1 方案背景與目標

在當前全球工業控制領域，國外PLC等高端控制產品長期占據主導地位，這不僅導致供應鏈存在安全隱患，更在關鍵時刻成為制約我國工業發展的“卡脖子”問題。供應鏈的不穩定與價格的無序波動，使得國內企業難以有效把控生產成本，亟需開發具有自主知識產權的替代產品以應對市場變化。

在此背景下，依托和利時公司雄厚的開發團隊，針對壓力機設備需求，和利時打破技術壁壘，推出性能卓越、成本可控的國產機械安全型PLC產品。同時，和利時強大的技術支持與服務響應體系，將確保產品在實際應用中的高效運行與及時維護，為汽車整車制造、高端裝備制造等用戶帶來無憂的使用體驗。

2 方案詳細介紹

針對2500噸壓力機電氣控制系統改造，成功實施了PLC、變頻器及觸摸屏產品的國產化升級替換，全面引入了和利時品牌的先進產品，以此為基礎對壓力機的控制系統進行了多方面的優化與調整，顯著提升了系統的整體性能與可靠性。

（1） LX系列PLC系統支持基于優先級的多任務調度，任務調度最小周期1ms，同步周期500us；

（2） LX系列PLC支持滿足功能安全IEC61508 SIL 3及Cat. 4、ISO13849 PL e要求的產品，并支持安全模塊與非安全模塊混插，支持功能安全協議FSOE；

（3） LX系列PLC采用單機系統，使用I/O控制站20個，EtherCAT從站數量184個，PROFINET通訊分站17站，物理I/O點數1002點，PLC系統內部邏輯點規模達10000點以上，數據采集、顯示準確；

（4） LX系列PLC與外部設備通訊正常，北向通信采用Modbus TCP，南向控制總線采用EtherCAT、PROFINET協議；CPU和觸摸屏采用Modbus TCP協議、標簽通訊；CPU和安全邏輯、I/O模塊采用EtherCAT協議通訊；安全邏輯和安全I/O模塊采用FSOE協議通訊。

（5）各具體控制回路邏輯、狀態指示正確，動作無誤；

（6）各項管理、操作、診斷功能正確，符合系統設計要求。

2.1 安全性能卓越，守護生產無憂

在本次國產化改造中，選用和利時LXS系列PLC產品，憑借其卓越的安全性能脫穎而出。該系列PLC已通過TüV安全認證，達到了SIL 3及Cat. 4、PL e的高安全等級，符合ISO 13849、IEC 61508國際標準，支持功能安全模塊和非功能安全模塊混插，支持功能安全協議FSOE。和利時HGE系列變頻器，支持“黑匣子”功能，全面多重保護，保護設置達30多項，并支持分級分類管理，可實現故障后不停車、減速停車、自由停車等不同場景需求。共直流母線模塊化設計及支持多模塊并機，熔斷器保護，功率更大、保護更迅速。優異的四象限回饋能力，實現能量回饋，節能增效。這意味著在關鍵應用中，系統能夠確保絕對的安全可靠。這一提升對于2500噸機械壓力機這類重型設備而言至關重要，有效防范了因控制系統故障可能導致的安全事故，為生產現場的人員與設備安全提供了堅實保障。

2.2 抗震性能出色，適應嚴苛環境

和利時PLC產品完全符合IEC 61131-2國際標準，展現出強大的抗震性能。在2500噸機械壓力機運行過程中，由于高負荷作業產生的強烈振動，傳統控制系統往往面臨嚴峻挑戰。而本次改造后的系統，憑借其出色的抗震能力，完美適應了這種嚴苛的振動環境，確保了長期穩定運行，減少了因振動導致的故障率，從而可有效延長設備使用壽命。

2.3 高精度同步控制，提升生產效率

改造后的控制系統實現了500μs的同步周期和1ms的任務周期，使得高精度同步控制成為可能。高性能閉環矢量控制，速度精度最高可達到±0.01%額定轉速，轉矩響應5ms。在2500噸機械壓力機的協同作業中，高精度的同步控制對于保證產品質量、提高生產效率至關重要。通過此次優化，系統能夠更精確地控制各執行部件的動作，減少了誤差積累，顯著提升了產品的加工精度和生產效率。

