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歐姆龍
我國城市地鐵使用的大型PLC控制系統一直被西門子、施耐德、羅克韋爾三個品牌壟斷著,直到和利時的大型PLC產品研發成功,才實現了該領域的自主可控。然而,國產PLC控制系統的產業化推廣之路卻并不平坦。
在每個地鐵車站里,照明燈點亮或是熄滅、電扶梯上行或是下行、每扇屏蔽門打開或是關上、通風和給排水設備開啟或是關閉……這些看似平平常常毫不起眼的設施,背后是怎么管理的,來去匆匆的乘客很少有人會注意到。其實,對地鐵車站中的供電設備、機電設備的控制,對車站防災系統的管理,對車站每個末端開關的控制,都要依靠后臺的“城市軌道交通用大規模網絡化高可靠PLC控制系統”來操作和完成。
PLC全稱可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),實質是一種專用于自動化控制的工業計算機系統。城市軌道交通是一個龐大而復雜的系統,以PLC、SCADA為代表的軌道交通自動化系統是保障運營安全、提高運輸效率的核心技術裝備。
三選一的固定模式
地鐵車站內的PLC主要應用于軌道交通的綜合監控系統、車站環境監控系統、牽引供電系統、低壓配電系統、照明系統、應急電源系統、變電所綜合自動化系統、屏蔽門系統、電扶梯系統、給排水系統……這樣的應用場景對大型PLC產品的安全性和可靠性的要求非常高。在深深的地下,如果照明控制失靈導致漆黑一片,如果電扶梯的上行下行出現混亂,都可能會引發事故甚至造成人身傷亡。所以,站在地鐵管理者的角度,他們更愿意選用國際上知名品牌的比較成熟的大型PLC產品。
多年來,地鐵選購的城市軌道交通用大型PLC控制系統基本都是西門子、施耐德、羅克韋爾這三個品牌的產品,甚至發展到在項目招標時,招標文件里就赤裸裸指明說大型PLC系統必須在這三個品牌中3選1。
為什么在大型PLC領域,我國的企業鮮有涉足呢?因為產品研發投入大,研發周期長,中小企業根本無法完成。即使是小型PLC控制系統,雖然國內很多廠家都在研發生產,但也只能做硬件開發和系統集成,核心的組態軟件和實時控制引擎則直接購買德國的產品拿來用。這種軟硬件適配的方式卻不能應用在大型PLC控制系統的研發中,因為雙機冗余同步很難做到,也難以通過各類安全認證。
PLC控制系統是工業實現自動化、智能化的基礎,也就是相當于計算機系統中的“芯片”,即所謂“工業芯”。在中國,工業系統中的大型PLC基本都是采用進口廠商的產品,也就是在用國外的“工業芯”,如果國外不再給中國提供產品,那我國的工業發展就會出現障礙。
為解決地鐵站里的“卡脖子”問題,2014年,和利時集團承接了工業強基專項“城市軌道交通用大規模網絡化高可靠智能PLC控制系統項目”,該項目計劃總投資8745.32萬元,項目實際完成總投資8756.22萬元,投資完成率100.12%。
在強基專項的支持下,和利時基于二十余年的工業控制技術積累,與北京地鐵緊密合作,以西門子的S7-400和羅克韋爾1756系列等高端大型PLC為參考目標產品,自主研發了城市軌道交通用大規模網絡化高可靠PLC控制系統。經過2年的努力,共研發了20余種PLC模塊產品和軟件。項目研發的PLC系統的性能和功能均達到西門子S7-400和羅克韋爾1756系列等國際同類產品先進水平,并通過了CE、UL、阿基里斯等電氣安全和信息安全國際認證。
終于,在我們自己的地鐵車站里,可以用上我們自主研發的大型PLC控制系統了。
研發與應用
項目伊始其實并不被看好,計劃總投資8745.32萬元,如此大的開發投入,作為一家民營企業,和利時必須考慮項目的投入產出比。和利時集團技術總監朱毅明給記者算了一筆賬:“大型PLC產品一年大致能夠銷售3000萬-4000萬元,可整個的研發費用大概也需要三四千萬。市場的銷售毛利約20%-30%,純利潤的百分比也就是個位數了,從財務層面分析,這個項目一點意義都沒有。投入產出比如此糟糕,使得當年的經營決策做得非常困難。”
