鑄造行業(yè)設備采購技術(shù)合同中的通用要求淺析

（共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司，寧夏銀川 750021）

鑄造行業(yè)作為傳統(tǒng)行業(yè)，其數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化過程是逐步發(fā)展的。目前，大部分鑄造企業(yè)智能化水平不高，有些企業(yè)甚至連自動化和數(shù)字化都沒有達到。

底層硬件方面，網(wǎng)絡、設備與傳感器為各數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化功能要素實現(xiàn)的基礎(chǔ)，即在底層數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、及時準確的前提下，其上層的過程監(jiān)控、工藝流程、遠程運維、統(tǒng)計分析等功能才能得以實現(xiàn)。但在鑄造行業(yè)數(shù)字化工廠建設或改建過程中，設備供應商、系統(tǒng)集成商和用戶關(guān)注焦點范圍不同：設備供應商主要關(guān)注設備功能、技術(shù)指標的實現(xiàn)；系統(tǒng)集成商和用戶除關(guān)注設備功能、技術(shù)指標的實現(xiàn)外，還需重點關(guān)注設備間聯(lián)鎖、軟硬件系統(tǒng)間通信、后續(xù)維護或改進便利性、電磁兼容等內(nèi)容。如果相關(guān)技術(shù)要求沒在技術(shù)合同中具體體現(xiàn)，由于企業(yè)趨利性，設備供應商所提供的設備一般難以滿足系統(tǒng)集成的技術(shù)需求，與系統(tǒng)集成商和用戶在項目實施過程中爭執(zhí)不斷，配合積極性不高，嚴重影響項目進度與質(zhì)量。

本文首先給出網(wǎng)絡、常規(guī)設備、機床設備的通用要求，再根據(jù)經(jīng)驗給出相關(guān)例證，以期拋磚引玉，使系統(tǒng)集成商和用戶能夠舉一反三，在日后的技術(shù)合同中規(guī)避類似技術(shù)風險。

1 網(wǎng)絡

1.1 通用技術(shù)要求

1）所有網(wǎng)線選用超六類，并采用超六類屏蔽水晶頭，網(wǎng)線壓制符合標準，從交換機至設備網(wǎng)線長度最長不超過100 m.網(wǎng)線源、目的地、去向統(tǒng)一標識；

2）光纖選用單模光纖，芯數(shù)預留量不少于30%，方便以后使用；

3）現(xiàn)場交換機選用千兆工業(yè)級交換機，IP 防護等級滿足現(xiàn)場環(huán)境要求（潮濕、粉塵、輻射、高溫等），并帶網(wǎng)管功能。接入層交換機入口為網(wǎng)線進口，并置于獨立配電箱內(nèi)，杜絕環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)；

4）所選用的無線AP 設備同時支持2.4G 和5G，可自由切換。保證信道預留量不少于30%，信號全車間覆蓋無死區(qū)，且信號強度不低于-60 dbm，并實現(xiàn)無縫漫游切換，并支持網(wǎng)管功能。

1.2 典型負面案例

如果沒在技術(shù)合同中具體說明，有線網(wǎng)絡方面，設備供應商往往選用民用交換機、多模光纖、五類網(wǎng)線及普通水晶頭，線路隨意布置且無相關(guān)標識，不利于后續(xù)維護與擴容；無線網(wǎng)絡方面，設備供應商往往選用2.4G 交換機，信道數(shù)常因接入點超過上限，且無自適應機制，易造成現(xiàn)場設備通信不暢。

2 常規(guī)設備

2.1 通用技術(shù)要求

（1）具有控制器及數(shù)字化通信接口，提供對應的通信協(xié)議，開放數(shù)據(jù)讀寫權(quán)限、參數(shù)定義、操作指令、反饋信息等，可自動進行信息的采集或指令執(zhí)行。傳感器獨立配置，或與非數(shù)字化的設備、工具、工裝等結(jié)合，參與生產(chǎn)過程監(jiān)控、信息追溯或統(tǒng)計分析等過程，其信號接口、數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)關(guān)應用應符合GB/T 30269.1、GB/T 30269.701、GB/T 30269.702、GB/T 30269.901 等的規(guī)定。

（2）電氣圖紙?zhí)峁候炇諘r須提供完整的、最終版本的、帶詳細注釋的、可編輯的電氣圖紙電子版；電氣圖紙采用CAD 格式，I/O 變量名與PLC 程序變量名、組態(tài)變量名保持一致。

（3）控制器與HMI：PLC 本體雙網(wǎng)口，且預留一個網(wǎng)口用于系統(tǒng)集成，I/O 點冗余點數(shù)30%以上，AI、AO 點轉(zhuǎn)換精度滿足工藝要求并各冗余4 路以上；觸摸屏本體帶網(wǎng)口；PLC 與觸摸屏IP 地址、子網(wǎng)掩碼、路由器地址或默認網(wǎng)關(guān)參數(shù)按照甲方要求配置。

