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歐姆龍
我國(guó)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(gè)品牌壟斷著，直到和利時(shí)的大型PLC產(chǎn)品研發(fā)成功，才實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的自主可控。然而，國(guó)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(gè)地鐵車站里，照明燈點(diǎn)亮或是熄滅、電扶梯上行或是下行、每扇屏蔽門打開或是關(guān)上、通風(fēng)和給排水設(shè)備開啟或是關(guān)閉……這些看似平平常常毫不起眼的設(shè)施，背后是怎么管理的，來(lái)去匆匆的乘客很少有人會(huì)注意到。其實(shí)，對(duì)地鐵車站中的供電設(shè)備、機(jī)電設(shè)備的控制，對(duì)車站防災(zāi)系統(tǒng)的管理，對(duì)車站每個(gè)末端開關(guān)的控制，都要依靠后臺(tái)的“城市軌道交通用大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化高可靠PLC控制系統(tǒng)”來(lái)操作和完成。
PLC全稱可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，實(shí)質(zhì)是一種專用于自動(dòng)化控制的工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。城市軌道交通是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，以PLC、SCADA為代表的軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)是保障運(yùn)營(yíng)安全、提高運(yùn)輸效率的核心技術(shù)裝備。
三選一的固定模式
地鐵車站內(nèi)的PLC主要應(yīng)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(yīng)急電源系統(tǒng)、變電所綜合自動(dòng)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(yīng)用場(chǎng)景對(duì)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(dǎo)致漆黑一片，如果電扶梯的上行下行出現(xiàn)混亂，都可能會(huì)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(guó)際上知名品牌的比較成熟的大型PLC產(chǎn)品。
多年來(lái)，地鐵選購(gòu)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(gè)品牌的產(chǎn)品，甚至發(fā)展到在項(xiàng)目招標(biāo)時(shí)，招標(biāo)文件里就赤裸裸指明說(shuō)大型PLC系統(tǒng)必須在這三個(gè)品牌中3選1。
為什么在大型PLC領(lǐng)域，我國(guó)的企業(yè)鮮有涉足呢?因?yàn)楫a(chǎn)品研發(fā)投入大，研發(fā)周期長(zhǎng)，中小企業(yè)根本無(wú)法完成。即使是小型PLC控制系統(tǒng)，雖然國(guó)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(shí)時(shí)控制引擎則直接購(gòu)買德國(guó)的產(chǎn)品拿來(lái)用。這種軟硬件適配的方式卻不能應(yīng)用在大型PLC控制系統(tǒng)的研發(fā)中，因?yàn)殡p機(jī)冗余同步很難做到，也難以通過(guò)各類安全認(rèn)證。
PLC控制系統(tǒng)是工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的基礎(chǔ)，也就是相當(dāng)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的“芯片”，即所謂“工業(yè)芯”。在中國(guó)，工業(yè)系統(tǒng)中的大型PLC基本都是采用進(jìn)口廠商的產(chǎn)品，也就是在用國(guó)外的“工業(yè)芯”，如果國(guó)外不再給中國(guó)提供產(chǎn)品，那我國(guó)的工業(yè)發(fā)展就會(huì)出現(xiàn)障礙。
為解決地鐵站里的“卡脖子”問(wèn)題，2014年，和利時(shí)集團(tuán)承接了工業(yè)強(qiáng)基專項(xiàng)“城市軌道交通用大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化高可靠智能PLC控制系統(tǒng)項(xiàng)目”，該項(xiàng)目計(jì)劃總投資8745.32萬(wàn)元，項(xiàng)目實(shí)際完成總投資8756.22萬(wàn)元，投資完成率100.12%。
在強(qiáng)基專項(xiàng)的支持下，和利時(shí)基于二十余年的工業(yè)控制技術(shù)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(biāo)產(chǎn)品，自主研發(fā)了城市軌道交通用大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化高可靠PLC控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)2年的努力，共研發(fā)了20余種PLC模塊產(chǎn)品和軟件。項(xiàng)目研發(fā)的PLC系統(tǒng)的性能和功能均達(dá)到西門子S7-400和羅克韋爾1756系列等國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，并通過(guò)了CE、UL、阿基里斯等電氣安全和信息安全國(guó)際認(rèn)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(yīng)用
項(xiàng)目伊始其實(shí)并不被看好，計(jì)劃總投資8745.32萬(wàn)元，如此大的開發(fā)投入，作為一家民營(yíng)企業(yè)，和利時(shí)必須考慮項(xiàng)目的投入產(chǎn)出比。和利時(shí)集團(tuán)技術(shù)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(wàn)-4000萬(wàn)元，可整個(gè)的研發(fā)費(fèi)用大概也需要三四千萬(wàn)。市場(chǎng)的銷售毛利約20%-30%，純利潤(rùn)的百分比也就是個(gè)位數(shù)了，從財(cái)務(wù)層面分析，這個(gè)項(xiàng)目一點(diǎn)意義都沒(méi)有。投入產(chǎn)出比如此糟糕，使得當(dāng)年的經(jīng)營(yíng)決策做得非常困難?！?br />
