产品描述
西门子模块6ES7355-2SH00-0AE0千万库存
趋势:
1)PLC向网络化技术发展。其中有两个趋势,一方面,PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统,而是向开放式系统发展,各大PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统,完成设备控制任务之外,还可以与上位计算机管理系统联网,实现信息交流,成为整个信息管理系统的一部分。另一方面,现场总线技术得到广泛的采用,PLC与其他安装在现场的智能化设备,比如智能化仪表,传感器,智能型电磁阀,智能型驱动执行机构等,通过一根传输介质(比如双绞线,同轴电缆,光缆)连接起来,并按照同一通信规约互相传输信息,由此构成一个现场工业控制网络,这种网络与单纯的PLC远程网络相比,配置灵活,扩容方便,造价低,性能价格比好,也具开放意义。
2)PLC向小型化发展。PLC的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的FX-ON系列PLC,小的机种,体积仅为60×90×70mm2,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力,还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计算机上才能具有的处理能力,如浮点数运算,PID调节,温度控制,定位,步进驱动,报表统计等。从这种意义上说,PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别已经越来越小了。用PLC同样可以构成一个过程控制系统。
发展前景
1)增强抗干扰性。如生产环境过于恶劣,或是电磁干扰异常强烈则也可造成PLC控制系统的运算或是控制错误,导致在某些生产环节出现错误而不能保证正常的生产运行,因此,提高PLC的性是其未来发展的主要方向,其一方面要提高抗干扰能力同时在设计、安装以及使用过程中引起重视,尽量减少对其造成负面影响。
2)进一步网络化、数字化。目前用于火电系统控制系统的DCS虽技术日益成熟但近年来其发展日趋缓慢,PLC的产生及发展使其与DCS相互吸收彼此特点,逐步同化,并逐步发展成为新的控制系统——FCS系统,其既保留了原来系统的特性又实现了工业自动化技术的发展,并使数字化、智能化控制得到进一步的发展和应用,因此其近年来在火电厂的应用日益广泛。
PLC产品还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域,并在各个制造行业保持稳固增长。基于对高自动化程度和高能效的需要,制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中,以生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求,给PLC的与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要,无疑给PLC带来了的机遇。
为能够广泛的适应未来各种工业生产过程中控制场所的需要,PLC控制系统作为自动化控制网络和通用网络的重要部分其产品将会加丰富,规格也会加齐全,并将在人类电气自动化发展过程中发挥加广泛的作用
1、引言
水处理是长期以来倍受关注的领域之一,它是改善居民生活环境、提高人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺,它采用OMRONPLC对整个工艺流程进行控制,采用Inbbtion公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示,实现了对流量和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录,以及各种事故的报警控制等功能。
2、系统工艺流程及控制要求
(1)工艺流程
旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示,被控系统有两套净化装置,这两套净化装置不允许同时工作,当一套处于净化状态时,另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时,进水加压泵M1工作;反冲时,反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态,均有相应的仪表对流量和压力信号进行检测和记录。
(2)系统的控制要求
根据工艺流程,对所设计的控制系统提出以下要求:
