西门子S7-200模块CPU226CNDC/DC/DC

西门子S7-200模块CPU226CNDC/DC/DC

制动器是一种非常成熟的产品，对制动器采用何种控制方式以确保其准确无误的动作，使其在事故状态下确实起到保护作用，对电气控制提出了较高的要求，即控制的性、准确性非常重要。
   

和利时公司LK系列PLC自2006年面世以来，已经经受住了现场恶劣环境的考验、满足了复杂的用户需求。经过多年在水利水电行业的产品销售、系统集成应用的经验，和利时公司总结出了LK在水利水电行业应用的解决方案。

LK在水利水电行业的应用主要包括：水电厂计算机监控系统、泵站计算机监控系统、闸门计算机监控系统、灌区调度计算机监控系统等的应用。

LK在水利水电行业的应用特点如下：

?   开放式的系统设计

LK产品充分考虑了系统改造和扩建的系统集成问题，LK提供了多种开放式的通讯协议和接口，包括Modbus RTU主从站串行接口、串行自由协议接口、Modbus Tcp以太网接口、OPC通讯接口软件。

?   合理的通讯接口配置

PLC的CPU集成Ethernet接口、RS232、RS485串行接口。而对于PLC控制系统通常配置的CANopen，DeviceNet，AS-i等端口由于在水利水电中的没有应用，减少这些通讯接口的配置，大大降低了PLC无效的系统消耗和内存消耗，提高CPU的运行效率。

?   站间通讯

泵站、水电厂计算机监控系统中各机组现地控制单元PLC间以及与公用现地控制单元PLC间有大量数据通讯，以实现全泵站机组的协调控制。LK提供了站间通讯功能，通过站间引用通讯数据功能块方便实现各站之间数据的交换。

?   高性价比冗余控制

LK单机架冗余方案，即满足了水利水电项目高性的要求，又有具有竞争力的价格，为水利水电监控系统提供了具有性价比的选择。LK单机架冗余方案每套PLC选用一个有双CPU插槽的冗余机架，两个支持冗余系统的LK210 CPU。两个CPU互为热备，当一个CPU出现故障，或与上位组态软件通讯故障时，系统切换到热备的CPU上，CPU切换的时间为一个扫描周期，保证控制系统的不中断。除了CPU冗余，LK单机架冗余系统还支持电源冗余、网络冗余以及总线冗余。

关于和利时

和利时集团始创于1993年，是集研发、生产、销售、技术服务为一体的自动化公司。现有员工3000多人，年经营额过30亿元人民币。被的美国ARC咨询集团评为过程自动化50强，是中国本土入选的企业。公司于2008年在美国纳斯达克上市（HOLI）。

集团在北京、杭州、西安、新加坡等地设立基地，并在全国和世界各地设有服务机构60余处。集团在北京拥有建筑面积8万平米的研发和生产基地，配备3条电子装联生产线，专门用于生产等级（SIL4级）的高铁产品，同时也生产核电仪控产品、DCS和PLC等产品；在杭州拥有建筑面积2.5万平米的成套制造基地；在西安设有大型研究。位于北京的性试验，已获得德国TUV莱茵认证，成为符合标准的性试验基地，可以对电子产品按标准进行严格的电磁兼容、电气、温度、湿度、腐蚀、振动等项目进行试验。

集团的主要业务有高速铁路自动化、核电站自动化、过程自动化、工厂自动化、机器自动化。

在高速铁路自动化领域，和利时是时速350公里高铁和时速250公里动车的列车控制系统主力供应商。郑西线、广深港350公里时速的高速铁路采用和利时的列车控制系统。目前国内在运行的250公里时速的动车组大部分采用了和利时的产品。2012年美国动车实验室也选用和利时自主开发的列车控制系统设备。

在核电站自动化领域，和利时从1997年开始为巴基斯坦300MW核电机组提供自主开发的核电仪控系统以来，业绩已经覆盖到全国在建的所有核电站，成为核电自动化领域在建业绩的厂家。当前正在建设中的红沿河、宁德、阳江等14台1000MW核电机组的仪控系统均采用和利时的产品。和利时已成为世界范围内在建核电站控制系统大的供应商。

在过程自动化领域，和利时在火力发电、石油化工、冶金建材、食品饮料等国计民生行业，成功推广自主开发的DCS控制系统12000套以上，国内外客户数量过7000家，成为中国DCS市场主力供应商，了长期以来我国DCS依赖进口的局面。

    在工厂自动化和机器自动化领域，和利时从2003年开始，先后推出自主开发的LM小型PLC、LK大型PLC、MC系列运动控制器，产品通过了CE认证和UL认证。其中LK大型PLC是国内具有自主知识产权的大型PLC，并获得国家四部委联合颁发的“国家新产品”。和利时的PLC和运动控制产品已经广泛应用于地铁、矿井、油田、水处理、机器装备控制行业。

平面光波导PLC是英文Planar Lightwave Circuit的缩写，是平面光波导技术。早在几年前，平面光波导技术就能够使光子在晶圆中传输，并已在WDM系统中广泛应用，主要是阵列波导光栅（AWG）复用/解复用模块。在讯石今年5月河南联谊会上，河南仕佳光子科技有限公司安俊明博士发表了《PLC光无源器件的现状及展望》，针对PLC光无源器件的技术现状作了阐述。

