1 方案背景与目标

在当前全球工业控制领域，国外PLC等高端控制产品长期占据主导地位，这不仅导致供应链存在安全隐患，更在关键时刻成为制约我国工业发展的“卡脖子”问题。供应链的不稳定与价格的无序波动，使得国内企业难以有效把控生产成本，亟需开发具有自主知识产权的替代产品以应对市场变化。

在此背景下，依托和利时公司雄厚的开发团队，针对压力机设备需求，和利时打破技术壁垒，推出性能卓越、成本可控的国产机械安全型PLC产品。同时，和利时强大的技术支持与服务响应体系，将确保产品在实际应用中的高效运行与及时维护，为汽车整车制造、高端装备制造等用户带来无忧的使用体验。

2 方案详细介绍

针对2500吨压力机电气控制系统改造，成功实施了PLC、变频器及触摸屏产品的国产化升级替换，全面引入了和利时品牌的先进产品，以此为基础对压力机的控制系统进行了多方面的优化与调整，显著提升了系统的整体性能与可靠性。

（1） LX系列PLC系统支持基于优先级的多任务调度，任务调度最小周期1ms，同步周期500us；

（2） LX系列PLC支持满足功能安全IEC61508 SIL 3及Cat. 4、ISO13849 PL e要求的产品，并支持安全模块与非安全模块混插，支持功能安全协议FSOE；

（3） LX系列PLC采用单机系统，使用I/O控制站20个，EtherCAT从站数量184个，PROFINET通讯分站17站，物理I/O点数1002点，PLC系统内部逻辑点规模达10000点以上，数据采集、显示准确；

（4） LX系列PLC与外部设备通讯正常，北向通信采用Modbus TCP，南向控制总线采用EtherCAT、PROFINET协议；CPU和触摸屏采用Modbus TCP协议、标签通讯；CPU和安全逻辑、I/O模块采用EtherCAT协议通讯；安全逻辑和安全I/O模块采用FSOE协议通讯。

（5）各具体控制回路逻辑、状态指示正确，动作无误；

（6）各项管理、操作、诊断功能正确，符合系统设计要求。

2.1 安全性能卓越，守护生产无忧

在本次国产化改造中，选用和利时LXS系列PLC产品，凭借其卓越的安全性能脱颖而出。该系列PLC已通过TÜV安全认证，达到了SIL 3及Cat. 4、PL e的高安全等级，符合ISO 13849、IEC 61508国际标准，支持功能安全模块和非功能安全模块混插，支持功能安全协议FSOE。和利时HGE系列变频器，支持“黑匣子”功能，全面多重保护，保护设置达30多项，并支持分级分类管理，可实现故障后不停车、减速停车、自由停车等不同场景需求。共直流母线模块化设计及支持多模块并机，熔断器保护，功率更大、保护更迅速。优异的四象限回馈能力，实现能量回馈，节能增效。这意味着在关键应用中，系统能够确保绝对的安全可靠。这一提升对于2500吨机械压力机这类重型设备而言至关重要，有效防范了因控制系统故障可能导致的安全事故，为生产现场的人员与设备安全提供了坚实保障。

2.2 抗震性能出色，适应严苛环境

和利时PLC产品完全符合IEC 61131-2国际标准，展现出强大的抗震性能。在2500吨机械压力机运行过程中，由于高负荷作业产生的强烈振动，传统控制系统往往面临严峻挑战。而本次改造后的系统，凭借其出色的抗震能力，完美适应了这种严苛的振动环境，确保了长期稳定运行，减少了因振动导致的故障率，从而可有效延长设备使用寿命。

2.3 高精度同步控制，提升生产效率

改造后的控制系统实现了500μs的同步周期和1ms的任务周期，使得高精度同步控制成为可能。高性能闭环矢量控制，速度精度最高可达到±0.01%额定转速，转矩响应5ms。在2500吨机械压力机的协同作业中，高精度的同步控制对于保证产品质量、提高生产效率至关重要。通过此次优化，系统能够更精确地控制各执行部件的动作，减少了误差积累，显著提升了产品的加工精度和生产效率。