①将开关SA打到微机控制状态,在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置,由接触器KM1控制进水加压泵M1(由变频器控制)工作,同时电磁阀YVX11及YV112、YV113、YV114(后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制)打开,控制Ⅰ套的净化工作。
②Ⅰ套进行净化工作时,通过压力表PIT1、PIT2,流量计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与流量进行监测。当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时,说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低,此时应使Ⅰ套停止净化,加压泵M1停止工作,电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭;进行Ⅰ套反冲洗,由KM2控制的反冲泵M2工作,电磁阀YVX21、YV122和YV123打开(反冲工作一段时间后自动停止);Ⅰ套反冲洗的同时,起动Ⅱ套净化装置进行净化。
③Ⅱ套装置净化时,由接触器KM1控制的进水加压泵M1(由变频器控制)工作,同时电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214(后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制)打开,同时通过压力表PIT3、PIT4,流量计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和流量进行监测,当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时,说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低,此时应使Ⅱ套停止净化,加压泵M1停止工作,电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭;进行Ⅱ套反冲,由KM2控制的反冲泵M2工作,电磁阀YVX21、YV222和YV223打开(反冲工作一段时间后自动停止);Ⅱ套反冲洗的同时,起动Ⅰ套净化装置进行净化,如此反复循环。
④Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作,Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单地进行反冲。
⑤进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
⑥当M1、M2过载或变频器故障时,进行声、光报警,以提示操作人员进行处理。
⑦变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。
⑧必要时,可将电磁阀YVX15打开,使净化装置断水。
⑨考虑到电动机的惯性,系统停止工作时,先停止水泵,短暂延时后再关闭阀门。
3、控制系统的设计
(1)控制系统的结构
根据工艺要求,考虑到系统中处理的主要是开关量信号,所以采用PLC来实现对整个系统的控制;采用组态软件对系统进行显示和监控。
(2)PLC系统设计
本系统采用OMRONC200HE系列的PLC,从系统的输入/输出点数考虑,PLC系统构成如图2所示。
PLC控制系统中包括:8槽CPU底板(C200HW-BCO81-V1)一块,通过内置的总线将各模块连接在系统中;电源模块(PA204)一块;CPU(CPU42-E)一块;16点开关量输入模块(ID212)一块;16点开关量输出模块(OC225)一块;8路模拟量输入模块(AD003)两块,分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和流量进行采集;8路模拟量输出模块(DA004)一块,对变频器进行控制,从而对进水加压泵进行控制。
编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包,它可对C200HE系列及其它系列进行编程。SYSMAC-CPT是基于bbbbbbs环境下的编程软件,将它装入上位计算机中,用RS-232通信线和PLC连接,采用梯形图直接对PLC编程和监控,编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。
(3)上位机监控组态软件
本系统采用美国Inbbtion公司的FIX6.1工业控制组态软件,通过RS-232串行通讯口使PC机与C200HE系列的PLC进行通讯。
