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CV500-IC101
歐姆龍
我國城市地鐵使用的大型PLC控制系統(tǒng)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(chǎn)品研發(fā)成功，才實現(xiàn)了該領域的自主可控。然而，國產(chǎn)PLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)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(tǒng)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(guī)模網(wǎng)絡化高可靠PLC控制系統(tǒng)”來操作和完成。
PLC全稱可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，實質(zhì)是一種專用于自動化控制的工業(yè)計算機系統(tǒng)。城市軌道交通是一個龐大而復雜的系統(tǒng)，以PLC、SCADA為代表的軌道交通自動化系統(tǒng)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(nèi)的PLC主要應用于軌道交通的綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、應急電源系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)……這樣的應用場景對大型PLC產(chǎn)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(xiàn)混亂，都可能會引發(fā)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(chǎn)品。
多年來，地鐵選購的城市軌道交通用大型PLC控制系統(tǒng)基本都是西門子、施耐德、羅克韋爾這三個品牌的產(chǎn)品，甚至發(fā)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(tǒng)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(yè)鮮有涉足呢?因為產(chǎn)品研發(fā)投入大，研發(fā)周期長，中小企業(yè)根本無法完成。即使是小型PLC控制系統(tǒng)，雖然國內(nèi)很多廠家都在研發(fā)生產(chǎn)，但也只能做硬件開發(fā)和系統(tǒng)集成，核心的組態(tài)軟件和實時控制引擎則直接購買德國的產(chǎn)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(tǒng)的研發(fā)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(tǒng)是工業(yè)實現(xiàn)自動化、智能化的基礎，也就是相當于計算機系統(tǒng)中的“芯片”，即所謂“工業(yè)芯”。在中國，工業(yè)系統(tǒng)中的大型PLC基本都是采用進口廠商的產(chǎn)品，也就是在用國外的“工業(yè)芯”，如果國外不再給中國提供產(chǎn)品，那我國的工業(yè)發(fā)展就會出現(xiàn)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(yè)強基專項“城市軌道交通用大規(guī)模網(wǎng)絡化高可靠智能PLC控制系統(tǒng)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(yè)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(chǎn)品，自主研發(fā)了城市軌道交通用大規(guī)模網(wǎng)絡化高可靠PLC控制系統(tǒng)。經(jīng)過2年的努力，共研發(fā)了20余種PLC模塊產(chǎn)品和軟件。項目研發(fā)的PLC系統(tǒng)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(chǎn)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(fā)的大型PLC控制系統(tǒng)了。
研發(fā)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(fā)投入，作為一家民營企業(yè)，和利時必須考慮項目的投入產(chǎn)出比。和利時集團技術總監(jiān)朱毅明給記者算了一筆賬：“大型PLC產(chǎn)品一年大致能夠銷售3000萬-4000萬元，可整個的研發(fā)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(shù)了，從財務層面分析，這個項目一點意義都沒有。投入產(chǎn)出比如此糟糕，使得當年的經(jīng)營決策做得非常困難。”
雖然該項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將很不理想，但大規(guī)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(fā)具有自主知識產(chǎn)權的大規(guī)模PLC控制系統(tǒng)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，可以促進和拉動高端制造業(yè)的發(fā)展，對國家戰(zhàn)略安全具有實際意義。因此，和利時集團堅持項目開發(fā)，努力承擔起企業(yè)的社會責任。也是因為這份擔當，很多項目開發(fā)骨干面對華為、阿里、騰訊高薪酬的誘惑，面對互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的風光前程，卻能堅守在基礎工業(yè)領域，全身心地投入到大型PLC系統(tǒng)的研發(fā)中。
在產(chǎn)品研發(fā)階段，和利時引入新的管理方法，建立基于IPD的研發(fā)管理體系，打通各部門之間的壁壘，實現(xiàn)項目部、開發(fā)部、工藝部、生產(chǎn)部、測試部的協(xié)同工作，使項目按計劃和目標穩(wěn)步推進，研發(fā)的成本和質(zhì)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(jīng)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(lián)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(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(fā)團隊任務繁重，日以繼夜地連軸轉。
規(guī)模網(wǎng)絡化PLC是一項綜合性技術，需要長期持之以恒地研發(fā)投入和多種行業(yè)的大量應用實踐。因此在本項目執(zhí)行期間，與國內(nèi)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(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所合作形成“大規(guī)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(chǎn)品開發(fā)與應用結合在一起，設計符合用戶實際需要的產(chǎn)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(guī)模PLC的研制開發(fā)是一項復雜的系統(tǒng)性工程，該PLC涉及多項關鍵技術，需要不同專業(yè)的研發(fā)人員協(xié)同開發(fā)。和利時基于多年的PLC開發(fā)實踐經(jīng)驗，對PLC軟硬件開發(fā)中的共性技術進行模塊化封裝，沉淀到統(tǒng)一的技術平臺，每個模塊預留標準接口，實現(xiàn)不同職種開發(fā)人員的搭積木式的快速協(xié)同開發(fā)。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(chǎn)品開發(fā)奠定基礎。
本項目PLC支持新型的實時工業(yè)以太網(wǎng)。在產(chǎn)品開發(fā)時，和利時積極與網(wǎng)絡產(chǎn)品廠商溝通，并與網(wǎng)絡產(chǎn)品廠商成立專項組，為PLC系統(tǒng)的應用，開發(fā)配套的網(wǎng)絡產(chǎn)品，為用戶提供一站式解決方案。同時，針對地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)互通要求，PLC產(chǎn)品集成豐富的開放協(xié)議，保證地鐵設備系統(tǒng)的無縫集成。
和利時作為國內(nèi)領先的地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成商，對PLC產(chǎn)品的應用需求有著深刻的認識，為PLC產(chǎn)品的開發(fā)提供了很多重要的輸入。此外，和利時產(chǎn)品部又充分調(diào)研了國內(nèi)其他系統(tǒng)集成商的PLC需求，在產(chǎn)品定義時吸收眾多用戶的基礎需求，提煉用戶的創(chuàng)新需求，融合用戶的前沿需求，保證了產(chǎn)品未來十幾年可持續(xù)發(fā)展的競爭優(yōu)勢。
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