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更新时间：2018-07-10
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杜振彪(先生) 销售经理
西门子一级代理商，西门子总代理，西门子代理商
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西门子S7-300 PLC在KDF2纤维滤棒成型机组中的应用
KDF2纤维滤棒成型机组是烟厂生产卷烟滤棒的设备。经过十几年的应用，原有机组逐渐显示出技术上的局限性：机械结构复杂；电控系统相对落后；生产环境比较差，噪音响；维修难度高，能源利用率低等。因此，原有机组越来越不适应现代生产要求。
为此，笔者参照上的高速滤棒成型设备的设计原理，结合市场的需求和机组的特点，运用伺服传动系统的优良特性及PLC在工业控制中的，设计了此套控制系统。
1 系统概述
纤维滤棒成型机组控制和传动系统采用了Lenze公司的伺服系统、Digital公司的触摸式控制屏和西门子公司的PLC，分别通过MPI和DP通讯控制。
纤维滤棒成型机通过二次开松、增塑剂添加、卷制成形、刀盘切断和排列装盘的过程生产滤棒。
2 控制策略
(1) 对增塑剂添加的控制策略
起初延用原系统的欠阻尼响应曲线的控制方式。但是，在实际调试过程中，发现该控制方式存在一定的缺陷，具体表现为：每天次上电开机时，增塑剂存储器中增塑剂积累时间过长，造成一段时间内滤棒增塑剂含量过低。根据售后服务部门的反馈，某些烟厂为保证滤棒质量往往会剔除盒滤棒。这样会有较大的浪费。
产生这种情况是因为烟厂每天工作结束时或者CPU重启时机组都会停机，并排空存储器中的增塑剂。由于欠阻尼响应到达设定值时间过长，造成开始阶段滤棒增塑剂含量过低。日常生产班次中，每次停机不排空增塑剂，而是在存储器中保有一定储存量。
根据自动控制原理，车速斜坡响应可以分为过阻尼响应、临界阻尼响应和欠阻尼响应。理论上说，临界阻尼响应是理想的控制方式，这种响应方式既实现了控制的快速性又实现了控制的稳定性；过阻尼响应是为了稳定性牺牲快速性；欠阻尼响应则是为了快速性牺牲稳定性。然而，临界阻尼由于条件过于苛刻，在实际控制中是无法实现的。 
根据剩余的两种响应曲线的特性，笔者认为CPU启动时好使用欠阻尼响应曲线，其理由是：CPU启动状态下，对增塑剂积累时间的要求优先于增塑剂含量的稳定性；而其他状态下使用过阻尼响应曲线，此时对含量的稳定要求优先于积累的快速性。
因此，利用S7-300启动时的组织块OB100在CPU启动中只执行一次的特性，对增塑剂伺服电机的控制方式依据机组不同的启动状态采取了不同响应曲线下的控制方法。具体来说，在CPU启动时（此时增塑剂存储量必定为零），通过启动组织块OB100中送出高速运转命令至增塑剂伺服电机，使控制曲线成为欠阻尼响应状态以实现对存储器中增塑剂的快速积累。而在非CPU启动状态，控制增塑剂伺服电机的FC功能块将送出普通速度命令，使控制曲线成为比较接近临界阻尼的过阻尼响应状态。
新的设计完全避免了CPU重启时带来的增塑剂积累过慢的问题、减少了废品数量，因此这样的设计不会影响正常生产状况时增塑剂含量的稳定性。
SIEMENS 上海邑斯自动化科技有限公司
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系统及伺报电机，力矩电机，直线电机，伺服驱动等备件销售。
主要运用技术：
1. 西门子S7-300系列PLC系统。
2. 西门子OP操作屏。
3. SEW变频器。
4. 岛电控制仪。
4. 燃气加热系统。
(2) 对滤棒剔除支数的计算策略
在纤维滤棒成型机的生产中，为保证滤棒质量，每当速度低于一定的设定值时，机组就会剔除此时的滤棒。此时机组的速度是不断变化的，按通常方式无法计算出具体的剔除支数。这对统计生产效率带来了相当的困难。
笔者可以得到动态的车速反馈，但这条反馈曲线是不断波动和变化的非线性曲线。对于非线性曲线，数学上只能够采用面积积分求解的计算方法。对于此项目就是要求给出一定时间内主电机的圆周行程，即机组一段时间内所生产的滤棒长度。
从这一角度出发，笔者考虑采用了对车速进行模拟积分的计算方法，即从积分的基本定义出发，求出剔除时间内的滤棒生产长度L=Σ(Δv*Δt)，再除以单个滤棒长度得剔除支数的计算方法。
按照积分的定义要求，积分求解是在一定条件下才能够成立。这个条件就是Δt要足够的小即Δt→0。在实际过程中，近似认为Δt=20ms时可以满足条件。此时，计算得出的滤棒支数与实际滤棒支数的误差在±3支以内。在精度上，以高生产速度3300支/分钟计（此时滤棒长度为120mm），±3支的精度是完全可以满足精度要求。所以笔者认为只要将Δt控制在20ms时就可以满足积分求解的条件。
原系统的PLC扫描一周的时间高达几十毫秒，显然不满足要求。而此项目采用的S7-315-2DP，其单指令扫描周期为10μs级、整个扫描周期被缩短为7~8ms，这样就满足了积分计算的要求。
(3) 对拼接纸圈的控制策略
改造之前，纤维滤棒成型机执行的是降低运行速度再进行纸圈拼接。这种降速接纸方式对实际生产是不利的：每次降速都会造成车速的大幅度变化，影响了滤棒的质量。为消除这种影响，笔者采用了不降速拼接的方法。
不降速拼接和降速拼接并没有本质的区别：两者采用的接纸动作一样，两者只是在机械结构和电气控制元件上有区别。接纸速度的提高势必使纸圈的静摩擦力同等上升。如果转速斜坡率过高会产生很大的静摩擦力，该力会撕裂纸圈。如果转速斜坡率过低，拼接时的纸圈浪费将增加。
为避免烦琐，该项目放弃变频器对接纸电机转速的分段控制。为求出静摩擦力和纸圈长度两者之间的优控制，笔者对接纸电机上升时间采取优筛选法。通过优筛选法得到的电机上升时间大约为3.4s。考虑到生产情况及电磁阀等器件的时滞效应，将这一时间进一步放宽为3.5s。
3 程序设计
程序设计采用了结构化设计，将所需实现的各主要功能编制成为S7-300中的用户功能块（FC块），在主程序循环模块（组织块OB1）中调用这些已经编制好的子程序。
程序设计分成硬件设计和软件设计两方面。在硬件方面针对系统要求进行设计，在软件方面则按需要编制了速度计算模块、报警和故障模块、伺服电机执行模块、增塑剂执行模块、生产统计计算模块等FC块和预设、保持系统及生产数据的数据块DB块。
(1) 硬件设计与组态
本系统在S7-300的硬件方面采用了1块PS307 电源模块，1块CPU-315-2DP，4块24V/0V SM321数字量输入模块，3块24V/0. SM322数字量输出模块，1块FM352-2高速计数模块，2块SM331模拟量输入模块，1块SM332模拟量输出模块以及用于DP总线通讯的IM153-1通讯模块1块。
S7-300外围设备为5个伺服电机的DP通讯端。
对上述硬件按要求进行组态，分别占据Profibus-DP通讯端的2、3~7和9号站，具体硬件组态如图3所示。
(2) 软件设计
由于编制的用户功能模块很多，限于篇幅，在这里不能一一作出介绍。以下介绍几个比较重要的用户功能模块。
① 数据块组（Group of Data-Blocks）
数据块组由一系列数据块组成。这些数据块除了一部分是S7-300程序中FB（功能块的一种）所要求的之外，其他的数据块都是用户自定义的。这是因为生产中机组的一些系统和生产数据必须被预设或保存。由于S7-300内部保持型M区的保存数量相对不足，例如：CPU315-2DP中整个可使用的M区的容量仅1024Bytes。同时，程序运行中所大量使用中间参数也需要不可重复的地址空间，所以将大部分的数据（特别是在触摸屏上显示的参数）编制成保持型DB块。
② 速度计算模块(FC for Speed)
虽然机组的高生产能力为400m/min，但是在许多烟厂并不需要一直运行在高速度下。该项目提供可从触摸屏上选择5档不同的车速系统，本模块就是将无序设定的参数按由大到小的方式降序排列，并在触摸屏上以这种次序显示出来。在程序内部，本模块会进行数据转换并将转换后的数据提供给伺服电机执行模块 ③ 伺服电机执行模块(FC for Servo-Motor)
在得到速度计算模块和一些其他模块（如开松辊参数模块等）的数据后，伺服电机执行模块会向对应的伺服控制块发出指令和接收伺服电机状态参数。指令包括伺服控制字、车速命令、快停命令、上升时间和下降时间等，状态参数包括电机当前运行速度等。这些指令和参数通过过程通道和参数通道两种方式控制“一主三从”共计4个伺服电机。