2.4 运动控制功能丰富，满足多样化需求

和利时PLC配备了丰富运动控制指令库，并符合PLCopen（Part1&Part2&Part4）标准，这为2500吨机械压力机的自动化应用提供了极大的灵活性。无论是复杂的轨迹控制、速度调节还是位置定位，系统都能轻松应对，满足了多样化的自动化生产需求。这一特性不仅提升了设备的适应性，也为未来可能的工艺升级和扩展预留了充足的空间。

2.5 集成度高、操作灵活，节省空间提升效率

采用先进片式设计的和利时PLC产品，模块紧凑，相比传统控制系统节省了约60%的安装空间。这不仅优化了设备布局，减少了占地面积，还极大地提升了系统集成度和操作灵活性。变频器丰富的扩展接口，满足客户多方位应用，LCD多功能中文键盘调试方便快捷，模块书本型设计，大大减少成柜尺寸。维护人员可以更加便捷地进行系统检查与调试，降低了维护成本，同时，高度集成的系统也促进了生产效率的进一步提升。

综上所述，通过对2500吨机械压力机控制系统的全面升级，实现了安全性能、抗震性能、同步控制精度、运动控制功能以及系统集成度和操作灵活性的显著提升，为企业的生产效率和产品质量注入了新的活力，也为未来的智能化、自动化升级奠定了坚实的基础。

3 代表性及推广价值

通过压力机PLC国产化替代项目的建设，面向智能制造关键领域，打造具有国内竞争优势的智能制造整体解决方案，不仅满足汽车整车制造、高端装备制造等企业的实际需求，更将有力推动整个产业链的技术升级与核心竞争力提升，为我国智能制造的自主可控与高质量发展贡献力量。

3.1 用户价值

（1）提高生产效率

LX系列PLC具有高速运算能力和强大的控制功能，能够实现对压力机的精确控制，提高生产效率。通过优化生产流程，减少生产过程中的等待时间和浪费，进一步提高生产效率。

（2）降低生产成本

PLC技术的应用有助于实现生产过程的自动化和智能化，减少人工干预和错误率。通过精确控制生产过程中的各项参数，减少原材料和能源的浪费，降低生产成本。

（3）提升产品质量

PLC系统能够实现对生产过程的精确监控和控制，确保产品质量的一致性和稳定性。通过实时检测和反馈生产过程中的数据，及时发现和处理潜在的质量问题，提升产品质量和客户满意度。

（4）增强市场竞争力

先进的PLC技术使得企业在市场上获得更好的竞争优势，提高市场份额。通过提升产品性能和可靠性，增强客户对企业的信任和忠诚度，进一步巩固市场地位。

（5）减少维护成本

LX系列PLC具有强大的故障自诊断功能，能够提前发现潜在故障并进行预警。通过远程监控和维护功能，降低设备维护的复杂性和成本，提高设备的可靠性和稳定性。

通过优化资源配置、提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量和增强市场竞争力，项目为企业的可持续发展注入了新的动力，也为我国智能制造的自主可控与高质量发展做出了积极贡献。

3.2 行业价值

（1）促进技术进步与创新

替换原有国外产品，引入和利时LX系列PLC，标志着企业在自动化控制技术方面的升级和创新。推动汽车整车制造、高端装备制造对PLC技术的进一步研究和应用，促进技术进步和创新。

（2）提升产业竞争力

采用先进的PLC技术，提升压力机的性能和可靠性，有助于企业在市场上获得更好的竞争优势。促进汽车整车制造、高端装备制造向智能化、自动化方向发展，提升整个产业的竞争力。

（3）优化资源配置

PLC技术的应用有助于实现生产过程的精细化管理，优化资源配置，提高资源利用效率。通过自动化控制，减少人力和物力的浪费，实现可持续发展。

（4）推动人才培养

PLC技术的应用需要高素质的技术人才进行研发和维护。企业为了满足PLC技术的应用需求，会加大对相关人才的培养和引进力度，推动人才培养和就业。