雖然該項目產生的經濟效益將很不理想,但大規模PLC是保證城市軌道交通安全高效運營的核心基礎裝備,開發具有自主知識產權的大規模PLC控制系統并實現產業化,可以促進和拉動高端制造業的發展,對國家戰略安全具有實際意義。因此,和利時集團堅持項目開發,努力承擔起企業的社會責任。也是因為這份擔當,很多項目開發骨干面對華為、阿里、騰訊高薪酬的誘惑,面對互聯網行業的風光前程,卻能堅守在基礎工業領域,全身心地投入到大型PLC系統的研發中。
在產品研發階段,和利時引入新的管理方法,建立基于IPD的研發管理體系,打通各部門之間的壁壘,實現項目部、開發部、工藝部、生產部、測試部的協同工作,使項目按計劃和目標穩步推進,研發的成本和質量都得到了比較好的控制。面臨人員緊張、技術難點多等困難,項目經理采用扁平化的管理思路,增進與項目各小組成員的溝通,聯合外部專家,集中攻克了一批關鍵技術難題。
大型PLC項目的核心研發團隊主要設在西安,共30多人,團隊中每個人壓力都很大。軌道交通用大型PLC控制系統對安全性和可靠性要求極高,使用時只有一次機會,一旦出現問題,或者在一個地鐵站里運轉不利,那就不會再有其他地鐵選擇使用了,諸多努力都將付之東流。所以,研發團隊任務繁重,日以繼夜地連軸轉。
規模網絡化PLC是一項綜合性技術,需要長期持之以恒地研發投入和多種行業的大量應用實踐。因此在本項目執行期間,與國內多家科研、用戶單位有著廣泛而深入的合作,實踐證明這種合作成效非常顯著。例如,與機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所合作形成“大規模PLC技術評估體系和方法”;與北京軌道交通建設管理有限公司深度合作,將產品開發與應用結合在一起,設計符合用戶實際需要的產品;與北京地鐵緊密合作,將成果成功應用于北京地鐵14號線……
城市軌道用大規模PLC的研制開發是一項復雜的系統性工程,該PLC涉及多項關鍵技術,需要不同專業的研發人員協同開發。和利時基于多年的PLC開發實踐經驗,對PLC軟硬件開發中的共性技術進行模塊化封裝,沉淀到統一的技術平臺,每個模塊預留標準接口,實現不同職種開發人員的搭積木式的快速協同開發。雖然項目面向城市軌道交通應用場景,但新的共性技術也能進一步豐富技術平臺,為其他應用場景的PLC產品開發奠定基礎。
本項目PLC支持新型的實時工業以太網。在產品開發時,和利時積極與網絡產品廠商溝通,并與網絡產品廠商成立專項組,為PLC系統的應用,開發配套的網絡產品,為用戶提供一站式解決方案。同時,針對地鐵綜合監控系統的互聯互通要求,PLC產品集成豐富的開放協議,保證地鐵設備系統的無縫集成。
和利時作為國內領先的地鐵綜合監控系統集成商,對PLC產品的應用需求有著深刻的認識,為PLC產品的開發提供了很多重要的輸入。此外,和利時產品部又充分調研了國內其他系統集成商的PLC需求,在產品定義時吸收眾多用戶的基礎需求,提煉用戶的創新需求,融合用戶的前沿需求,保證了產品未來十幾年可持續發展的競爭優勢。
GC646PME050 GlobalCare Complete for PCM Machine Edition Version 50 User
IC200MDL243 Input 120VAC isolated 16 point.
IC600LX648RR 32K Logic/16K Register Memory Module
IC647IEC050 IEC 61850 Client - 50,000 points
IC684TROLI605 CIMPLICITY HMI Plant Edition Online Course -Module 5
IC695ALG600CA Conformal Coated Universal Analog Input module. Terminal block not included.