④ 增塑剂执行模块(FC for Glyceride-Motor)
控制增塑剂的伺服电机是相对于其他伺服电机，控制结构类似于主电机。增塑剂执行模块通过内部计算得到增塑剂伺服电机的运行速度。同时，由于存在增塑剂软件补偿的问题，所以高速和低速运行的参数为不同的两组参数，程序按设置发送。这是这个模块区别于伺服电机执行模块的地方。
⑤ 生产统计计算模块(FC for Statistics)
由于要在生产中向工作人员提供实时的生产状况，所以编制了这个功能块，这样就可以通过多次反复调用FC205来得到各班次的生产状况。这样节约了编程的时间和工作量，也同时减少了程序编写出错的隐患。
4 结语
该控制系统提高了纤维滤棒成型机组的总体性能，控制功能得到完善和提升。将旧的交流变频控制系统升级为由S7-300控制下交流伺服系统，使KDF2型纤维滤棒成型机具有新的竞争力。
考虑到今后烟厂信息集成化和网络化数据采集的需要，这里使用的S7-300已经预留了数据采集端口，在程序中也进行了相应的处理。这无疑又增强了机组的生命力。
文中用西门子S7-400HPLC完成联锁功能，构成PROFIBUS-DP/MPI分布式网络系统，这样整个联锁系统安全可靠。通过介绍DP/MPI网的概念和实现，结合唐山钢铁公司焦化站联锁实例，着重阐明用PLC实现DP/MPI网络，以解决该联锁系统中分布式输入输出等。经现场调试、安装，整个网络运行良好，安全可靠地实现和完成车站信号联锁系统的联锁功能，应用前景很好。
引言
车站联锁系统是铁路信号系统中的一个重要组成部分，它的主要任务是控制车站中的信号机和道岔，并且对信号灯状态进行处理和对进路进行选择等。随着铁路信号系统的信息化发展，微机联锁系统必然取代旧式的电气联锁系统。
就外现状来看，大多采用上、下位机的办法来实现对车站信号的控制；有些微机联锁系统中，下位机主要实现数据的采集、命令发送、数据输出等，而把主要的联锁功能置于上位机，这样一来，上位机负担太重，一旦上位机产生故障，不能保证系统的安全性、可靠性。如果能够将联锁功能块置于下位机，而且下位机安全性、可靠性比较高，那么整个系统
的安全性、可靠性就能够得到有效保证。
在以前的微机联锁系统中，用工业控制机作为下位机，实现联锁功能，但不能保证系统冗余，这样就不能保证整个系统的安全性、可靠性。因此，就要不断更新和研究，寻求更完善的、更可靠的硬件、软件环境，以提高系统性能和安全系数。用西门子PLC完成联锁功能，构成PROFIBUS-DP/MPI分布式网络系统，这样整个联锁系统安全可靠。
PROFIBUS现场总线技术是随全数字信号系统的发展而产生的，是由德国组织开发的工业现场总线协议标准——PROFIBUS现场总线标准(DIN19254)。
PROFIBUS是近年来上为流行的现场总线，也是目前数据传输率快的一种现场总线(传输率可达12M波特)，因此在很多领域内广泛应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接换信息。
PROFIBUS-DP(DistributedI/OS-分布系统)是一种经过优化的模块，有比较高的数据传输率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为适合。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求比较高的自动化场合。
笔者将以S7-400HPLC为例，结合其在铁路信号中的应用，探讨实现PROFIBUS-DP/MPI网络系统原理和方法。
PROFIBUS-DP/MPI网的性质和特点
PROFIBUS-DP适用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理等。
DP网的协议结构
PROFIBUS定义了各种数据设备连接的串行现场总线的技术和功能特性，这些数据设备可以从底层(如传感器、执行器层)到中间层(如车间层)广泛分布。
PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成。主站一般要复杂些；从站为简单的外围设备，典型的从站为传感器、执行器及变送器，它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予回答，或者主站发出请求时回送给主站相应信息。因此，从站只需要协议的一小部分，实现起来非常方便。
PROFIBUS协议结构是根据ISO7498标准，以开放式系统互联网络(Open System Interconnection，OSI)作为参考模型，该模型共有7层，PROFIBUS-DP定义了其中的、二层和用户接口。第3到7层未加描述。
图1为ISO/OSI参考模型与PROFIBUS体系结构比较。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。物理层采用EIARS-485双绞线或光纤，连接器采用RS-485标准的9针D型插座。数据链路层提供了介质存取控制功能、数据的完整性检查以及传输执行的协议，在PROFIBUS中称第2层为现场总线数据链路(FDL)(包括介质访问存取控制(MAC)子层、现场总线链路控制(FLC)子层、现场总线管理(FMA1/2)子层)，采用混合介质存取协议，对应于DIN(E)19245，支持单主或多主系统，主或从设备，大站数为126。它包括主站之间的数据传输的令牌环方式和从站之间的主-从方式。PROFIBUS第7层包括底层接口(LLI)、现场总线信息规范(FMS)和现场总线管理(FMA7)。
图1 ISO/OSI参考模型与PROFIBUS体系结构比较
图2为PROFIBUS-DP数据传输示意图，即主站发送请求，访问DP从站，其中包括帧格式；从站收到请求信息后，立即响应主站，并回送响应帧。
图2 PROFIBUS-DP用户数据传输
S7-1200和S7-1500指令的比较
下图是博途的STEP7 V12帮助中的指令概览。可以看出，S7-1200和S7-1500的指令是兼容的，S7-1200的指令是S7-1500的指令的子集。可以认为S7-1200是精简版的S7-1500。如果暂时没有条件使用S7-1500，可以先使用S7-1200，为今后使用S7-1500打下基础。
1．可用的编程语言
S7-1500和S7-1200都能使用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和结构化控制语言（SCL）语言。为了和S7-300/400兼容，S7-1500还可以使用STL语言。
2．指令的比较
1）S7-1500的基本指令比S7-1200多9条指令。
2）扩展指令中只有S7-1500有PROFIenergy（使用 PROFINET 进行能源管理）指令。此外S7-1500比S7-1200多11条指令。
3）“技术”类指令S7-1500比S7-1200多5条高速计数器指令。
4）“通信”类指令S7-1200比S7-1500多3条发送电子邮件的指令。
S7-1200 间接寻址指令的应用
S7-1200的间接寻址需要通过数据块中的数组来实现。指令FieldRead通过索引（又称为下标）变量从数组中读取数值，指令FieldWrite 通过索引变量向数组中写数值，使用这两条指令可以实现间接寻址。
索引变量是间接寻址中的地址指针，它的值是要读写的数组元素的索引值。地址指针就像收音机调台的指针，改变指针的位置，指针指向不同电台。改变地址指针中的索引值，指针“指向”数组不同的元素。间接寻址的优点是可以在程序处理期间，通过改变指针的值动态地修改指令中的地址。
先生成一个名为“数据块1”的全局数据块DB2，在数据块中生成名为“数组1”的数组Array[1..10] of Int，其元素的数据类型为Int。
这两条指令没有列入指令列表和指令列表，编程时将收藏夹中的空逻辑框插入程序，点击其中红色的“??”，打开下拉式列表框，可以看到列表框底部的指令FieldWrite或FieldRead。点击生成的指令框中的“???”，用列表设置要写入或读取的数据类型为Int（见下图）。两条指令的参数MEMBER的实参必须是数组的个元素“数据块1”.数组1[1]。
