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项目名称 高可靠行业自动化冗余现场总线技术及产品合作或转让
项目品类 信息类型
参考价格 50 万元 项目状态
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技术项目信息登记表(供给方)

技术项目名称 高可靠行业自动化冗余现场总线技术及产品合作或转让
行业分类 一级    二级    三级 
战略性新兴产业分类 一级    二级    三级 
6+1产业分类
权属人所属地域 省    市    区 
项目权属 (个人或单位名称) 上海康万电子科技有限公司
专利情况 有   专利号:
无  (多项专利可在项目简介中列出)
专利类别 发明    实用新型      外观设计
申请日 授权日
意向价格 50 万元
合作方式 技术转让  技术服务  技术许可  技术融资  技术授权 


商业计划及前景

1.产品市场分析:

1.1.产品市场规模:

自动化仪表的行业规模,据上海仪器仪表行业协会统计数据,2019-2021 年仪器仪表行业的主营 业务收入规模逐渐提升,由 2019 年 7243 亿元增加到 2021 年 9101 亿元,年复合 增长率为 12.1%。其中,工业自动控制系统装置制造行业营收由 2019 年 2512 亿 元提升至 2021 年 3685 亿元,年复合增长率达 21.1%,增长更快;
仪表的冗余现场总线化、智能化是仪表行业发展的趋势

国内 DCS 行业规模达百亿,预计 2022-2027 年复合增速 5%-6%。据中控技术 2022 半年度报告,2021 年我国 DCS 市场整体规模为 111.2 亿元,同比增长 24.6%。结合华经产业研究院统计的往年 DCS 市场规模数据,2016-2021 年行业 规模复合增速达 13.04%。据睿工业,2022 年至 2027 年 DCS 市场仍会保持稳定 增长,平均年增长率 5%-6%,2027 年国内市场规模预计将达到 153.3 亿元;

DCS 控制器与冗余现场总线的现场设备及仪表结合,是DCS发展的方向

1.2.冗余现场总线是中国自动化发展的必然趋势:

工业控制从早期的仪表就地控制、集中控制,已经发展到现在的集散控制系统(DCS),在过去的20年中,过程工业对DCS系统及相关的仪表装置进行了大量的投入,DCS系统的应用结果得到了用户的肯定;仪表测量4-20mA输入(AI)及控制信号4-20mA输出(AO)是DCS系统与现场设备连接最本质的特点,这是控制系统和仪表装置发展的一大进步。


然而现在数字化和网络化成为当今控制网络发展的主要方向;传统的模拟量信号只能提供单个原始的测量和控制信息,信息量少,如气、液体流量变送器除了4-20mA流量信号,还有如温度、压力、密度等信号,并且在仪表信号或控制信号转变成4-20mA模拟信号时会丢失精度、增加延时、易受干扰、增加费用(AD、DA转换电路、每路信号传送的电缆),所以对整个过程控制系统的机制进行数字化和网络化的现场总线升级,应是其发展的必然趋势。
现场总线在智能现场设备与自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、多节点、冗余的可靠通信链接。现场总线的出现促进了现场设备的数字化和网络化,并且使现场控制的功能更加强大;这一改进带来了过程控制系统的开放性,使现场总线系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络。

非冗余的现场总线一般只能用于非重要的现场信号的采集,在有控制输出(DO/AO)或有重要的信号测点需采集的现场总线控制系统中,国家标准都有严格的冗余配置现场总线及供电的设计要求及对应的严格测试验收规定;

2.盈利点:为客户降低成本、降低施工工程量及提高工程可靠性

冗余CANWeb现场总线网络拓扑结构简单(仅有网关、中继器、IO模块、节点网关4种模块),结合现场总线化的控制设备及仪表,与常规DCS(PLC)比较,现场总线控制系统(FCS)的控制室电子间会增加一个集中光纤配线箱/柜,其他控制柜数量可减少2/3,IO卡件至少减少90%,控制系统成本至少减少60%;并能提高控制系统的可靠性;

电缆\电缆桥架减少90%以上,现场总线控制系统主要采用光纤及少量屏蔽双绞线做为通信线,可以较大程度上节约电缆、电缆桥架等安装材料,相应减少了90%以上施工工程量。

3.市场在哪?