IC800SKCPV050 Power cable for SDM100 or SLM100 or SDM250 or SLM250 or SGM450 S-series servo motor connected to an S2K. 5 meters
Pico Controllers 1760-LDFC GFX CPU WITH INTRACONNECT
PLC-5/1771 System 1771-IVN LOW-TRUE INPUT MODULE, 10-30V DC, 32 INPUT
Distributed I/O 1791D-4CMCBL 24 VDC BLOCK I/O RIBBON CABLE, 4CM
Communications 1785-KA DATA HWY/DATA HWY PLUS INTERFACE MODULE
Operator Interface 2706-PCNETM CONTROLNET COMMUNICATION MODULE FOR 2706-P4X
Support 9701-VWMR075AR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9701VWMR075AENE
Support 9515-RSNHS050S SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9515RSNHS050ENE
EtherNet/IP Products 2711P-K6C20D PV PLUS 600 COLOR, KEYPAD, ETHERNET, DC PS
RSI Software Products 9301-2SE340FRU2R RSVIEW32 RUNTIME 300-32K UPGRADE OUT-SUPT (FR)
RSI Software Products 9356-PRO2300U3R UPGRADE: OUT-SUPT: RSSQL STD.1500 TO PROF.1500 TAG
Motion Control 1326AB-B730E-S2L MOTOR,SERVO,460V,39.0NM,3350RPM,SINGL,IP67
4162-L-1 4162 Continuous Lens Kit. For (1) 4162
HMI-KPN-201 QUICKPANEL KEYPAD FOR 5" & 6"
IC693CPU352 CPU 352 Module (240K Bytes configurable user memory, 4K I/O, 8 Racks, Hardware FLOATING POINT MATH), two built-in Serial Ports .22msec/K
SM1000XTC QUICKMARQUEE CABLE IBM XT PROGRAMMING
TRM-21006689 Servo motor power connector for Target series TGT-3x6l-1-0 modules
20BD011A3AYNANN0 PowerFlex 700 AC Drive 20B
20G11BC1K5JN0NNNNN PowerFlex 755 AC Packaged Drive
22B-V5P0N104 PowerFlex 40- 0.75 kW (1 HP) AC Drive
140XBP00200C Quantum 背板, 2槽,CC
284R-120P1K2-M1 120 Ohm Dynamic Brake Resistor
H5CX-A NEW AC100-240V,黑色,背光LCD,時間范圍0.001s-9999h可調,一開/一閉
1746-OB8 24VDC/1A 8點輸出模塊 源流
PXI-6508
EPI-6113LP4
W26361-W5-X-01
Symbol/訊寶 ls4208
AiMB-253L-00A1E
PCA-6003VE-TXA1
1492-MS6X12HL1 Connection Products
數字量輸入/輸出模塊SM 6ES7 321-1BH02-0AA0 DI/16 24VDC,光電隔離,20pin 前連接器
行程開關 3SE53121SG11
CP9B-0WPB-0070-AZ Power cable for B2/4000is or B4/4000is motors. 7 meters
GFK-0121 Genius Hand-Held Monitor User's Guide
IC200UEX211 28 point expansion. (16) 24VDC In, (12) Relay Out, 120V/240AC Power S upply (includes IC200CBL501)
IC647AMK044 PA Media Kit v4.4
IC647PCMS25 Proficy Change Management Electronic Signature Option - 25 Concurrent Users
IC693CHS391NB Base, CPU, 10 Slots, Use With CPU35x, CPU36x and CPU37x. Base only. No battery included. Battery for CPUs ordered seperately.
IC754CKF15CTD Starter Kit/ 15 inch TFT Ctrl Fully Loaded/ 24VDC
KIT-GFS-344 Proficy ME LD-PLC Workshop Student Kit
SLC/1746 System D1746-6.5 HIGH SPEED COUNTER MODULE USER MANUAL
Distributed I/O 1732P-IB8M8 PROFIBUS 24VDC 8 INPUT W/M8
Application-specific products 1404-M805B-ENT-02 1404-M8 ETHERNET PM3000 CLASS 0.2
Operator Interface 2711-T10C15 PV1000 COLOR TOUCH, CNET & RS232 PRINT
Support 9301-2SE3400JPS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 93012SE3400JP
Support 9381-PA1KENR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9381PA1KEN
DeviceNet Products 1790-T8BV8VX LDX I/O, 24VDC, 8 UNIV IN/8 SINK OUT EXPN TERM BLK
RSI Software Products 9301-2SE3303 RSVIEW32 RUNTIME 1500 WITH RSLINX
RSI Software Products 9358-PBA10ENE RSBIZWARE BATCH FOR PROCESSLOGIX ARCHIVER 10 UNITS
Motion Control MPL-B540K-MJ24AA MOTOR,SERVO,19.4 NM,4000RPM,MULTI,460V,BRK,19.1KG
Motion Control 9101-1560 DESC KIT, TERMINAL BLOCK, J2 TO 50 PIN TB, 3M
GQPK3D200L2P 6" Monochrome, GE Fanuc Label, 24Vdc, UL,cUL,CE,UL1604
IC646MRE150 Logic PC & View (HRT) 150 Tag Runtime System