指令的输入参数索引值“INDEX”是要读写的数组中的元素的下标，数据类型为DINT（双整数）。参数“VALUE”是要写入数组元素的值或要读取的数组元素的值。
下图中的FieldWrite指令将常数25写入数组1中的元素“数组1[3]”。FieldRead指令读取数组元素“数组1[3]”的值，将它保存到MW20。改变INDEX的值，可以读写别的数组元素的值。
西门子 S7-1500 PLC 产品应用
SIMATIC S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的处理时间低至1ns，浮点运算的指令处理时间低至10ns(取决于CPU类型，这在次上市发布的产品中是不可能的)。背板总线的速度是S7-400PLC的40倍;由于代码生成得到优化，CPU的响应速度与现有控制器的CPU相比更快。
每个CPU都配有一个PROFINET IO (2端口换机)标准接口。CPU 1516-3PN/DP另外还具有一个集成PROFINET基本接口，例如，可用于网络隔离。
除集成接口外，每个SIMATIC S7-1500控制器还可通过通信模块或通信处理器进行扩展。这样就提供了很多其它连接方法，例如，通过PROFIBUS进行连接，通过以太网进行连接，或通过采用专用协议USS或Modbus RTU的串行接口进行连接。
集成技术
SIMATIC S7-1500可以不使用任何附加模块而在PLC中集成运动控制功能。通过PLCopen，该控制器提供了标准化的块，可用来连接模拟驱动器和PROFIdrive驱动器。运动控制功能支持转速轴和定位轴以及外部编码器。
为了有效调试和快速优化驱动器和闭环控制器，SIMATIC S7-1500还针对所有CPU变量提供了广泛的跟踪功能，既可用于实时诊断，又可用于不定时故障检测。
除驱动器功能外，S7-1500还提供了丰富的闭环控制功能，例如，可通过便于组态的块来自动优化控制参数以获得控制质量。
此外，还可利用工艺模块来执行高速计数、位置捕获等功能，或针对24V直至200kHz的信号执行测量。
集成了安全功能
与STEP7结合使用时，每个CPU都会提供基于密码的知识保护，可防止未经授权而读出并更改程序块的内容。
复制保护加强了安全防护，防止未经授权而复制程序块。可以将具体程序块链接至存储卡的序列号，以便只有在将组态的存储卡插到CPU中之后，才会执行该程序块。
并且，控制器具有四个不同的安全访问级别，以便向不同用户组分配不同的访问权限。
由于操作保护得到改进，因此，控制器可以检测到数据更改或未经授权的组态数据传输。
以太网通信处理器(CP 1543-1)通过防火墙为用户提供了附加访问保护，并可建立安全连接(V12SP1及更高版本)。
设计与操作
所有SIMATIC S7-1500 CPU都配有一个显示屏。通过该显示屏，用户可以读取所连接的任何模块的订货号、固件版本和序列号等信息;另外，无需使用编程设备，即可在本地调整CPU的IP地址以及其它网络设置。
错误消息以普通文本形式显示在显示屏上，从而有助于缩短停机时间。
所有模块采用统一的前连接器，集成式电压跳线可形成灵活的电压组，简化了库存。
由于S7-1500安装导轨中集成了标准安装导轨，可方便地安装自动熔断器、继电器等附加组件。
在集中配置中，可通过信号模块对SIMATIC S7-1500控制器进行扩展。这样，通过节省空间的扩展，就可以灵活适应每种应用。在将此款控制器推向市场时，市场上已有各种不同的模拟量和数字量模块。
使用用于数字量信号模块的系统电缆套件，可以快速、清晰地连接现场传感器和执行器(完全模块化连接，包括前连接器模块、连接线和连接模块以及在开关柜内进行简便接线(灵活连接，包括带有预组装的单线芯的前连接器。
另外，还为S7-1500提供了用于为模块提供24V电压的电源模块以及为内部模块电路供电的系统电源。
通过用于ET 200MP I/O系统的IM 155-5 PROFINET接口模块，可以使用多达30个信号、通信和工艺模块。这样，S7-1500的组件和系统优点也适用于分布式配置。无论模块是在S7-1500控制器旁的一个集中配置中运行，还是在通过ET 200MP实现的分布式配置中运行，在操作和系统功能方面，用户都看不到任何差别。在这两种系统中采用的高性能背板总线都可缩短总线循环时间和响应时间，即使对于大型站配置以及很高的数量结构，也是如此。
集成系统诊断功能
集成系统诊断功能已针对S7-1500系列的CPU预先激活;系统诊断信息以普通文本形式统一显示在显示屏、TIAPortal、HMI和Web服务器上，甚至可显示来自变频器的消息;现在，在CPU停止运行期间也将提供这种诊断。若配置了新的硬件组件，则自动对诊断信息进行更新。
SIMATIC STEP 7 Professio
新的SIMATIC S7-1500控制器系列只能在Totally Integrated Automation Portal中使用STEP 7 ProfessionalV12及更高版本进行组态。SIMATIC STEP 7 Professio
兼容性
SIMATIC STEP 7 Professio
从S7-300/S7-400切换到S7-1500控制器并自动转换程序代码。将会记录无法自动转换的程序代码部分并可以手动进行修改。STEP7V11项目可继续在兼容模式下用于STEP 7 V12。并且，可通过粘贴/复制功能将S7-1200程序转换到S7-1500。
SIMATIC 存储卡(用来运行CPU)
SIMATIC S7-1500 CPU采用了一个SIMATIC存储卡。该存储卡用作插入式装载存储器，或用于执行固件更新。
此SIMATIC存储卡也可用于存储STEP 7项目，包括注释和符号、其它文档或csv文件(用于配方和归档)。使用系统函数(SFC)和用户程序，可以创建数据块，并将数据存储在SIMATIC存储卡上。
S7-1500 MODBUS 的通讯总结
1.先组态硬件,如下所示:
然后打开OB1,进行编程,如下所示:
先调用初始化的块 MODBUS COMMON LOAD
管脚说明:
REQ: 指令起始于上升沿（0 到 1）。
PORT: 安装并组态完 CM 后，便可在设备组态的“硬件 ID”(Hardware ID) 属性中找到 CM 端口值。 符号端口名称在 PLC 变量表的“系统常数”(System constants) 选项卡中。就是前面提到的硬件标识符
BAUD: 选择数据传输速率：
1 = 300, 2 = 600, 3 = 1200, 4 = 2400, 5 = 4800, 6 = 9600, 7 = 19200, 8 = 38400, 9 = 57600, 10 = 76800, 11 = 115200 bit/s。所有其它值无效。
PARITY: 选择奇偶校验：
0 – 无
1 – 奇校验
2 – 偶校验
RESP_TO: 响应超时：
5 ms 到 65535 ms - Modbus_Master 等待从站响应的时间（以毫秒为单位）。 如果从站在此时间段内未响应，Modbus_Master 将重复请求，或者在数量的重试请求后取消请求并提示错误（请参见下文，RETRIES 参数）。
MB_DB:用MODBUS MASTER的背景数据块里面的一部分,如下所示: 对 Modbus_Master 或 Modbus_Slave 指令的背景数据块的引用。 必须以
Modbus_Master 或 Modbus_Slave 指令的 MB_DB 参数替换 MB_DB 参数（静态，因此在指令中不可见）。
然后调用MODBUS MASTER 的功能块,如下所示:
管脚说明如下所示:
REQ;是脉冲信号,给一次脉冲,收发一次
MB_ADDR:是从站地址
MODE:读写模式,0是读,1是写
DATA_ADDR:对应功能码
LEN:数据长度
DATA_PRA:接收或发送的存储区域
上述是模式和功能码的对应关系
除上述做法,还需要设置一个地方:
打开MODBUS COMMON LOAD的背景数据块,如下所示:
将MODE 设置成4
上述是主站的总结
接下来说一下从站的设置:
前面参数和主站是一样的,就是调用MODBUS SLAVE需要说明一下:
MB_ADDR: MODBUS 的从站地址
MB_HOLD_REG:这对应的是40001的功能码
例如00001的功能码对应的是 Q0.0
10001 ------I0.0
30001-------IW0
其余和主站设置一样.