雖然該項(xiàng)目產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)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(yùn)營(yíng)的核心基礎(chǔ)裝備，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大規(guī)模PLC控制系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，可以促進(jìn)和拉動(dòng)高端制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略安全具有實(shí)際意義。因此，和利時(shí)集團(tuán)堅(jiān)持項(xiàng)目開發(fā)，努力承擔(dān)起企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。也是因?yàn)檫@份擔(dān)當(dāng)，很多項(xiàng)目開發(fā)骨干面對(duì)華為、阿里、騰訊高薪酬的誘惑，面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的風(fēng)光前程，卻能堅(jiān)守在基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)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(shí)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(shí)現(xiàn)項(xiàng)目部、開發(fā)部、工藝部、生產(chǎn)部、測(cè)試部的協(xié)同工作，使項(xiàng)目按計(jì)劃和目標(biāo)穩(wěn)步推進(jìn)，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(shù)難點(diǎn)多等困難，項(xiàng)目經(jīng)理采用扁平化的管理思路，增進(jìn)與項(xiàng)目各小組成員的溝通，聯(lián)合外部專家，集中攻克了一批關(guān)鍵技術(shù)難題。
大型PLC項(xiàng)目的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要設(shè)在西安，共30多人，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)人壓力都很大。軌道交通用大型PLC控制系統(tǒng)對(duì)安全性和可靠性要求極高，使用時(shí)只有一次機(jī)會(huì)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，或者在一個(gè)地鐵站里運(yùn)轉(zhuǎn)不利，那就不會(huì)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(tuán)隊(duì)任務(wù)繁重，日以繼夜地連軸轉(zhuǎn)。
規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化PLC是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，需要長(zhǎng)期持之以恒地研發(fā)投入和多種行業(yè)的大量應(yīng)用實(shí)踐。因此在本項(xiàng)目執(zhí)行期間，與國(guó)內(nèi)多家科研、用戶單位有著廣泛而深入的合作，實(shí)踐證明這種合作成效非常顯著。例如，與機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所合作形成“大規(guī)模PLC技術(shù)評(píng)估體系和方法”;與北京軌道交通建設(shè)管理有限公司深度合作，將產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)符合用戶實(shí)際需要的產(chǎn)品;與北京地鐵緊密合作，將成果成功應(yīng)用于北京地鐵14號(hào)線……
城市軌道用大規(guī)模PLC的研制開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，該P(yáng)LC涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，需要不同專業(yè)的研發(fā)人員協(xié)同開發(fā)。和利時(shí)基于多年的PLC開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PLC軟硬件開發(fā)中的共性技術(shù)進(jìn)行模塊化封裝，沉淀到統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)，每個(gè)模塊預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)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(xiàng)目面向城市軌道交通應(yīng)用場(chǎng)景，但新的共性技術(shù)也能進(jìn)一步豐富技術(shù)平臺(tái)，為其他應(yīng)用場(chǎng)景的PLC產(chǎn)品開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
本項(xiàng)目PLC支持新型的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)。在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，和利時(shí)積極與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品廠商溝通，并與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品廠商成立專項(xiàng)組，為PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，開發(fā)配套的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，為用戶提供一站式解決方案。同時(shí)，針對(duì)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(shè)備系統(tǒng)的無(wú)縫集成。
和利時(shí)作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成商，對(duì)PLC產(chǎn)品的應(yīng)用需求有著深刻的認(rèn)識(shí)，為PLC產(chǎn)品的開發(fā)提供了很多重要的輸入。此外，和利時(shí)產(chǎn)品部又充分調(diào)研了國(guó)內(nèi)其他系統(tǒng)集成商的PLC需求，在產(chǎn)品定義時(shí)吸收眾多用戶的基礎(chǔ)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(lái)十幾年可持續(xù)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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