通过FIX组态软件可以对工艺过程进行实时监控。FIX组态软件是以块为基础的,不同类型的块可以定义多种不同的节点,每个节点承担了一定的控制功能,在整个水处理的工作过程中,要用到模拟数值输入/输出块、数字数值输入/输出块、计算块等。上位机对电磁阀的控制就通过数字数值输出块来进行,每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此,上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示,而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令,对现场进行控制。通过模拟块,上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和流量的实时数据,再经过计算块的转换,在上位机上将数值实时地显示出来,并对系统出现的故障能及时报警。旋转流管式膜微滤监控界面如图3所示,数据的实时曲线和历史曲线如图4所示。
4、结语
旋转流管式膜微滤是一种新的污水处理工艺,采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制,各项指标均达到工艺要求,了较好的控制效果。目前,控制系统已调试完毕并投运,运行情况良好。
自动控制可编程序控制器系统设计、应用
在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的起停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,工业现场中的这些自动控制问题,可编程控制器(PLC)已成为解决的有效的工具之一。PLC控制系统设计时应注意以下几点。
一、 可编程序控制器(PLC)及编程器的选购:
目前市场上的PLC产品众多,除国产以外,国外的有:日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下,德国的西门子,韩国的LG等,如何选购PLC产品呢?
1. 系统应确定系统用PLC单机控制还是用PLC形成网络,由此计算输入、输出(I/O)点数,并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上预留10%的余量。
2. 确定负载类型根据PLC输出端所带负载是直流型还是交流型,是大电流还是小电流,以及PLC输出点动作的频率等,从而确定输出端采用继电器输出还是晶体管输出,或是晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式对系统的稳定运行是很重要的。
3. 存储容量与指令的执行速度是PLC选型的重要指标,一般存储量越大、速度越快的PLC价格就越高,尽管国外各厂家产品大体相同,但也有一定区别。
4. "COM"点的选择,
不同的PLC产品,其"COM"点的数量是不一样的,有的一个"COM"点带8个输出点,有的带4个输出点,也有带1个或2个输出点。当负载的种类多且电流大时,采用一个"COM"点带1-2个输出点的产品,当负载种类少数量多时,采用一个"COM"点带4-8个输出点产品。
5. 因为各生产厂家的开发软件不同,系统地兼容性也是选购时的,目前还没有发现兼容的产品,应根据系统合理选用PLC产品。
6. 编程器的选购:
PLC编程可采取三种方式:一是用一般的手持式编程器,它只能用厂家规定的语句表中的语句编程。正中方式易于现场调试并且体积低,但它的效率低适应机种类型少,比较适用于系统容量小、用量少的系统中。二是图形编程器编程,这种方式采用图形方式编程,方便直观,一般电气人员短期就可以应用自如,但编程器价格较高。三是用IBM及其兼容个人计算机+PLC软件包编程,这种方式是效率的一种方式,也是常用的一种方式,但大部分软件包价格昂贵。
7.尽量选用大公司的产品,因为其产品质量,且技术支持好,一般售后服务也较好,有利于以后产品的扩展与软、硬件升级。
二、输入、输出回路的设计
1.电源回路
PLC供电一般为AC85-240V(也有DC24V),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等)
2.PLC上DC24V电源的使用
各公司PLC产品上一般都有DC24V电源,但该电源容量小,为几十毫安至几百毫安,用其带负载时应注意容量,同时做好防短路措施(因为该电源的过载或短路将影响PLC的运行)。
3.外部DC24V电源
若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等,而PLC上的DC24V电源容量不够时,要从外部提供DC24V电源;但该电源的"一"端不要与PLC的DC24V电源的"一"以及"COM"端相连,否则会影响PLC的运行。
4.输入的灵敏度
各生产厂家对PLC的输入电压和电流都有规定,当输入元件的输入电流大于PLC的大输入电流或有漏电流时,就会有误动作,降低灵敏度。所以应适用弱电流输入并对漏电流采取防护措施,并且选用输入为供漏型输入的PLC。
