术涉及控制工程学、人机工程学、计算机软件、嵌入式软件、电子、电力电子、机电一体化、网络通讯等多学科知识和应用技术，具有专业性强、研发投入大、研发周期长、研发风险高等特点。国外龙头厂商凭借多年来持续的研发投入和对先进技术的不断探索在相关技术难点领域实现突破，国内厂商与其尚存在一定差距。若国内相关公司未能在技术难点上研发成功，将导致无法将技术成果成功转化为成熟的产品投入市场，或新产品投入后在综合性能、可靠性、稳定性等技术指标方面不及预期，将会对国内相关公司的核心竞争力和长远发展产生负面影响。

6.3. 市场竞争加剧

PLC、DCS、变频器、减速器、伺服系统等核心零部件由于集成度高，产品设计和工艺复杂，需要长时间的经验积累才能生产出可靠性和稳定性高的产品，进而对产品的生产工艺、部件性能和制造水平进行持续提升。国外龙头厂商凭借在行业内长期积累获得的技术应用经验，在控制性能、产品可靠性、软件核心算法和整体方案方面仍然具有较高的竞争优势。未来国内相关公司的产品将会更多地与国内外知名企业发生竞争。如果产业链上相关公司不能够持续提高技术水平、强化服务体系、推出符合行业发展趋势的产品，提升其综合竞争力，则会在未来竞争中处于不利地位，而出现销售不及预期或打价格战的被动局面，影响零部件供应商盈利水平的稳定性。

本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格

分析师声明

作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。

免责声明

本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。

本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。

本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。

本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。

市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。
在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。

本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。

若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。

评级说明

1.投资建议的比较标准

投资评级分为股票评级和行业评级。

以报告发布后的 12 个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深 300指数涨跌幅为基准。

2.投资建议的评级标准

报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300 指数的涨跌幅。

评级		说明
股票投资评级	增持	相对沪深 300 指数涨幅15%以上
	谨慎增持	相对沪深 300 指数涨幅介于 5%～15%之间
	中性	相对沪深 300 指数涨幅介于-5%～5%
	减持	相对沪深 300 指数下跌 5%以上
行业投资评级	增持	明显强于沪深 300 指数
	中性	基本与沪深 300 指数持平
	减持	明显弱于沪深300 指数

国泰君安证券研究所

	上海	深圳	北京
地址	上海市静安区新闸路 669 号博华广	深圳市福田区益田路6003号荣超商务中心B栋27层	北京市西城区金融大街甲9号金融街中心南楼18层
邮编	场20层 200041	518026	100032
电话	（021）38676666	（0755） 23976888	（010）83939888
	E-mail: gt jaresearch@gt jas.com

StartYourFinance

起点财经，网罗天下报告

工控自动化景气有望回升，国产替代加速腾飞

——工控自动化行业报告

本报告导读：

摘要：

[Table_Doc相关报告

每日 免 费 获取 报告 □

目 录

1 工控自动化可提高生产效率，下游应用广泛

1.1. 工控自动化市场规模巨大，有望实现稳步增长

1.2. 半导体、锂电等下游行业高增，工控行业成长动力强劲1.2.1. 下游应用领域分散，OEM与项目型市场稳步发展

1.2.2. 半导体、锂电势头强劲，机床、工业机器人稳步增长

1.3. 工控自动化行业长期向好发展

控制、驱动、执行层覆盖工控自动化领域

2.1. PLC：小型 PLC 多用于 OEM，中大型 PLC 多用于项目型

2.2. DCS：集散控制系统稳步增长，下游集中于化工、电力

2.3. 变频器：低压下游分散，中高压下游集中于冶金石化等

2.4. 减速器：精密减速器需求提升，RV、谐波均衡发展

2.5. 伺服：通用伺服应用领域广阔，专用伺服可按环境定制

2.6. 步进：系统结构较伺服简单，混合式步进应用广泛

3. 国产企业技术逐步提升，国产替代有望加速

3.1. 工控自动化系统国产率低，替代需求强

3.2. 国产品牌加大研发投入，技术指标已与海外相近

3.3. 国产替代政策支持，助力工控自动化进程提速

行业重点公司

4.1. 中控技术：工业控制系统与工业软件行业领先

4.2. 汇川技术：工控自动化行业龙头，工控产品布局全面

4.3. 英威腾：变频器业务高速发展，新能源业务布局加速

4.4. 雷赛智能：智能装备运动控制领域领先企业

4.5. 信捷电气：工控产品布局全面，PLC技术领先

4.6. 禾川科技：伺服系统行业领先，积极推进多元化布局

5. 投资建议

风险提示

6.1. 宏观经济大幅下行

6.2. 新产品研发不及预期

6.3. 市场竞争加剧

本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格

分析师声明

免责声明

评级说明

1.投资建议的比较标准

2.投资建议的评级标准

国泰君安证券研究所

StartYourFinance

每日免费获取报告 □

目录

工控自动化行业报告：工控自动化景气有望回升，国产替代加速腾飞-20230703-国泰君安-58页