西门子S7-300PLC在汽车发动机装配线中应用
发动机装配线PLC控制系统，主要针对包括转台、举升台、举升转移台、翻转机五种工位的控制。在汽车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性，需要在装配线的每个工段适当调整发动机的方位以方便装配零件。装配线上共计20余个工位，包括7个普通转台、2个维修转台、4个无滚轮举升台、7个单向滚轮举升台以及2个翻转机。
整个被控对象包括22个工位,每个工位上包含必需的转移电机或举升电机,此外还有32个生产线传输电机。每个工位均由一个ET200S和一个ET200eco从站组成,用于该工位的I/O点数据采集和发送以及分散控制。
2 系统结构及功能
系统包括操作员站、工程师站、自动化系统、网络和现场I/O站等几个部分。
系统各部分功能:
操作员站:提供全汉化人机界面，实现控制系统的监控操作功能（操作、显示、报表、报警、趋势），并且可以在人机界面上直接查看对应的step7源程序。
工程师站:用于系统的组态和维护。
自动化系统:使用SIMATIC控制器完成回路调节和逻辑运算。
现场I/O站:使用现场总线技术，在设备现场直接采集现场仪表的信号,控制现场的执行机构。
现场总线ProfiBus:用于连接控制单元与操作员站以及管理网络。
本系统采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模块相连构成系统的主站。CP342-5是用于连接S7-300和 profibus-DP的主/从站接口模块，CP 343-1是用于连接S7-300和工业以太网的接口模块。在该控制系统中，除了上述主站外，从站是由 22个ET200S和22个ET200eco组成，分别分布在两条profibus网络上。CPU上自带的profibus-DP接口构成 profibusⅠ线，CP 342-5接口模块构成profibusⅡ线。
系统配置功能图如图所示:
系统中ET200S从站上采用的IM151-1接口模块有两种: 基本型和标准型，基本型的接口模块所能挂接的电源管理模块和I/O模块个数范围为2～12个，标准型的接口模块其范围为2～63个。所以当从站I/O模块较多时，宜选用标准型的接口模块。接口模块上带有profibus地址设定拨码开关。
系统中ET200eco从站中选用了8DI和16DI两种模板，模板结构紧凑，模板的供电采用7/8‘电源线，模板的通讯采用M12通讯接头。接线灵活而快速，方便拔插。其接口模块上带有2个旋转式编码开关用于profibus地址分配。
网络设备按照适应工业现场环境的程度，以及生产线的布局来考虑选用不同防护等级。控制箱中的模块采用防护等级为20的ET200S I/O模块，对应每个控制箱的还有一个防护等级为67的ET200eco模块，置于生产线滚轮下方，由于该模块需要接触到现场较为恶劣的生产环境，因此需要有防水防油防尘等功能。
3 目标控制系统
3.1 系统设计
汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程。由于工艺的繁琐性，工程的计算机控制系统考虑采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，采用以PLC为核心构成的计算机控制系统，各工位控制系统之间通过网络实现数据信息、资源共享。该装配线在整个生产过程中较为关键，由于每个工位之间是流水线生产，因此每个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度，才能保证生产的连续性和稳定性。从站中的每个ET200S站和其对应的 ET200eco站共同构成一个工位, ET200eco主要是采集现场数据之用。ET200S站的模块置于小型控制箱内, 对于工位的基本操作有两种方式，就地控制箱手动方式和就地自动方式。由于每个控制工位的操作进度不一致，操作工可以按照装配要求进行手自动切换。特殊情况下亦可通过手动操作进行工件位置的修正。
安装在各工位的分布式I/O模块ET200S和ET200eco通过现场检测元件和传感器将系统主要的监控参数（主要是开关量）采集进来，ET200S和ET200eco将现场模拟量信号转换为的数据量，通过高速度可达12M的Profibus-DP现场总线网络将采集数据上传到中央控制器，控制器根据具体工艺要求进行处理，再通过Profibus-DP网络将控制输出下传给ET200S，实现各工位的控制流程。 PROFIBUS是应用广泛的过程现场总线系统。PROFIBUS有三种类型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自动化;PROFIBUS-DP用于制造业自动化;PROFIBUS-PA用于过程自动化。使用PROFIBUS过程现场总线技术可以使硬件、工程设计、安装调试和维修费用节省40%以上。PROFIBUS-DP的技术性能使它可以应用于工业自动化的一切领域，包括冶金、化工、环保、轻工、制药等领域。除了安装简单外，它有高的传输速率，可达12Mbits/s，通讯距离可达到1000米，如果加入中继器可以将通讯距离延长到数十公里，具有多种网络拓扑结构（总线型、星型、环型）可供选择。在一个网段上多可连接Profibus-DP从站即ET200S或是ET200eco 32个。
整个控制系统根据工艺划分由转台、举升台、举升转移台、翻转机五种工位组成。各部分可完成各自的控制任务，并通过工业以太网实现和上位监控系统的连接，由上位系统实现各部分的协调控制。
装配I线工程PLC控制系统和网络通讯系统具有下列特点:
（1）计算机集成自动化过程控制系统，分布式、高可靠性、高稳定性。
（2）从站作为相对的系统分散控制各个工位的运行。
3.2 系统控制要点
（1）该系统网络中一个主站CPU下两条profibus网络所带的从站有44个之多，在利用Simatic Manager编程软件进行硬件配置时，根据S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的参数规范，对于数字量输入输出，其地址分配的参数范围为0.0～127.7。因此在进行硬件配置时, S7～300CPU自带的profibus-DP接口上的profibus I线上的模块数字量I/O地址一般规定在0.0～127.7的范围中,如有超出则采用间接寻址的方式来处理。profibus Ⅱ线上的模块的数字量I/O地址无论处在哪个范围中,都必须采用间接寻址方式。