两线式传感器(光电开关、无触点开关)有LED的限位开关时,输入漏电流会产生错误输入或灯亮,对策为连接泄放电阻降低输入阻抗,阻值由图1中公式推导:
晶体管或双向可控硅输出时,若接到一个较大冲击电流的设备上,就考虑保护晶体管和可控硅。晶体管和可控硅可以经受额定电流10倍的冲击电流,如果出,可按图2、图3之一来减少它:
5. 对感性负载处理
在输入、输出端接感性负载时,要在负载两端并联一个冲击抑制器或二管,二管的阴与电压㈩侧连接。
6. 外部互锁与接地
利用PLC控制电机正反转等正、反动作时,为避免PC的异常动作引起事故及机械损坏,应在外部组成一个连锁回路。
接地:端子是大地接地端子。用防止感应电的接地线(截面积2mm2以上的电线)采用三种接地方式(接地电阻100Ω以下)。
LG是噪音滤波器中性端子,若因噪音大而产生误动作,或为了防止电击,把LG与短接,采用三种接地方式。接地线的长度在20m以内为宜。
接地线与其它设备共用或与建筑物的金属结构连接会适得其反,受到恶劣影响。
7. PLC外部驱动电路
对于PLC输出不能直接带动负载的情况下,在外部采用驱动电路,可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,同时应采用保护电路和浪涌吸收电路。
另外PLC的输入输出布线也有一定要求,请参照各公司的使用说明书。
三、 扩展模块的选用
对于小的系统,如80点以内的系统,一般不需要扩展;当系统较大时,就要扩展。不同公司的产品,对系统总点数及扩展模块数量都有限制,当扩展仍不能满足需要时,可采用网络结构。同时,有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块,因此,在进行软件编程时要注意。当采用温度等模拟模块时,各厂家也有一些规定,请参阅相关技术手册。
四、 PLC的网络设计
当用PLC进行网络设计时,其难度比PLC单机控制大得多,应选用自己比较熟悉的机型,对其基本指令和功能指令有较深入的了解,并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则不能适应实时要求,造成系统崩溃。另外对通信接口,通信协议、数据传送速度等也要考虑。
后还要向PLC的厂家寻求网络设计和软件支持及详细技术资料,至于选用几层工作站,依照系统大小而定。
五、 软件编制
在编制软件前,应熟悉所选用的PLC产品说明书,待熟悉后再编程。若采用图形编程器或软件包编程,则可直接编程,若用手持编程器编程,应先画出梯形图,然后编程,这样可以减少出错,速度也快,编成完成后先空运转,待各个动作正常后,再在设备上调试。
一、冲床自动送料机的技术状态
本文介绍的冲床自动送料机是一种用于冷挤压套圈类零件的送料机器,是冲床进行技术改造的理想附机。该送料机克服了国内外有关冲床送料机的不足。如日本的RF20SD—0R11机械手送料装置与冲床做成一体,从横向(侧面)送料,结构复杂,装配、制造、维修困难,价格昂贵,又不适合于我国冲床的纵向送料的要求。RF20SD—0R11的结构由冲床上的曲轴输出轴,通过花键轴伸缩,球头节部件联接机械手齿轮,由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等与冲床节拍相同的动作来完成送料,另设一套立驱动可移式输送机,通过隔料机构将工件输送至预定位置,这样一套机构的配置仅局限于日本设备,不能应用于国产冲床。国内有的送料机构由冲床工作台通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动,将斜道上下来的料,通过隔料机构推到模具,并联动打板将冲好的料拨掉,往复运动的一整套机构比较简单,无输送机构,联动,制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧,料道倾斜放置靠料自重滑下,如规格重量变动,则料道上工件下滑速度不一致,易产生叠料,推料机构没有将料夹紧,定位不正,废品率较高,使用也不。
结合国产冲床工作特点,采用机械手与输送机构配合为主要装置,再配合采用自动卸料保护,设计了具有较大应用和推广意义的自动送料机。
二、结构设计
该送料机主要配备于3150kN冲床,加上校平机也可配备于1600kN或1250kN等冲床。它主要由机架(包括撑脚、电器箱、角铁架)、输送机(包括电机、变速箱、滚筒、输送带、料台、料道、隔料机构、挡料机构等)、机械手(包括提升缸、夹紧缸、滑板、支架、连杆铰链等)、供油装置(包括油箱、液压泵等)、卸料机构和保护装置等部分组成(
工业自动化控制是工业技术进步的重要方向,是机电一体化、推进两化融合的基础工作。但是,多年来一直缺少国家层面的关注和战略性安排,处于严重落后阶段,并存有重大隐患。