CANWeb现场总线自2015年推出以来,作为用户控制器的远程现场总线IO模块,大概已有近2500个节点的使用案例,销售发票可证明,用户有:
谏壁电厂、南宁电厂、方家庄电厂等的远程温度数据采集系统(DAS)应用;
南京科远驱动技术有限公司也在大量采购8DI8DO模块;
在新疆、内蒙古煤化工行业也大量使用案例;

可在设备分散、有高可靠通信要求的控制系统项目中推广,如:电力,电网,新能源(太阳能、风电、储能)、设施农业、环保、楼宇控制、交通、水处理、轨道、大型船舶等行业,推广冗余现场总线系统;

发电行业推广,尽管CANWeb现场总线比Profibus DP总线优点多多,估计在火电厂主机推广比较难,可先在电厂温度采集、除尘、输煤等辅机中推广;

在已有RS485通信的应用行业推广,价格类似,性能提高;

在已有的Profibus DP通信的应用行业推广,价格大幅降低,性能提高;

现场仪表(压力/流量/电量等变送器)、现场控制设备(MCC、执行机构、调节阀、变频器 等)的冗余现场总线、智能化的生态建立、培养及推广;保持设备原有功能,增加很小费用,可将设备升级为正真的智能现场总线设备。

可为用户定制现场总线产品(芯片层次定制),或现成产品的贴牌生产(模块层次定制);
为客户开发定制专用IO模块,定制IO模块为卡件和接线端子板一体化设计,系统接线与对外接线分列2边,减少中间过渡配线;
定制的产品成本不透明,备件只能在贵方那买,保护贵方的利益;
项目简介

1.CANweb产品介绍:

1.1.CANWeb现场总线网络结构简单介绍:

CANWeb现场总线结合CAN总线、以太网的优点,将节点管理功能和实时数据通信功能分离,Web监控节点通信负载及通信质量,Web调试节点(不需要控制器就可监控节点)及配置参数;不同于主从问答通信,CANWeb是触发小包通信,检测到节点信号变化即发送,实时性更好,通信负载小;CANWeb节点价格与RS485类似,但速度、可靠性却天壤不同,CANWeb总线为屏蔽双绞线并接或光纤串接通信,布线、接口成本低,全部光电隔离设计,总线可选冗余、多主站,冗余总线可应用于高可靠的控制系统。(同简介样板)

通信编程简单

CANWeb网关自动通过CAN总线与串接的多个(最多99)IO节点模块实时交换输入\输出数据,并将这些数据分配到CANWeb网关模块存储空间不同的地址中(用户不需要了解CAN协议,这些地址及实时数据可Web页面查看),用户只需与CANWeb网关模块的存储空间的实时数据进行通信,通过一、二个大数据包命令(如120个WORD的Modbus数据包),就可以监控多个不同的IO模块设备,用户不需要和数量众多(最多99)的IO模块直接通信。

通信协议丰富

CANWeb网关支持冗余的以太网及RS485_Modbus、Profibus DP、EtherCAT、PROFINET等协议,很容易和PLC、DCS、上位机等设备高速交换通信,提供与控制器及上位软件通信的说明及案例,并可以定制通信协议;支持云Modbus功能,可方便通过互联网与固定IP云服务器双向实时通信,契合当下最流行的“物联网”、“云计算”概念。

CANWeb主要有4类设备:

CANWeb网关(CW_GW)、CANWeb中继器(CW_RP)、CANWeb节点(CW_ND/IO)、CANWeb节点网关(CW_NGW)

CANWeb现场总线基本配置需 1个网关+多个节点(IO)模块,如下图:



CANWeb冗余双网现场总线控制系统网络结构(共用)
非冗余的现场总线一般只能用于非重要的现场信号的采集,在有控制输出(DO/AO)或有重要的信号测点需采集的现场总线控制系统中,国家标准都有严格的冗余配置现场总线及供电的设计要求及对应的严格测试验收规定;
IO总线层:通过冗余双光纤可组网成 高可靠、分散的FCS系统


2.已有现成总线硬件产品介绍: 网关、中继器、IO模块、节点网关

2.1. CANWeb网关模块 CW_GW

采用32位高性能微处理器,无操作系统,绝无病毒,10M/100M自适用以太网接口,2KV电磁隔离;CAN、RS485通道采用光电隔离、DC/DC电源隔离,2.5KV电磁隔离;7~35VDC宽电压输入供电。
通过CANWeb网关的以太网Web页面,可视化完成节点管理功能:含节点列表管理、节点实时数据的监控、强制、远程重启、参数配置、实时自检(IO模块发包数、丢包数、发包间隔时间、实时负载、最大负载、最小负载、温度、断线)等功能;
实时数据通信功能:CANWeb网关可支持冗余以太网(需双口网关)及RS485_Modbus、光纤RS485_Modbus、Profibus DP、EtherCAT等协议,很容易和PLC、DCS、上位机等设备高速交换通信,提供与控制器及上位软件通信的说明及案例,也可定制与客户控制器通信的专用通信协议。