PLC技术应用之一

        类是波分复用器-平面光波导器件，其中又分为刻蚀衍射光栅EDG、微环谐振器解复用器、阵列波导光栅AWG和光子晶体解复用器这几大类。

        安博士还介绍了AWG的工作原理，其中AWG芯片是主干网、数据、光互连的关键芯片。不同材料系的AWG性能参数也不同，其中二氧化硅波导的折射率差为0.75%，波导尺寸为6 mm´6mm，弯曲半径为5mm，40通道芯片尺寸为45mm´20mm，大的优点是，单使用的损耗低；SOI波导的折射率差为40%，波导尺寸为500nm´200nm，弯曲半径为5mm；16通道芯片尺寸为580mm´170mm，属于集成使用，亚微米加工，因此耦合难度大；InGaAsP/InP波导的尺寸为2.5 m m´0.5mm，弯曲半径为500mm，属于集成使用，损耗稍高，但是价格贵。

        硅基二氧化硅AWG需要克服三大难点：均匀的材料生长、相位控制以减少串扰及退火应力补偿，其大通道数高达512通道。

        Si纳米线波导AWG的波导尺寸在300nm-500nm，Ghent大学制备出了8通道、400GHz硅纳米线AWG，尺寸仅为200mm´350mm，器件插损仅-1.1dB，串扰为-25dB。

        硅纳米线AWG关键工艺在于电子束或深紫外和ICP干法刻蚀，需要克服三大难点：EB光刻密集纳米线波导均匀性、EB写场拼结问题(断开或错位) 及EB光刻、ICP刻蚀侧壁光滑性。

        64通道、50GHz InP AWG的禁带为1.05 mm，GaInAsP为0.5 mm厚，上面覆盖1.5 mm厚的InP。深脊型波导宽度为2.55 mm，刻蚀深度为4.5 mm。NTT采用深脊型结构，实现偏振无关，其尺寸为3.6mm´7.0mm；输入/输出波导展宽为4 mm；输出波导间隔为25 mm；阵列波导弯曲半径为500 mm；输入/输出波导弯曲半径为250 mm；插损在14.4-16.4dB间，串扰小于-20dB。

PLC技术应用之二

        二类为PLC光分路器，属于光纤到户的光子器件。PLC平面波导型光分路器采用高度集成的制备技术，分路数多达128路，采用光刻、生长和干法刻蚀工艺，在石英衬底上形成掩埋光波导，实现光功率分配，是光分路器生产的技术。目前掌握这种技术的公司，国外有NTT、AiDi、Hitachi Cable、Wooriro、PPI、Fi-Ra，Neon、Corecross、QNIX、Enablence。还有一种采用玻璃基离子交换制备技术，该技术的工艺简单、设备投资少，国外有法国的Teem Photonics公司和以色列ColorChip公司，国内曾有报道浙江大学也掌握了该技术。

        目前，PLC光分路器晶圆制备工艺流程分6大步骤共19个工序。依次为：芯区生长－退火、生长硬掩膜、光刻（涂胶、前烘、、显影、后烘）、刻蚀硬掩膜、去光刻胶、刻蚀芯区、去硬掩膜、清洗、生长上包层、退火（重复多次）。

PLC技术应用之三

        三种类型为无源与有源功能器件混合集成，有AWG与可调谐衰减器（VOA）集成、AWG与热光开关集成的光上下路器（OADM）这两种集成方式。

        二氧化硅平台混合集成有LD倒装和PD侧面贴装两种方式。而封装模块-片上倒装结构属于SOI平台混合集成，有LD倒装和PD表面贴装两道工序，比二氧化硅平台少一个工序。

        混合集成工艺-LD倒装焊采用两侧台阶标记的方式，SOI平台混合集成LD倒装

        混合集成工艺-PD表面贴装，采用面探测器，NTT以前用波导型探测器。相比较两种探测器，面探测器对准容差大，简化了工艺。

PLC技术应用之四

        四种类型为SOI纳米线AWG与Ge探测器单片集成，属于硅基器件混合、单片集成。

PLC技术应用之五

        五种类型为InP基单片集成（PIC），其中Infinera公司是PIC集成芯片代表。InP基单片集成Key Innovation PIC是技术上的，属于有源光子的集成，具有空间小、能耗低、性高的特点，能够实现数字带宽，带来部署和管理的灵活性。

        目前光子集成实现了传送IP化，单蚀刻，大规模InP光子集成、每芯片100Gb/s WDM系统容量、一对PIC集成了62个分离Tx&Rx

        Infinera InP基集成实现了光纤耦合次数减少30倍，空间占用减少3倍，并且功率消耗减少50%，相对而言，优势明显。

        目前，国内光通信产业链在系统集成这一环节实力雄厚，其为、中兴、烽火均已跃居世界。但是不可否认的是，我国在上游芯片这一块的技术比较弱，只有低端有源可以自产，大部分低端及芯片都依赖进口。国内在模块这一环节的实力算是比较强，以光迅等为代表，总体而方属于以组装为主的封装大国。众所周知，光通信产业链的基础在于芯片，只有掌握了芯片集成技术，整个产业链才得以很好的延伸下去。 

图2 PAC系统架构。与PLC相比，PAC提供多内置的能力，例如USB数据存取、过程控制以及多个以太网和串行通讯端口。