（2）关于接触器的硬件互锁。对于转台工位，转台有正转和反转两种工作状态，因此转台的回转电机需要有一个负荷开关和两个接触器一并来控制（而举升电机一般只需要一个负荷开关和对应的一个接触器即可进行控制），接触器分正转接触器和反转接触器，输入端为380AV。正转接触器的三相电压A、B、 C分别和反转接触器的C、B、A短接。如图2所示，当程序在执行过程中，若存在某些漏洞使得正转接触器和反转接触器的输出点同时置1时，则会出现正转接触器和反转接触器各自的A相和C相短接，造成接触器短路损坏，主电源开关跳闸。为了避免这种事故的发生，先保证程序中不能出现两个接触器同时置1的情况，其次即是采用接触器上硬件互锁，如图2所示，点Q1、点Q2是输出控制点，Q1两端本应接在正向接触器的两个输入端子，同理， Q1两端本应接在正向接触器的两个输入端子，但是改接成如图所示。接触器上有自带的一个常开点和一个常闭点，互锁中只需用到常闭点，当输出点Q1闭合时，正向接触器上常闭点随之断开，则Q2输出点两端之间不可能形成回路，也就不会出现短路跳闸的事故。
（3）该项目中涉及到的变量数目较多，根据现场情况随时可能有更改，为了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人机界面共用一套变量。这样可以将建立变量的工作量减少一半，也将出错概率减少一半。先安装step7软件，之后自定义安装Wincc软件，将Wincc通讯组件安装完整。然后在 step7软件中插入OS站，可点击右键打开并编辑Wincc项目。在Wincc项目中需要引用变量的位置进行变量选择，出现变量选择对话框，即可在 step7项目变量表中选择需要的变量，从而保证人机界面和下位机所用变量的一致性。
3.3 系统控制功能
（1）手自动回路的切换
在Wincc人机界面上可以很方便地知道每个工位的手自动状态，但是手自动状态的切换是在从站的控制箱面板上实现的。在自动状态下，工位的操作全由下位控制，可实现全自动控制机械的操作流程。在手动状态下，操作具有自保护功能，在某些机械操作动作下通过软件互锁可杜相应的危险动作的发生。
（2）安全保护
上位监控系统设定了若干级操作密码，管理员和操作员分别有自己的操作权限，且操作员在进行操作时有必要的警告提示框和信息提示框出现。
（3）查询源程序代码
当上位机画面显示某个工位出现故障时，可从画面直接点击按钮进入相应的下位机梯形图程序界面，即可迅速查找出故障的根本原因，节省了维修时间。
（4）故障报警和报表打印
当设备出现故障时，报警框中会出现提示，并伴随有声音报警。操作员可根据需要打印与生产相关的报表信息。
4 结束语
西门子S7300 CPU通过两条profibus-DP网络连接若干ET200S和ET200eco从站构成的集中分散式控制系统已经在该发动机装配线成功投运，能够保证生产线连续稳定地生产，尤其在机械动作灵敏度上有较大提高，完全满足了用户的要求。
德国西门子公司图册
西门子是一家大型公司，其业务遍及190多个，在全拥有大约600家工厂、研发中心和销售办事处。公司的业务主要集中于6大领域：信息和通讯、自动化和控制、电力、交通、医疗系统和照明。西门子的业务运营分别由13个业务集团负责，其中包括西门子财务服务有限公司和西门子房地资产管理集团。此外，西门子还拥有两家合资企业——博世－西门子家用电器集团和富士通西门子计算机（控股）公司。
西门子在电气工程和电子领域拥有完善的业务组合。西门子的业务活动受到各种地区和行业因素的影响。除了性业务（如发电、输配电、医疗系统和交通技术集团，这些业务一般拥有较长的业务周期）之外，其他领域的业务（如通信集团和欧司朗的消费品业务和自动化与驱动集团的资本品业务）易受短期商情趋势和当时经济状况的影响。良好的业务组合帮助西门子从容应对2005财年艰难商业环境带来的严峻挑战。此外，我们的业务领域还能充分体现未来发展的大趋势。目前，西门子正在研发新的解决方案，以迎接未来来自卫生、能源、水处理、通信、交通、安防、物流和自动化领域的挑战。
作为一家性公司，西门子充分发挥其多种业务组合的协力，以公司总体战略为指针，架构明确，职责分明，积为当地创造价值。公司的传统在于其创新能力、客户为本、性业务以及财务实力。
西门子的业务活动主要集中在电气市场，该市场2005年的市场总量达26,900亿欧元。随着目前经济的降温，预计2006年电气、电子市场的增幅将略有下降。但以其近7.5%的增速，该市场仍将保持其长期增长势头。
SIEMENS 西门子专卖 图册
对于一家电气工程和电子领域的公司而言，创新是其要工作。2005年，为了保持技术的，公司在研发领域投资52亿欧元。2004财年，西门子的研发人员共实现了约8,800项发明，比上一年度增长了7%，其中三分之二申请了。在领域，西门子在德国高居榜，在欧洲名列第二，在美国则跻身十强行列。在西门子近47,000名研发人员中，大多数从事软件项目的开发，这使得西门子成为上大的软件研发机构之一。西门子还致力于不断增加其服务、解决方案和系统的种类，以进一步完善其产品组合。
西门子透明、负责的管理和监控体系是公司实现持续性增长的保证，同时也是西门子及其业务政策赢得和保持信誉的必不可少的条件。西门子一直非常重视尊重和保护股东的权利，总是及时、毫无隐瞒地向他们提供公司的信息，以确保公司管理委员会和监事会之间的密切合作，并且西门子还始终坚持遵守和各国的法规法则。作为一个的企业公民，还致力于帮助提高业务所在国的人民的生活水平，支持年轻一代的教育和培训，缓和社会问题和弘扬当地的艺术文化。
西门子拥有900,000多名股东，是上大的上市公司之一。公司超过55%的股本募集于德国境外。从2001年3月开始，西门子股票在纽约证券交易所（NYSE）挂牌交易。
西门子总裁兼执行官郝睿强图册
西门子是上大的电气和电子公司之一，也是知名、受爱戴和尊敬的企业公民之一。这并不奇怪，因为西门子与的合作历史可以追溯到1872年。公司的业务正迅速发展成为西门子业务的基石。西门子的全部业务集团都已进入，并活跃在的自动化与控制、电力、交通、医疗、信息与通讯、照明以及家用电器等各个行业中。
西门子是经济不可分割的一部分，也是积帮助完成主要基础设施建设和实现工业现代化忠实而可靠的合作伙伴。西门子能够为提供经济、和环保的能源，快速、安全、舒适的公交系统，可靠、高速、成本低廉的通讯系统，快速、和有效的诊断与设备，以及能够帮助各个工业领域提高生产力、效益和竞争力的自动化解决方案等。目前正在使用的一些的技术都出自西门子。
截至2006财年（即2006年9月30日），西门子在华的长期投资总额已突破150亿，2006财年销售额达到504亿元。西门子至今已在建立了70多家运营企业和60个地方办事处。这种区域组织结构让公司更好地把握市场脉搏，了解本地信息，更加有效的满足客户需求。西门子的员工超过43,000人，是在华拥有员工数多的外商投资企业之一。
到2006财年末，西门子提前实现了其于2004年5月做出的承诺——追加中期投资100亿元。为保持持续增长，西门子将再次向市场追加中期投资100亿，并通过增强本地化生产、研发、设计、采购以及管理培训和领导力开发推进其本土化进程。2006年底，西门子宣布了“2010加速度”战略，力争到2010年实现销售额翻番的目标。