什么是工厂自动化领域的自动控制技术?简单讲,用于连续流程的(电力、化工)即DCS,用于非连续过程的(冶金、造纸、纺织、机械加工等制造领域及环保等)为PLC。PLC用途广泛,既解决单机自控,也提供流水线和工厂自动化解决方案。
我国连续流程自动化(DCS)发展比较快,以能源和重化工为主,主要在应用方面,并且多年来得到国家政策支持,所以行业内部的认识和重视程度比较高,与水平的差距正在缩短。在断续流程自动化(国外通常说“工厂自动化”FactoryAutomation,简称FA)领域,面临的问题却越来越紧迫。
工控技术与产业的发展趋势
工业自动化控制是工业技术进步的重要方向:解决效率、产品质量、性、一致性的基础技术。
普及工控是推进产业结构优化升级,以“信息技术改造传统产业”,推进两化融合的基础工作。
近几十年,随着ICT技术突飞猛进的发展,工业自控系统和仪表仪器技术进步很快,呈微型化、数字化、智能化、网络化、集成化等特点。
一般认为,工业自动化有两个主要领域:以过程(流体运动)控制技术支撑的流程自动化(PA)和以运动控制技术支撑的工厂自动化(FA或离散型生产自动化)。前者从传统的模拟式回路仪表起步,综合ICT控制技术,发展为分布式(或集散式)控制系统DCS。其高度的性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点,成为计算机工业控制系统的主流,广泛应用于大型、设备众多、工况复杂的流程型装备的自动控制,如大型化工厂、火电厂等。
可编程控制器(PLC):以继电器技术为基础,综合ICT技术,以程序化方式实现设备的电气控制。PLC结构紧凑、响应快、现场环境适应性与性好(耐振动、噪声、灰尘、油污等)、抗干扰能力强、价格较低,是与DCS并驾齐驱的另一主流控制系统。
工业自动控制技术路线呈互相渗透、互相融合的趋势。PLC应用范围向中小型过程控制系统、近程维护服务系统、节能监控等领域扩展,在某些应用上取代了DCS。DCS也应用PLC与工控计算机联合组网。总的趋势是加开放(细化分工合作)、标准化、产品化、集成化。
上世纪90年代以来,现场总线技术FCS发展。这是安装在生产现场的数字式智能化仪表与测控设备,与自动控制装置或系统间的多点通信、全分散、开放式的底层控制网络系统。
世界工控行业经过几十年的大浪淘沙,已形成少数跨国公司规模生产、瓜分市场的寡头局面。原来的几百个厂商目前只剩下几十个,者如西门子、ABB、HONEYWELL、三菱、菲尼克斯等,其工控产品均号称兼具DCS/PLC/FCS功能,在质量、价格、售后服务方面已经赢得了市场信誉。
工业信息化是电子通信技术(ICT)与制造技术融合的产物,是设备可控性、测控设备适用性及信息优化应用的综合成果。自控系统和仪表仪器是现代工业装备以及交通、能源、、重大公益设备等的神经、运行和屏障,其功能是监测控制整个工艺流程和产品质量,工业重大装备运行和实现优化。
所以,推进制造环节自动化,是提升我国工业竞争力的技术之一,是两化融合的基础。推进工控技术自主,掌握工控行业发展主导权,扭转目前过分依赖国外技术和受制于人的被动局面,是当前振兴装备工业的一个问题,是不能回避的战略任务。
我国工控行业总体落后的现状与原因
国产控制系统难以进入重大工程的关键、、主体装备,这一市场的大部分仍被国外工控系统。
工控发展滞后是中国工业大而不强的关键原因之一,也对产业和国家经济带来威胁。
目前我国自主发展PLC工控系统,需要的是形成一个具有较高通用性的工控系统平台。
我国的工控行业目前总体上处于弱势地位,与水平仍有10~15年的差距。行业情况可概括为:技术差距大、市场信任度低、外资强势竞争等。
(一)用于重大装备的DCS重要进展,现场仪表和层系统薄弱。
上世纪80年代,我国使用的DCS产品全部是国外产品,当时国家组织对进口成套重大装备的自控系统进行技术消化,原机械、电力两部协同攻关,在大型火电机组领域实现突破。目前自主研制的临界300~600MW火电机组主控DCS系统已装机数十套、经受了多年运行检验。在这个过程中,一些中资企业脱颖而出,如北京和利时、浙大中控、新华中控等。上海自动化仪表、国电智深公司也在300~600MW机组主控DCS具备了相同能力。但由于工程应用能力、质量、声誉等原因,这些产品的应用对象,除电力外,仍以中小工程项目为主,或用于大型工程项目的非主要部分,用量大的大型石化工程主控系统尚未能进入。
我国自控产业链的两头——底层的现场仪表(尤其是变送器和执行机构)、上层的综合自动化软件是薄弱环节。我国自行设计制造的智能变送器只占的9%。层综合控制软件能力弱,一方面是因为工控企业对用户的工艺特征理解不深刻,经验积累不足,从而制约了层集成能力和快速进入细分市场的能力(工控企业受制于国家关于设计企业门槛的规定也是一方面原因)。用户市场对本国工控技术/产品的不认同,制约了的工控产品实践提高的机会。