（4）傳感器：參數(shù)精度、分辨率、檢測范圍滿足工藝要求。

1）接入PLC 的傳感器或儀表：按參數(shù)要求與設備配套，進入PLC 的模擬量信號限于4～20 mA、0～20 mA，不滿足的在傳感器端就近使用變送器進行轉(zhuǎn)換，接入PLC 前使用隔離柵或光電隔離器（自傳感或儀表的串口自身帶光電隔離接口的除外）；電信號或通信方式的傳輸距離、傳輸線路、傳輸速率、抗干擾能力、防護等級等技術(shù)指標，應滿足工廠高溫、粉塵、強電磁干擾等工況應用環(huán)境；通信接口為DP 串行通信的傳感或儀表，DP 通信接頭使用西門子原裝配套接頭，或儀表原裝配套接頭，禁止使用常規(guī)串口接頭，通信線應使用西門子原裝紫色DP 通信線或廠家原裝線，禁止使用普通線。

2）獨立存在的傳感或儀表：自身帶串網(wǎng)口（RJ45）（六類屏蔽）的傳感或儀表，通信宜采用MODBUS TCP 協(xié)議，默認網(wǎng)關(guān)（IP 地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)）可按需求進行配置；通信接口為常規(guī)串行通信的串口傳感或儀表，串口通信宜采用MODBUS RTU 協(xié)議，通過串口聯(lián)網(wǎng)服務器[1]，就近接入交換機進行數(shù)據(jù)采集。串行通信參數(shù)（通信地址、波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位）可配置，其中波特率至少同時支持1 200、2 400、9 600、19 200 四種，校驗位至少同時支持NONE、ODD、EVEN 三種，數(shù)據(jù)位至少支持7 位和8 位。采用無線射頻通信的，其無線通信參數(shù)如通信通道、數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸頻率等參數(shù)可配置，并符合無線射頻通信管理要求[2]；采用無線WIFI 通信的，其抗干擾性能及通信實時性滿足工藝要求；

3）常規(guī)儀表參數(shù)要求：風、水、氣儀表同時提供并采集工況溫度、工況壓力、工況瞬時流量、工況累計流量、標況瞬時流量、標況累計流量等數(shù)據(jù)；電力儀表同時提供三相線電壓、三相相電壓、三相相電流、三相有功功率、三相無功功率、三相功率因數(shù)、三相電流變比、復費率有功電能，及總有功峰、平、谷電能等數(shù)據(jù)。

（5）執(zhí)行器：各類接觸器、電機驅(qū)動（軟起、變頻、伺服、驅(qū)動器）、控制閥需帶狀態(tài)反饋信號接點，反饋節(jié)點全部接入PLC；各類驅(qū)動外圍模塊按照使用說明書原裝配套，不得缺項少項。

（6）PLC 編程：僅限使用梯形圖（LD）及結(jié)構(gòu)化文本語言（SCL）進行程序編制。嚴禁使用程序跳轉(zhuǎn)方式，各程序段大于100 行應進行子程序拆分，對于邏輯復雜且有時序要求的程序段，應采用狀態(tài)機方式編程；使用西門子TIA 時，如圖1 所示，勾選連接機制的“允許從遠程伙伴（PLC、HMI、OPC、...）使用PUT/GET 通信訪問”選項[3]。

圖1 PLC 連接機制

（7）PLC 程序提供：驗收時須提供提供完整的、最終版本的、帶詳細注釋的、可編輯的源程序工程文件；各變量均要使用變量名，不能簡單地使用物理地址名（如Q0.0、M0.0 之類），I/O 變量名與電氣圖紙名稱保持一致；除核心算法外，所有源程序不允許加密處理；提供程序配套使用的GSD、GSDML等配置文件；程序占存儲卡空間的60%以下。

（8）組態(tài)程序提供：驗收時須提供完整的、最終版本的、帶詳細注釋的、可編輯的源程序工程文件；各變量均要使用變量名，不能簡單地使用物理地址名（如Q0.0、M0.0 之類），I/O 變量名與電氣圖紙名稱保持一致。

（9）電磁兼容：電控柜布局、布線、屏蔽、接地、濾波、隔離、防靜電、爬電防護等措施，嚴格按照《西門子自動化與驅(qū)動產(chǎn)品符合電磁兼容規(guī)則的安裝規(guī)范手冊》、《施耐德電氣PLC 系統(tǒng)的接地和電磁兼容性基本原則和方法用戶手冊》執(zhí)行。

