1 方案背景与目标

中国中大型PLC市场长期呈现"外资主导、国产追赶"的固化局面，外资品牌凭借数十年技术积累，构建了从硬件设计、实时操作系统、编程软件到应用生态的完整闭环体系，近年来，受国际局势变化和网络安全事件影响，国家将关键信息基础设施作为网络安全的重中之重，工信部提出到2027年关键工业控制设备国产化率提升至40%，实现80万台套工业操作系统国产化替代，自主可控已成为保障国家安全的核心议题。

2 方案详细介绍

优稳UW300可编程控制器及系统，硬件包括电源模块、CPU模块、通信模块、I\O模块、机柜及附件；系统控制通信模块与IO模块之间设计高速并行数据传输通道，低延迟，高速率，同步性能好；可支持高性能机电混合控制，如DEH（电力），TSI（电力），运动控制（钢铁、高铁），称重配料（钢铁）等。控制站规模：单机架：AIO:2176，或DIO:4352，最大扩展16个机架，最大扩展距离20km。产品特点是：

冗余可靠：支持高可靠双重冗余配置和双机冗余配置，CPU、电源、通信网络冗余；

高度集成：CPU、I/O、电源安装于统一底座，I/O模块仅宽13mm，弹簧式快插端子，成套接线便捷；

智能部件：CPU模块、I/O模块、通信模块、电源模块均支持在线诊断、故障隔离；

通信开放：TSN时间敏感网络，支持ModbusRTU，ModbusTCP，Profibus-DP等多种协议;

运行安全：实时数据掉电保持，冗余校验，快速恢复，保证系统数据安全及信息安全；

编程强大：支持FBD、LD、SFC、ST、IL编程，IEC61131-3及IEC61499，提供丰富行业算法库；

环境适应：模块-40~70℃宽温设计，低功耗设计，无需强制散热，3a级电磁兼容，G3防腐。

系统网络架构如下图所示：

鉴于中大型PLC系统有着显著的优势，可适用于以下多种场景：

汽车制造：整车焊接、涂装、总装三大工艺产线的自动化控制，实现车身焊接机器人协同、涂装线温湿度精确控制、总装线物料配送与装配节拍同步。

电子制造：SMT贴片生产线、半导体晶圆制造、面板显示产线，实现高精度运动控制、多轴同步、视觉检测与数据追溯。

机械装备：数控机床、工业机器人、3D打印设备的核心控制器，完成多轴插补、轨迹规划、速度控制等复杂算法。

石油化工：炼油装置、乙烯裂解、聚丙烯聚合等连续生产过程的DCS系统，实现温度、压力、流量、液位等关键参数的PID调节与连锁保护。

电力能源：火电厂锅炉控制、汽轮机DEH系统、水电站机组监控、光伏逆变器控制、风电变桨系统，保障能源生产安全稳定。

冶金钢铁：高炉上料系统、转炉炼钢、连铸连轧、热轧冷轧生产线，实现大容量I/O处理、高速通信、多级网络架构。

轨道交通：地铁信号系统、列车自动运行（ATO）、站台门控制、环境与设备监控（BAS），确保城市轨道交通安全高效。

楼宇自控：大型商业综合体、数据中心、机场航站楼的暖通空调、照明、安防、消防联动控制，实现能源管理与智能运维。

水务环保：自来水厂、污水处理厂、泵站调度、管网监控，完成水质监测、加药控制、泵组优化运行。

新能源：锂电池制造产线、光伏组件生产、氢能装备控制，满足高精度涂布、卷绕、分切等工艺要求。

智慧物流：自动化立体仓库、AGV调度系统、分拣输送线，实现仓储出入库、路径规划、订单分拣的智能化管理。

食品医药：制药洁净车间、食品灌装线、包装机械，符合GMP规范，实现批次追溯与质量管控。

本项目为某高速隧道工程设备监控系统（BAS）改造项目，原系统为进口PLC系统，上位机使用SCADA软件，优稳公司为其提供UW300系列PLC及整体解决方案。共配置I/O点数632点，2台控制站，网络架构如图所示。

技术特点如下：

（1）国产化平滑替代，实现高效原位

改造本次改造的核心，是使用国产优稳UW300系列PLC成功置换原有知名进口品牌，并基于其硬件本身卓越的环境适应性，从容应对江底隧道常年潮湿、灰尘大的恶劣工况。改造过程严格遵循 “原位替代”原则，实现三大关键不变：

物理空间不变：硬件安装尺寸与原系统完全匹配；

网络架构不变：拓扑结构无需调整，降低布线复杂度；

上位机组态不变：操作界面与逻辑无需重新配置，减少调试时间。

此举不仅实现了核心控制器的自主可控，更以“平滑过渡”显著提升了改造效率，节约了成本与周期。

（2）高可靠冗余设计，系统稳定性再升级

改造后的BAS系统采用高可靠双重冗余架构，CPU模块、总线扩展模块、电源模块、通信网络等核心部件均实现双重备份，任一单点故障不影响系统运行。同时，通过以太网环网灵活扩展IO机箱，进一步提升系统扩展性与可靠性。

（3）控制周期低至毫秒级，响应速度大幅提升

新系统控制周期达毫秒级，IO更新周期最快可达微秒级，较原系统响应能力显著增强，能更好满足隧道设备高速、精准的监控需求，为长距离、大跨径隧道安全运行提供有力保障。

3代表性及推广价值

（1）代表性

国家战略落地的典型案例

积极响应工信部“到2027年关键工业控制设备国产化率提升至40%”目标，优稳UW300系列PLC成功替代进口系统，是自主可控、国产化替代在关键基础设施领域的示范性实践。

“原位平滑替代”的工程范例

在高速隧道BAS改造中，实现“物理空间、网络架构、上位机组态”三不变，验证了国产PLC在不影响现有系统架构下的无缝接入能力，为同类改造项目提供可复用的技术路径。

覆盖多行业的综合性工业控制平台

系统不仅适用于隧道BAS，还广泛支持汽车、电子、电力、冶金等工业场景，体现了国产PLC在高性能、多场景、跨行业的适配能力。

（2）推广价值

助力国家信息安全与产业自主

在关键基础设施领域推广国产PLC，可逐步打破外资垄断，提升产业链安全水平，符合国家网络安全与工业强基战略。

具备显著的经济性与效率优势

“平滑替代”模式大幅降低改造周期与调试成本，缩短停机时间、减少重复投资，适用于各类老旧系统升级与国产化改造项目。

技术性能达到行业先进水平

具备毫秒级控制周期、冗余架构、宽温适应、多协议支持等特点，在可靠性、实时性、开放性上具备与进口品牌竞争的实力。

适用于多行业智能化升级需求

从传统制造到新能源、智慧物流等新兴领域，系统表现出良好的可扩展性与场景适应性，有助于推动各行业数字化转型。