2.2.CANWeb中继模块CW_RP

此CANWeb中继器采用高速32位微处理器,2个CAN口各有一个2900帧FIFO发送缓存;在1MBPS的工作状态下,转发速率不低于10000帧/秒(帧转发延时<0.01ms);智能过滤Id,只有分支有的IO模块的Id数据包才能通过中继器下发到分支CAN总线;CAN总线光电隔离,宽电压电源设计;可中继不同速度总线;CANM为主支CAN接口(距CANWeb网关模块近),CANB为分支CAN接口(距CANWeb网关模块远);分:光纤中继、纯电中继
CANWeb光纤中继器
需2个模块成对使用,单模单纤SC接口,20公里无衰减通信,小包通信,无丢包,可无限串接,见下图:


CANWeb纯电中继器 见下图:




2.3.CANWeb_IO模块

常用的DI、DO、AI(mA/V、TC、RTD)、AO等CANWeb远程IO模块,宽电压电源,CAN全部光电隔离,全部是双电源及双通信接口设计。
可为客户开发定制专用IO模块,定制IO模块为卡件和对外接线端子板一体化设计,系统接线与对外接线分列2边,减少或去掉中间过渡配线;



2.4.CW_NGW 节点网关模块

通过CANWeb节点网关(CW_NGW)的RS485/232/TTL通信,可将现在市面上大量的现场设备及仪表迅速转化为“冗余现场总线智能设备及仪表”;


CANWeb节点网关现场接线分支连接优点:

在绝大多数的工业现场,由于整体线缆非常多,为方便接线维护,CANWeb节点分支接线不可避免,通过“节点网关分支连接”的方法,可解决分支问题与节点扩展问题,大大简化现场总线的分支配线,也不增加现场通信总线的长度。




CANWeb节点网关接线盒:
接线盒防护等级应达到IP65,含2路隔离CAN、1路隔离RS485、电源、地址旋码开关及芯片电路;RS485连接线长度需小于5米(满足RS485 对应速度通信线长度要求),485通信线选用屏蔽线缆, 线缆需配金属穿线管,金属穿线管要可靠接地;采用此接线盒的“节点网关分支连接”,大大简化现场总线的分支配线,也不增加CANWeb通信总线的长度,控制设备或仪表的电路板只需预留一个RS485接口即可,简化控制设备的硬件设计,通过笔记本电脑Web页面就可以现场调试、配置设备,可免费为现场仪表及控制设备生产厂家提供冗余现场总线升级技术支持。。



使用CANWeb节点网关的冗余现场总线智能设备及仪表优点:


大量节省电缆\电缆桥架:

冗余现场总线控制系统主要采用光纤及少量屏蔽双绞线做为通信线,可以较大程度上节约铜电缆、电缆桥架等安装材料,铠装光纤不需要桥架或穿管,并可和动力电缆混合布置;


变频器信号统计:


如20个变频器用硬接线去电子间,需140根电缆,用冗余现场总线,20个变频器只需共用2根现场总线,可节省95%的线缆、桥架及施工费用;

减少控制系统硬件成本:

采用冗余现场总线,控制器及现场设备端都不需要复杂、昂贵的AD、DA光隔离转换电路,DI、DO转换光隔离电路;
如20个变频器硬接线控制(信号统计见前),AI 20点,AO 20点,DI 60点,DO 40点,加上裕量15%,DCS卡件费用需7万左右,西门子PLC卡件3万左右,另外还有接线端子、柜子、安装的费用;
变频器设备端如去掉AI、AO、DI、DO的硬件接口电路,估计可减少费用1000元左右;

提高信号精度及响应速度:

仪表信号或控制信号转变成4-20mA模拟信号(AO)或接收模拟信号(AI)时会丢失精度、增加延时、易受干扰;

可获得更多控制变量:

传统的模拟量信号只能提供单个原始的测量和控制信息,信息量少,如气、液体流量变送器的量程范围很大,如量程为(0.015m3/h~100m3/h) 通过4~20mA很难测量表达,现场总线通信可用2个变量来表达,并可获得更多的参数,如温度、压力等;



获得资助情况
(国家计划课题等)
其他  自主研发
项目开发阶段 产业化
样品情况 样品类型 实物 


信息有效期   2024-08-28   至   2029-08-28

项目联系人信息

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