由于上述原因,国产控制系统难以进入重大工程的关键、、主体装备,这一市场的大部分仍被国外工控系统。
(二)用于广大离散型工厂自动化的PLC系统,情况不容乐观。
当前PLC技术的应用范围,涵盖了除大型化工、电力企业之外的几乎所有工业行业。但是,目前我国PLC应用市场,95%以上被外国产品,本国企业处于劣势。
跨国公司的产品享受零部件进口等政策优惠,本国厂商在家门口面对强势竞争,毫无招架之力。
(三)PLC系统难自立,行业研发平台缺失。
一是本国企业和机构,规模小、业务分散,形不成气候。此类企业中,有些是原工业部门承担行业共性技术的研究所或大学科研单位改制而来,如和利时、浙大中控、北京机械自动化研究所等。 二是到目前为止,我国企业尚未真正掌握FA工控的技术。本国PLC厂商技术都是架构在外国的控制技术上,主干基础硬件几乎全部由外国公司提供,基础软件也依赖进口。我国PLC厂商的业务,只是局限在运用进口硬件与基础软件,针对具体工艺控制的需求,运用ICT技术进行集成、做应用软件。在系统的设计诀窍方面,在系统性、产品质量(一致性、性)、市场信誉方面,与国外水平尚有较大差距。就是国内引为自豪的数控系统,情况也大体如此。
三是作为科研型的工控企业,由于规模小和分散,缺乏国内统一标准的硬件和基础软件支撑,单打斗,形不成规模。
四是受外资控制与挤压,竞争能力差。我国一些企业曾经自主开发PLC硬件平台,但产品刚有眉目,跨国公司立即降价。由于PLC系统是技术密集型的成熟产品,本国产品初次面世,性能与价格都缺乏竞争优势。加上缺乏国家政策支持,在市场上根本无法立足,陷入了“市场信誉度低—缺乏实践与改进机会—市场信誉进一步降低”的恶性循环。
五是产学研结合的现实困境:国家工业管理机构多次变,一些共性技术研究所改企业,原有的研究进程中断,技术积累流失或老化。
自主发展能力关系国家工业发展战略
工控行业自主发展能力关系国家的工业发展战略,也考验其战略规划的眼光。
建设企业为主体、官产学研用相结合的体系和相应的行业管理机制,是通用模式。
通过对工控产业现状和问题的调研,感到我国工业的指导思想和体制政策方面,有若干值得思考之处。
(一)关于工业发展的战略指导思想。
推动了我国在市场化条件下加入世界产业分工体系。在用劳动密集型产品换取国外技术密集型产品的同时,关系到工业结构中坚守的战略要点(如工控行业),也不自觉地遵从“分工”,给产业升级带来不利的影响。
上世纪80年代引进国外生产线,为节约外汇仅对单台自动化技术感兴趣,指导思想是能用人工的尽量用人工。由于当时对工厂自动化的意义认识不完整,考虑效率,把自动生产线加工精度和质量放在二位,以致了赶上工厂自动化潮流的历史机遇。
国家在重大装备的发展规划中,把放在“可购买差的战略性产品”上。而市场规模较大的中小型PLC系统,由于进口方便、政策鼓励,又受到用户追捧,其消化、自主发展的问题就容易被管理层忽视。对事关战略的技术持“能买就买”、“买不到才自己干”的被动响应的态度,等于不自觉地跟随西方划定的分工格局,模糊了自己的努力目标。
(二)关于工业发展规划中的倾向性。
我国各类发展规划中,项目,通常选择通过重大产品带动研发的方式,特别是具有重大标志性、产业拉动作用较显著的主机产品,如核电、新能源、大飞机、汽车、数控机床等。这一原则本身是正确的。但在具体执行中,容易发生畸轻畸重的倾向。
一是“有形先于无形,整机重于零部件”。传统思维将“制造业”与“电子信息”分开,但现代装备制造已经基本实现控制系统与机电系统的融合。而我国的工业规划至今还将工业自动控制置于“配角”地位。推进两化融合,转变固有的“制造业”思维定式。
二是缺乏工业的整体发展意识。工业结构呈“主机—控制—零部件—材料—工艺”的金字塔形结构。工业的“中间部门”如内燃机、泵阀液压密封紧固件等通用基础件、材料,以及共制造技术、机电一体化的控制装置等,其技术的不断进步,是各类主机品质性能得以提高的基础,是工业竞争力的根基。基础长期依赖外来技术,国家的工业发展就等于建立在沙滩上。
在工控领域,也存在畸重畸轻问题。国家比较重视DCS系统,尤其是重大装备自控系统中的主控DCS部分,但对其两端则投入不足;对量大面广的PLC系统,因有可买、小企业多、行业组织难等问题,则至今未能列入“十二五”发展规划。
在中间产品、基础材料和制造工艺方面,目前与水平差距较大。尤其中间产品领域主要是中小企业,面对德国西门子、博世这样的零部件巨型跨国企业的强势压迫,广大中小企业只能维持生存,没有充当技术主体的实力。而这一领域恰恰是需要加强基础科技支持的。
(三)建设企业为主体、官产学研用相结合的体系和相应的行业管理机制,是通用模式。
应当注意的是,企业规模大、产业集中度高的和企业规模偏小、产业集中度低的,两者的技术进步机制有很大不同。在工控行业,DCS能在火电领域站住脚,在于得到具有地位的电力用户的支持。而多数竞争充分、企业小而散的机械企业,“以企业为主体”的研发体制,以行业的组织力为前提。