2.4 運動控制功能豐富，滿足多樣化需求

和利時PLC配備了豐富運動控制指令庫，并符合PLCopen（Part1&Part2&Part4）標準，這為2500噸機械壓力機的自動化應用提供了極大的靈活性。無論是復雜的軌跡控制、速度調節還是位置定位，系統都能輕松應對，滿足了多樣化的自動化生產需求。這一特性不僅提升了設備的適應性，也為未來可能的工藝升級和擴展預留了充足的空間。

2.5 集成度高、操作靈活，節省空間提升效率

采用先進片式設計的和利時PLC產品，模塊緊湊，相比傳統控制系統節省了約60%的安裝空間。這不僅優化了設備布局，減少了占地面積，還極大地提升了系統集成度和操作靈活性。變頻器豐富的擴展接口，滿足客戶多方位應用，LCD多功能中文鍵盤調試方便快捷，模塊書本型設計，大大減少成柜尺寸。維護人員可以更加便捷地進行系統檢查與調試，降低了維護成本，同時，高度集成的系統也促進了生產效率的進一步提升。

綜上所述，通過對2500噸機械壓力機控制系統的全面升級，實現了安全性能、抗震性能、同步控制精度、運動控制功能以及系統集成度和操作靈活性的顯著提升，為企業的生產效率和產品質量注入了新的活力，也為未來的智能化、自動化升級奠定了堅實的基礎。

3 代表性及推廣價值

通過壓力機PLC國產化替代項目的建設，面向智能制造關鍵領域，打造具有國內競爭優勢的智能制造整體解決方案，不僅滿足汽車整車制造、高端裝備制造等企業的實際需求，更將有力推動整個產業鏈的技術升級與核心競爭力提升，為我國智能制造的自主可控與高質量發展貢獻力量。

3.1 用戶價值

（1）提高生產效率

LX系列PLC具有高速運算能力和強大的控制功能，能夠實現對壓力機的精確控制，提高生產效率。通過優化生產流程，減少生產過程中的等待時間和浪費，進一步提高生產效率。

（2）降低生產成本

PLC技術的應用有助于實現生產過程的自動化和智能化，減少人工干預和錯誤率。通過精確控制生產過程中的各項參數，減少原材料和能源的浪費，降低生產成本。

（3）提升產品質量

PLC系統能夠實現對生產過程的精確監控和控制，確保產品質量的一致性和穩定性。通過實時檢測和反饋生產過程中的數據，及時發現和處理潛在的質量問題，提升產品質量和客戶滿意度。

（4）增強市場競爭力

先進的PLC技術使得企業在市場上獲得更好的競爭優勢，提高市場份額。通過提升產品性能和可靠性，增強客戶對企業的信任和忠誠度，進一步鞏固市場地位。

（5）減少維護成本

LX系列PLC具有強大的故障自診斷功能，能夠提前發現潛在故障并進行預警。通過遠程監控和維護功能，降低設備維護的復雜性和成本，提高設備的可靠性和穩定性。

通過優化資源配置、提高生產效率、降低生產成本、提升產品質量和增強市場競爭力，項目為企業的可持續發展注入了新的動力，也為我國智能制造的自主可控與高質量發展做出了積極貢獻。

3.2 行業價值

（1）促進技術進步與創新

替換原有國外產品，引入和利時LX系列PLC，標志著企業在自動化控制技術方面的升級和創新。推動汽車整車制造、高端裝備制造對PLC技術的進一步研究和應用，促進技術進步和創新。

（2）提升產業競爭力

采用先進的PLC技術，提升壓力機的性能和可靠性，有助于企業在市場上獲得更好的競爭優勢。促進汽車整車制造、高端裝備制造向智能化、自動化方向發展，提升整個產業的競爭力。

（3）優化資源配置

PLC技術的應用有助于實現生產過程的精細化管理，優化資源配置，提高資源利用效率。通過自動化控制，減少人力和物力的浪費，實現可持續發展。

（4）推動人才培養

PLC技術的應用需要高素質的技術人才進行研發和維護。企業為了滿足PLC技術的應用需求，會加大對相關人才的培養和引進力度，推動人才培養和就業。