（10）系統(tǒng)集成配合：以上未涉及到的其他相關(guān)項，在不涉及硬件投資前提下，須配合滿足甲方系統(tǒng)集成的功能要求（如增加聯(lián)鎖互鎖、增加監(jiān)控變量、工程師項目負責制、中途不得換人等）。

2.2 典型負面案例

如果沒在技術(shù)合同中具體說明相關(guān)條項，設備供應商一般按照設備功能的最精簡方式提供相關(guān)配套，自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化的基礎(chǔ)條件往往不具備，智能化要素的體現(xiàn)更無從談起。或者具備部分基礎(chǔ)條件，但從圖紙、程序、組態(tài)、功能開放、加密等方面處處鉗制。尤其是在新增功能、聯(lián)鎖條件改變、工藝變動等情況下，系統(tǒng)集成商或用戶往往面臨施工周期短、合同與付款流程周期長等限制，絕大部分壓力往往由一線工程師承擔。而一線工程師在項目調(diào)研、設備評估、技術(shù)談判、合同簽訂等過程中，一般具有較大的影響力，若因上一項目或當前項目的實施與推進不力而履被考核，難免會產(chǎn)生對立負面情緒，進而會帶到下一項目行使建議權(quán)的過程中，不利于合作共贏局面的進一步開展。

3 機床設備

3.1 通用技術(shù)要求

3.1.1 參數(shù)監(jiān)控

（1）接口要求

1）具備RJ45 網(wǎng)絡接口，雙獨立網(wǎng)口，支持直連與交叉自適應模式，100 Mbps 及其以上通信速率；

2）IPV4 地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)及DNS 服務器等參數(shù)均可按需配置并開放權(quán)限；

3）支持并開放高級TCP/IP 設置功能與權(quán)限，支持多個默認網(wǎng)關(guān)功能。

（2）協(xié)議要求

1）支持OPC DA 2.0 及其以上通信協(xié)議，并開放參數(shù)讀寫權(quán)限、設備參數(shù)表增刪查改權(quán)限；

2）采用標準工業(yè)通信協(xié)議的，在KEPWARE V4.5 及其以上版本中有對應的驅(qū)動[4]；

3）采用自定義API 接口的，要求配備詳盡的二次開發(fā)說明文檔，及.net（C#）、JAVA、Dephi 例程，開放通信協(xié)議，禁止采用基于DCOM 通信的方式；

4）采用OPC UA 通信的，通過第三方OPC UA CLIENT 能夠自由讀寫訪問。

（3）參數(shù)要求

1）開放數(shù)據(jù)讀寫權(quán)限、參數(shù)定義、操作指令、反饋信息及地址訪問列表等；

2）開放控制器設備參數(shù)增刪查改權(quán)限；

3）數(shù)據(jù)類型局限于Boolean、Word、Short、DWord、Long、BCD、LBCD、String、Float、Double 等 及其組合，對于超過1 字節(jié)的變量類型，字節(jié)HIhi HIlow LOWhi LOWlow 的排序方式要統(tǒng)一。

3.1.2 工藝下發(fā)

1）具備操作系統(tǒng)WINDOWS 或LINUX，預安裝OFFICE 及PDF 閱讀器，支持并開放FTP、TCP/IP 通信協(xié)議及共享文件夾功能；

2）具備MDC 監(jiān)控功能，MDC 監(jiān)控界面中所有數(shù)據(jù)符合“3.1.1 參數(shù)監(jiān)控 中2）協(xié)議要求3）參數(shù)要求”中的要求；

3）具備并開放DNC 文件傳輸?shù)木W(wǎng)絡映射功能，實現(xiàn)加工程序、工藝文件、工藝卡、檢驗文件等文件管理與遠程數(shù)據(jù)同步功能；

4）支持并開放工藝文件遠程操作功能（讀取、寫入、修改、刪除加工程序）。

3.2 典型負面案例

設備供應商一般根據(jù)其機床設備的實際情況，表明其提供的機床設備支持相關(guān)功能，并有相關(guān)應用案例。但如果沒在技術(shù)合同中明確要求所采購的機床提供并開放相應功能，在系統(tǒng)集成時一般是需要二次服務收費的，尤其是進口機床。

4 結(jié)論

本文所涉及的內(nèi)容僅為系統(tǒng)集成時，網(wǎng)絡、常規(guī)設備、機床設備的通用技術(shù)要求，以及對應的典型負面案例，實際操作時仍需根據(jù)設備接入、協(xié)議解析、邊緣計算的具體需求區(qū)別對待，對相關(guān)條項進行排列組合及增刪查改，兼顧后續(xù)改造升級的可擴展性，并在技術(shù)合同中詳細規(guī)范各項技術(shù)指標與要求，降低合同執(zhí)行風險，為項目高質(zhì)高效推進提供技術(shù)支撐與保障。