[00135263]大规模PLC控制系统

2013年,北京和利时系统工程有限公司承担了国家高技术研究发展计划（863计划）课题——大规模PLC关键技术研究与产品开发及应用（课题编号：2013AA040301）。和利时完成了大规模PLC系统产品研制并在北京地铁14号线进行了示范应用。大规模PLC系统原型产品研制范围包括CPU单元、网络/现场总线扩展单元、DI/O单元、AI/O单元、PI/O单元、高速回路控制模块、运动控制单元、高速捕获单元、编码器输入单元、高防护等级的嵌入式HMI单元、电源、机架等部件的设计和实现：重点研究支持大型PLC系统开发的高速网络通信系统,攻克大型PLC系统规模化组网过程中的实时性通信、网络冗余、可靠性数据传输、网络性能诊断等关键技术,研发基于国际标准的协议栈软件及嵌入式网络通信接口单元,并通过第三方测试认证。 大规模PLC系统产品研制分为原理样机和工程样机两个阶段实施,主要的研究内容包括： 1.原理样机开发 原理样机主要目的是验证大规模PLC总体设计和关键技术的可实现性,课题组基于子课题1的总体架构设计,开发了全功能的大规模PLC原理样机,验证了子课题3研究的高速背板总线通讯、非对称多核操作系统、网络时钟精确同步、双机控制运算冗余、IOBUS冗余、工业网路协议等关键技术,并基于课题2研究的大规模PLC性能要求和测试方法,对原理样机进行了详细的测试。 2.工程样机开发 在完成原理样机的测试后,课题组严格按照ISO9000的质量保证体系和开发流程要求开展工程样机的开发,并对大规模PLC产品的功能和性能进行确认测试,同时通过小批量制造验证产品的可制造性,在工程样机阶段开发的大规模PLC模块级产品总共21种。 3.工程样机测试 课题组完成了大规模PLC产品的开发,并取得了第三方测试机构出具的性能试验报告,产品指标达到了预定技术指标要求。 至课题结题时,课题组完成大规模PLC系统开发和示范应用,具有多项技术创新点,大规模PLC产品的主要技术指标达到西门子、施耐德和洛克威尔等国际同类产品先进水平,可以实现进口产品的替代。课题研究成果的主要创新点如下文所述。 1)基于高速工业网络和现场总线的大容量I/O 2)多处理器并行处理 3)实时任务精确调度 4)精确时钟同步和定时 5)基于FPGA的在线诊断 6)多重化冗余 7)基于PLC运行状态的预测维护 8)高效编程开发环境 9)开放性结构体系 10)评估体系和标准 本项目的总体任务在于大规模PLC系统的研究、开发和应用：至课题结束时,已按预定计划完成各项任务。大规模PLC系统的研发工作,推动了国内相关科研院所、相关产业公司之间对大规模PLC系统的进一步合作研究和开发,提高了国内大规模PLC系统产品的水平,也为国内相关专业培养了一批人才。本课题研发的大规模PLC系统已在轨道交通领域取得应用,后续仍将在相关领域（如冶金、石化、电力、轨道交通等）的项目中进行推广;该产品填补了国内空白,并成功打破了国外大公司对大规模PLC系统产品应用的垄断,并且培养了一大批研究、开发和工程应用相关人才。