西门子数控系统图册
目前在上拥有包括西门子、博世等15个品牌，在27个地区拥有39家工厂，成为欧洲排名、第四大家用电器制造商。随着范围内的家电市场竞争日趋激烈,这家以化经营为导向,生产家用电器的公司开始把目光转向日益成熟的市场。1994年,集团为回应家用电器新市场的出现,做出一个雄心勃勃的投资计划。这个战略的重点是在东南亚特别是建立起一个与西欧、北美、日本等传统市场规模相当的市场。
到90年代中后期,随着居民收入的增加,特别是在城市地区,越来越多的人有能力购买品质性能上乘的洗衣机和冰箱,而那些对家电更新换代的用户更是青睐高质量和新技术的产品。而此时，经过前10年轮淘汰,家电行业也已形成了几家大集团割据的局面。正是在这种情况下,西门子家电集团以全自动滚筒洗衣机为先锋,拉开了进军家电市场的序幕。
市场竞争的发展,已大地改变了制造厂商开拓市场与销售产品的方式,形成了激烈的竞争格局。当西门子家电的款与欧洲同步的滚筒洗衣机通过自己的销售网络到达各大商场柜台时,如何在竞争达到白热化的市场中,让较为保守的消费者接受西门子滚筒洗衣机这一来自欧洲的新鲜事物的课题,就摆在西门子家电的市场营销人员面前。在当时,众多的家电厂商将市场推广的手段都集中在媒体上,电视、报纸广告的口号一浪高过一浪。西门子家电的营销人员通过对市场调查和消费者分析发现,当前的消费品市场，大家电属于低关心度产品。当人们不需要添置它时，很少会关心家电类广告或相关信息，不会在意现在洗衣机流行什么牌子。只有当他需要购买一台洗衣机时，才会留意搜集相关的产品信息。而在将要发生购买行为的过程中，消费者获取产品信息以及做出购买决定关键的环节就是在售点。于是一系列用于售点吸引消费者的促销策略开始在各大城市推广开来。
对于一个刚进入市场的家电产品而言，在其产品种类比较少价格又较高的情况下，如何让消费者去尝试接受它就显得为重要。为此西门子家电的营销售货员对市场进行了细分，将先投入市场的款西门子洗衣机定位为性能优越外形豪华的产品，打开市场先要从那些家庭收较高，追求高尚生活方式的消费群入手。
1997年，西门子公司成立150周年,借喜庆的日子,营销人员策划了一次“西门子150周年金银欢乐送”性推广活动。活动策划人员认为,一个消费者以前从未接触过的新产品,通过刺激或鼓励一批能快速接受新鲜事物的人先接受,再由这批人去带动更多人来接受,那么产品就会由点到面得到推广。但是拿什么去刺激这批人来尝试呢?对那些家庭收入高,追求高尚生活方式的人而言,他们对产品的价格已不是很敏感,先考虑的是品质,因而不用在价格上做文章;重点应是衬托出产品的高贵品质。如果选择赠品刺激,普通东西这些人会看不上眼,档次较高的生活用品以这批人的生活水平而言该有的也都有了。那么什么如何才能让这批人心动呢?西门子150周年给了策划人员提示:限量版定制一批西门子150周年纪念金币银币。这些制造精美具收藏价值的纪念币与设设计简洁高贵典雅的西门子洗衣机相映成辉,令人爱不释手,使西门子洗衣机的品质感得到充分凸现,于是一场购买西门子洗衣机可获赠纯银币一枚并同时参加纯金币大抽奖的活动在开始推广。
活动开始后在受到出乎意料的欢迎,制造精美的纪念币配合高品质的西门子滚筒洗衣机,给家电市场带来一股浓郁的欧洲风情,一万枚银币在活动开始不久就伴随洗衣机销售被抢购一空。促销活动的策划,要依据产品市场周期不同阶段结合产品自身的特点、市场的特点而有所侧重和取舍,在新产品导入期,要以吸引消费者尝试为主导。而在成长期,则以树立品牌形象建立消费者的品牌忠诚度为主,统筹合理的安排才能使品牌形象逐步丰满起来。
西门子晶智系列吸油烟机图册
进入1998年,由于洗衣机型号的增多,价位档次差距拉开,提供系列化的滚筒洗衣机的西门子家电已成为令任何一家洗衣机生产厂商密切关注的竞争对手。西门子滚筒洗衣机在短短两年时间内达到滚筒洗衣机市场20%的占有率,洗衣机的成功推广,带动了西门子家电集团在华投资规模的扩大。西门子家电中的其他产品包括电子温控冰箱、抽油烟机、洗碗机都开始出现在西门子家电在各大商场的专柜中。同一时期在耐用消费品市场上,随着各大城市房改进程的加快，家庭室内装潢成为大众消费的热点。对于那些西门子家电的潜在用户而言,有品味的家庭装潢已不限于豪华的卧室和气派的客厅,还要营造一个舒适温馨的现代化厨房,享受自己烹饪的乐趣。在这种大趋势下,西门子家电的营销人员认为,率先向那些追求高品味生活的家庭介导一种符合现代生活的厨房文化,会大大促进品牌积累和市场占有率的提高。
5月份是居民购物的一个高峰,在此期间策划一个性针对西门子系列产品的促销活动,会大幅度提高西门子品牌的市场份额。于是西门子家电的营销人员不失时机地为广大消费茬设计了一个既符合人的生活条件,又体现德居简洁明快特点的西门子厨房,用它来倡导现代化厨房的陈列法则。在这间厨房里,西门子洗衣机、冰箱、抽油烟机、洗碗机以其典雅流畅的外形融于其中,深刻体现出西门子150年的文化底蕴。对于这次活动,策划人员希望通过它的文化影响能够在今后较长一段时期内继续引导消费者选择西门子家电,暗示消费者现代化的厨房需要西门子家电来表现。为了激起广大消费者的购买欲,活动选择一定数量的精美德国果盘作为促销礼品,并通过抽奖在选择30名西门子家电的幸运消费者赢得一套西门子厨房的装潢及制作。结果在各大商场掀起了西门子家电产品的购买高潮,特别是西门子滚筒洗衣机在洗衣机市场的淡季里销量猛增,达到了同类产品30%的市场占在率,而且在活动结束后的几个月时向内,,设计明快的西门子厨房一直成为广大消费者厨房装潢的模板,当然也带动了陈列于其中的西门子家电产品的销售。
一项促销活动,如果仅以打折或送礼取悦消费者,往往会很明显地出现销售上的骤升与突降,这是任何商家不希望看到的非正常销售曲线。如果将活动赋予某种概念,充实以某种文化内涵,营造出某种时尚,则会为消费者提供一种价值取向和心理归属,其所发挥出的魅力是令人向往而难以抵御的,会促使人产生融入其中的,不仅能令消费者对产品生出物超所值的感觉,而且通过用户的口碑和心理感受的传播又会为厂商带来源源不断的购买。
作为一个上久负盛名的品牌,西门子家电并不满足于自己当前在消费者心目中的的品牌知名度。西门子家电的营销策划人员通过调查发现,由于西门子品牌涉及领域广泛,除家电外还包括能源、交通、电站、自动控制、通讯等所有电子电气领域,受西门子在这些领域的巨大影响所限,在品牌形象上给人的感觉是一个严谨细致、知识渊博的工程师。
而家电上的西门子要想得到不同层次消费者认可,则需要留给大众一个关心消费者需求,贴近百姓生活的亲切的德国的形象,因此西门子家电需要有销售过程中塑造这一形象。从当时的大环境来,1998年消费品节场竞争日益激烈,层出不穷的促销活动成为商家争夺市场份额的重要武器。随着业内广告和促销活动的增多,毫无特色的促销往往显得苍白无力,而大型推广活动耗资巨大,牵扯众多人力物力,颇费周折。如何才能花少量投入又能令西门子家电在品牌形象上更贴近消费者呢?