四方面入手解决工控发展瓶颈问题
振兴装备工业,需高度重视基础科学支撑,重视共性技术研发、基础零部件的同步发展。
建议“十二五”就“工厂自动化控制系统平台”进行科研与产业化立项,支持PLC共平台研发与应用领域的结合、推广。
PLC用途广泛,使研发与制造高度合作,注重发挥相关行业协会的协调作用、牵头研发企业与应用企业,共同组成研发团队。就此问题,提出相关对策思路:,建设一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台。
因为发展阶段问题,我国目前比较重视可购买差的、有战略性强度以及拉动性较大的产业,如核电站、风电、太阳能、大飞机、汽车等,但是上述这些产业都少不了PLC,每一台机器都是要一台甚至多台PLC来控制。
控制系统应该是属于二层次,但是不等于其重要性也是二层次。
一个PLC通用平台,无论是作为信息化产品、控制技术产品还是两化融合的骨干产品,都应该被关注。遗憾的是,国家的装备制造业振兴规划只有在基础零部件的后一句提到了工业自动化控制系统,但是基础零部件跟工业自动化控制系统关系并不大,技术的复杂性和非单一性比铸件、锻件等基础零部件要强得多,将其归入基础零部件是不科学的。
有些产品虽然成熟度大,但批量生产不容易,比如大飞机,可PLC不存在这样的问题,国外企业已经把批量化做得很完善了。然而,越是可以批量生产的东西,越是成熟,门槛也就越高,如果没有国家的支持,中国的企业不可能具有实力和外国企业竞争。中国要打造的PLC平台,应该是一个包括研发平台、制造平台和应用平台的综合型平台。
要解决PLC的根本问题,研发、制造、应用三个平台缺一不可。这是一个大工程,可以分阶段来完成,在一个五年计划里很难全部实现。所以有必要列个项目,组织研究这个对国民经济有重大意义的关键产品。在国家支撑下,建立研发、制造和应用平台,而不单是应用平台。至于怎么组织、组织谁还要进一步讨论,但是要把它放对位置,这涉及到我们整个断续流程工业的发展和做大做强问题,涉及到整个两化融合是不是真正能够在断续流程的工业里真正地推广下去。
二,从市场细分着手,以软件带动硬件发展。
要想与国外优势企业正面竞争,仅仅依靠模和跟随,人家做什么我们做什么,中国企业的赢面很小。因为从价格层面看,国外已经形成批量生产,成本控制得很好,价格已经很低了,我们就算再20%,就PLC这一产品来说,对于整套设备购买来说,价格差别也不会很大。所以只有从特点上、从市场细分上与国外企业较量。
因此,我国应用平台的建设需要系统集成商参与进来。比如金自天正,该公司已经可以做钢铁行业的自动化总包了,对钢铁生产线所有的应用软件都很清楚。如果这样的企业能参加PLC平台的建设,将来发展起来,容易得到用户对产品的认可,用替换的方式把国产PLC逐步立起来。
所以公共平台的开发要和用户结合起来,跟有实力的集成商和使用PLC的大设备制造商结合起来,做市场细分。另外,要研究一些相对技术含量比较高的,能够提炼出来的技术,如控制算法等,把这些成果提供给系统集成商,让他们做到软件里面,变成我们有的拥有知识产权的应用软件,并在此基础上做PLC硬件。
三,共性技术的开发及所有权应归国家,推广可以借鉴国外经验。
共性技术的关键在于其成果的推广,有各方的利益关系在其中纠葛。如果共性技术的开发,国家只是拨一部分钱,其他的要企业自筹,问题就会变得复杂:知识产权属于谁?是不是所有企业都要花钱购买?技术成果什么价格?怎么推广?
用一个小团体推广共性技术,后可能是搞科研的单位成为企业的竞争对手。近美国提出了一个振兴装备制造业的框架意见,里面有一个建议是:基本的成果,或者说带有共性技术的成果,应该由国家承担全部资金支持,终成果归国家所有。国家拿到成果以后,进行公开招标,企业自己分析这个成果有没有前途,有没有市场前景。产品招标国家不负担任何费用,企业认为投资进去、产业化、做市场,后一年能卖出多少,拿指标来进行投标。国家把这个技术给企业,如果真的达到了预期目标,国家用减税的方式给予补助。简言之,只有真的推广起来了,企业才能从国家得到补助。没有就没有减税,这不失为新技术推广切实可行的一个办法。
具体政策建议:
一是建议国家“十二五”规划中关于装备工业领域,设立“工厂自动化控制系统平台的科研与产业化”项目,支持PLC共平台研发以及领域的应用推广。
二是建议由相关部门,仪器仪表行业协会牵头,组织有关单位企业组成官产学研用结合的技术攻关组织,作为承担该项目的责任主体。
三是项目的主体任务,是建立我国具有较广泛通用性的工控PLC平台。
平台包括研发/设计、制造、应用三部分,并给出通用PLC平台具体产品目标要求(系统硬件、软件)、功能要求(硬件、软件的通用性技术指标,性能的性与性指标)。
四是配套政策跟进,如台套须给以足够支持、资助工程、试运行改进、台套采购政策等。
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