[00135263]大規模PLC控制系統

2013年,北京和利時系統工程有限公司承擔了國家高技術研究發展計劃（863計劃）課題——大規模PLC關鍵技術研究與產品開發及應用（課題編號：2013AA040301）。和利時完成了大規模PLC系統產品研制并在北京地鐵14號線進行了示范應用。大規模PLC系統原型產品研制范圍包括CPU單元、網絡/現場總線擴展單元、DI/O單元、AI/O單元、PI/O單元、高速回路控制模塊、運動控制單元、高速捕獲單元、編碼器輸入單元、高防護等級的嵌入式HMI單元、電源、機架等部件的設計和實現：重點研究支持大型PLC系統開發的高速網絡通信系統,攻克大型PLC系統規?；M網過程中的實時性通信、網絡冗余、可靠性數據傳輸、網絡性能診斷等關鍵技術,研發基于國際標準的協議棧軟件及嵌入式網絡通信接口單元,并通過第三方測試認證。 大規模PLC系統產品研制分為原理樣機和工程樣機兩個階段實施,主要的研究內容包括： 1.原理樣機開發 原理樣機主要目的是驗證大規模PLC總體設計和關鍵技術的可實現性,課題組基于子課題1的總體架構設計,開發了全功能的大規模PLC原理樣機,驗證了子課題3研究的高速背板總線通訊、非對稱多核操作系統、網絡時鐘精確同步、雙機控制運算冗余、IOBUS冗余、工業網路協議等關鍵技術,并基于課題2研究的大規模PLC性能要求和測試方法,對原理樣機進行了詳細的測試。 2.工程樣機開發 在完成原理樣機的測試后,課題組嚴格按照ISO9000的質量保證體系和開發流程要求開展工程樣機的開發,并對大規模PLC產品的功能和性能進行確認測試,同時通過小批量制造驗證產品的可制造性,在工程樣機階段開發的大規模PLC模塊級產品總共21種。 3.工程樣機測試 課題組完成了大規模PLC產品的開發,并取得了第三方測試機構出具的性能試驗報告,產品指標達到了預定技術指標要求。 至課題結題時,課題組完成大規模PLC系統開發和示范應用,具有多項技術創新點,大規模PLC產品的主要技術指標達到西門子、施耐德和洛克威爾等國際同類產品先進水平,可以實現進口產品的替代。課題研究成果的主要創新點如下文所述。 1)基于高速工業網絡和現場總線的大容量I/O 2)多處理器并行處理 3)實時任務精確調度 4)精確時鐘同步和定時 5)基于FPGA的在線診斷 6)多重化冗余 7)基于PLC運行狀態的預測維護 8)高效編程開發環境 9)開放性結構體系 10)評估體系和標準 本項目的總體任務在于大規模PLC系統的研究、開發和應用：至課題結束時,已按預定計劃完成各項任務。大規模PLC系統的研發工作,推動了國內相關科研院所、相關產業公司之間對大規模PLC系統的進一步合作研究和開發,提高了國內大規模PLC系統產品的水平,也為國內相關專業培養了一批人才。本課題研發的大規模PLC系統已在軌道交通領域取得應用,后續仍將在相關領域（如冶金、石化、電力、軌道交通等）的項目中進行推廣;該產品填補了國內空白,并成功打破了國外大公司對大規模PLC系統產品應用的壟斷,并且培養了一大批研究、開發和工程應用相關人才。