都三号航站楼西门子行李处理系统投入运行图册
通边对消费者的调查发现,西门子洗衣机的购买者一般受过良好的教育,有自己的见解和主张,不轻易为广告所影响。他们追求个人成就并崇尚高品味的生活,是人们追随和羡慕的对象。这些人在购买商品时以高质量高品味为原则,而且比较重视自己的穿着。于是在这一年,西门子家电的营销人员策划出一系列与服装联合的推广活动。
在武汉,西门子洗衣机与服装马天奴、经典故事联合演绎一台主题为“好衣服当然要用西门子洗衣机"的大型时装表演与新装上市活动。活动当天洗衣机销售创武汉当年高纪录。在上海,西门子洗衣机与休闲时装ESPRlT联合举行促销活动“给时尚一个承诺”,西门子提出了她的承诺:让每一种表现时尚的衣服永远保持真我,展现自然本色。合作双方通过资源共享以及联合广告宣传与新闻发布,使两个品牌在形象树立上相得益彰。ESPRIT当月销量成倍增长,西门子洗衣机也以简洁高贵的形象成为广大ESPRIT年轻消费者未来结婚购置的目标。
|由于在这一系列与服装的联合活动中,始终穿插着向消费者传授正确的洗衣之道和正确的护衣物的小常识,使消费者得到了在其他家电品牌那里得不到的收获,西门子洗衣机得以在众多轻松欢快的场景下出现在消费者面前。与联手,彼此借势,交相辉映,相互烘托出自身的品质与时尚,树立了西门子家电贴近百姓需求的品牌形象,使得西门子家电“杰出表现,如你所愿”的形象得到积累和延续,同时还拓宽了西门子产品的直接影响范围,使西门子洗衣机的消费群扩展到那些面临结婚或追求时尚的年轻人中。
西门子作为一个广告投入低姿态、研究开发高投入的企业,在激烈的市场竞争上也遇到过一些例如销售、打折销售、赠送超值礼品、夸大宣传误导消费者等只追求短期效应,只考虑销售数量不考虑未来发展的促销问题。一些地区销售人员在组织策划区域促销活动时,片面强调赠送礼品来吸引消费者,结果反而使一些消费者认为产品物无所值,一些顾客甚至会在店头提出不要礼品要求降格的要求。同时公司合理利润的减少势必会影响到公司对新产品开发和售后服务的投入,从而降低其在未来市场上的竞争力。
对消费者而言,虽在购买产品时得到一些小优惠,但他们可能会面临将来不能较快得到性能更优越的新产品或享受不到更优质的服务的危险,这实质上也造成了消费者利益的损失。西门子家电市场管理总部的人员认识到这一点,加强了对区域促销活动的监控。他们提出促销活动的重点应当放在设法为顾客提供超出他们期望的产品价值或服务,满足消费者深层次的需求。这些促销原则推广后,已取得了良好的效果。
实现更便捷的出行，数字化是关键所在。基于在数字化和自动化技术领域的多年积淀，西门子提供包括地铁信号系统、全自动无人驾驶，以及数字化服务等交通解决方案，为乘客准时、出行提供保障。同时，优化运力、提高可用性也是数字化和强大软件解决方案所带来的价值
信号
系统
信号 百年承诺
自1899年为提供辆有轨电车，西门子作为交通行业长期、可靠、紧密的合作伙伴，为众多客户提供了、、绿色的交通解决方案。截至2016年，西门子已为的14个城市提供地铁信号服务，地铁信号业务总里程已超过1000公里，占已开通地铁线路总里程的近三分之一。
西门子还在无人驾驶、数字化服务两个领域拥有可靠的技术及成功的业绩。
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为应对两万空分市场的激烈竞争，西门子对GC100压缩机进行了升级改造。升级版GC100压缩机的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不仅满足了市场需求，还在价格与率两方面实现了高度优化。
“这个新产品将帮我们进一步打开市场！”
在西门子大厦的一间会议室里，张陈慧和王慧秀正站在贴满各种图表和幻灯片的墙边与同伴热烈地讨论着。
张陈慧和王慧秀是西门子研究院发电与天然气集团德莱赛兰业务部门压缩机研发小组的工程师与产品线经理。围在她们身边的有研发工程师、工程部技术人员、采购、销售、业务拓展和市场经理，每个人眼中都闪烁着热切的光芒。
点亮他们眼中光芒的正是这个团队刚刚共同研发完成的一款全新压缩机——升级版GC100。西门子GC100压缩机作为空气分离（空分）设备的核心，可对空气进行压缩，并与其它后续工艺流程相配套，终从空气中分离出氧气、氮气及稀有气体等。这些气体将被广泛应用于生产和生活的方方面面，如钢铁冶炼、石油化工、医疗制药、仪器等。
升级版GC100正是张陈慧和同事们为两万空分（每小时压缩氧气量为20000标准立方米）市场量身打造的新产品。
从2015年8月立项，到2017年3月15日正式销售，这款产品经历了500多个日夜的精心打磨。“升级版GC100是一款经过千锤百炼的产品。”张陈慧无不自豪地说，“也正因如此，无论是它的效率、质量、灵活性，还是价格，都非常有竞争力。”
源于蛋糕的创新思考
升级版GC100的诞生源于一个与蛋糕相关的问题。
“多年来，两万空分市场这块‘蛋糕’一直摆在我们面前，但就是很难啃下来。”西门子发电与天然气集团德莱赛兰业务部门销售经理周俊文说道。
作为齿轮压缩机的鼻祖，西门子的产品以技术和可靠的性能享誉业内，但同时也面临着愈发激烈的市场竞争。针对两万空分市场，西门子有多款压缩机产品可以选择，其中以GC100和GC165两款标准化产品为主。然而，经过深入市场调研，周俊文和同事们发现这两款产品在价格和效率的平衡方面都很难契合市场需求。
“那我们能不能研发一款具有竞争力的新品呢？”这是周俊文反复思考的问题。
“其实，西门子不仅有专业的研发团队和经验丰富的工程团队，还拥有生产制造能力强的西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司。我们相信啃下这块蛋糕并非不可能。”他笑着说。
带着这个想法，周俊文和同事们与张陈慧等压缩机研发小组的合作，决定分两阶段对现有的GC100进行升级改造，让新产品在价格和率两方面达到高度平衡。
别出心裁的1.28%
阶段的主要任务是以小的成本代价提升效率。
为找到效率损失点，张陈慧变身“挖宝小能手”。她与在德国总部负责GC100产品线的同事密切联系，从浩瀚的西门子资料库中找到了详细的产品资料，并通过仔细分析与计算，提出了一系列提率的解决方案，包括改变压缩机蜗壳形状、升级叶轮、使用形状更复杂的前导叶等等。然而，GC100是一款标准化产品，核心部件很难进行改动，这可怎么办呢？
张陈慧说：“在挖宝过程中，如果往深处挖行不通的话，就向周围拓展吧。”于是，她将目光转向了压缩机的外围设备——冷却器。
为准确了解冷却器大小与压缩机效率之间的关系，研究小组通过改变环境变量，以创新的思路巧妙地破解了计算压缩机效率的方程，终发现只要稍微增加冷却器的大小，就能保证在总机组大小不变的情况下，提升压缩机的效率。
破解效率计算“黑箱”的过程虽然辛苦，但张陈慧和同事们却乐在其中。“GC100系列的产品就像乐高模型，每个部分都是一个标准化的‘积木’。要想搭出好的模型，就要使用合适的积木。而在破解效率方程后，我们调整每一块‘积木’时，心里都是踏实的。”张陈慧说。
2016年3月，阶段研发结束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本仅增加了0.8%。这款产品一经推出就很快得到了市场的认可，并在2016年10月获得了个订单。
常规的2.09%
研发小组并没有就此停下脚步，而是计划在第二阶段进一步研发出一款在流量、价格和效率上都契合两万空分市场的产品，即升级版GC100。
为达成这一目标，张陈慧和同事们先为升级版GC100重新选取了流量范围。在GC100涵盖的应用市场中，每个客户的需求都不一样。如何保证西门子的产品适合大部分客户呢？研发小组通过对市场内客户的流量需求进行调研、总结，得到了需求量大的流量范围，并据此对升级版GC100所选用的叶轮基本级进行了的考量，以在压缩空气能力方面保证升级版GC100能够满足80%以上的市场需求。
而在提率方面，研发小组还对目前西门子的叶轮基本级库进行了深入研究，选取了在两万空分市场流量范围内效率高的几款叶轮，充分利用了叶轮基本级的高性能。而由于研发小组终选取了尺寸较小的叶轮，压缩机整体尺寸减小，这也使成本降低成为可能。
升级版GC100压缩机模型图
为保证升级改造达到优效果，研究小组在项目推进过程中与德国总部的同事进行了反复讨论。仅为优化进口导叶控制方程，张陈慧与德国同事的往来邮件就多达60多封。“讨论到关键处，在班车上要抓着发邮件，半夜也要爬起来发邮件。”张陈慧回忆。
在项目进行过程中，研发团队与公司内多个部门通力合作。他们将销售、业务拓展与市场部提供的产品定位、市场现状与前瞻信息转化为具体的关键研发技术指标。基础概念性设计完成后，工程部会将虚拟设计转化为实际产品模型，完成产品制造工艺，并与西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司合作，形成完整的生产制造链。采购部门则根据工程部提出的技术要求，选择合适、成熟的供应商，形成立足于的产品原材料、配套设备供应链，再由服务部门提供成熟的用户现场服务规范。终，这款升级版的产品由销售推向市场，接受市场的检验，实现它的真正价值。
为了让项目跟紧不断变化的市场需求，产品线经理王慧秀每个月都会组织项目例会，召集所有相关方互相沟通需求，共同探讨解决方案。
“GC100压缩机的研发完成于十几年前。随着技术进步与市场变化，它已无法适应现今的客户需求，而停止研发就等于让这款曾经性能优良的产品逐渐淡出市场，十分可惜。”王慧秀说，“因此，我们直接从市场需求出发，量身打造优产品，保证了产品的竞争力，也突出了GC100自身的特色，使它的市场定位更清晰。”
2017年3月15日，升级版GC100正式投入市场。相比未做任何改动的GC100，升级版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。
项目小组的每个人对这款新产品都充满信心。根据预测，升级版GC100在2017财年将售出1台，在2018财年将售出3台（占市场份额的20%），在2019财年将售出3到4台（占市场份额的25%）。
“这是GC100产品效率提升的一小步，但却是研发模式转型的一大步。”在说起压缩机产品时，已经从业十余年的张陈慧的眼睛总是闪闪发光，“在将来，我们也想针对四万和六万空分市场做类似的升级改造。我们的压缩机会做越来越好。”
对于制造业和过程工业以及楼宇自动化领域的难题，西门子始终有解决之道。 我们基于全集成自动化 (TIA) 技术的驱动和自动化解决方案在各种行业中得到了广泛的应用， 包括制造业、过程工业 以及各种建筑。
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满足不同客户需求，助力制造业转型自改革开放以来，迅速崛起为制造业的翘楚。经过三十年的发展，现如今体量巨大的制造业也面临众多挑战。例如劳动力和原材料成本的升高、外汇变化造成的出口压力、产能过剩、环境污染等等。
制造业要提高在的竞争力，就需要以更好的质量、更高的生产和能源效率、更大的灵活性、更快的创新来应对多变的市场需求。西门子将创新技术贯穿于完整的供应链，实现硬件软件无缝集成，并结合在工业、自动化、流程及软件和数据分析方面的专业知识与经验，提供服务，确保客户的生产过程更加灵活、，并缩短产品上市时间。
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来电给您大的优惠国西门子公司宣布，将以30亿欧元向博世集团出售其持有的合资企业——博世西门子家用电器集团（博西家电）50%的股份，该交易有望明年上半年完成。届时，西门子将彻底退出家电领域，从而专注于工业、能源、医疗等核心业务。[7] 追求，是我们在每个业务都将尽力实现的目标。我们根据公司愿景制定这一远大目标，并在其指引下提供优异的质量及超越客户需求的解决方案。一直如此。 1980年，公司的台数字交换机下线。
SIEMENS 上海邑斯自动化科技有限公司
我公司经营西门子全新原装现货PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏，变频器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件：原装进口电机（1LA7、1LG4、1LA9、1LE1），国产电机（1LG0，1LE0）大型电机（1LA8，1LA4，1PQ8）伺服电机（1PH，1PM，1FT，1FK，1FS）西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题更换新产品；不收取任何费。欢迎致电咨询。
设计和功能
桌面 CPU 创新
设计
S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。
这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。
随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济的备件控制。
扩展选件
如果自动化任务需要超过 8 个模块，S7-300 的中央控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上多可以有 32 个模块，每个扩展装置上多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（长 10m）。
在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的大组态，在多层结构中多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可自由编址，因此无需插槽规则。
S7-300 模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。
与 S7-300 具有相同结构的 ET 200M I/O 系统通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS 上还可以连接到 PROFINET 上。
信号模块是 SIMATIC S7-300 进行过程操作的接口。S7-300 模块范围的多面性允许模块化自定义，以满足多变的任务。
S7-300 支持多面性技术任务，并提供详尽的通讯选项。除了具有集成功能和接口的 CPU，在 S7-300 设计中还有各种针对技术和通讯的特殊模块。
安装简便
通过前端连接器连接传感器/执行器。可使用以下连接方式进行连接：
螺钉型接线端子
弹簧型接线端子
快速连接（缘穿刺）
更换模块后，只需将连接器插入相同类型的新模块中，并保留原来的布线。前端连接器的编码可避免发生错误。
快速连接
连接 SIMATIC TOP 更加简单、快速（不是紧凑 CPU 的板载 I/O）。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前端连接器，和带有前端连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统。
高组装密度
模块中为数众多的通道使 S7-300 实现了节省空间的设计。可使用每个模块中有 8 至 64 个通道（数字量）或 2 至 8 个通道（模拟量）的模块。
简单参数化
使用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数化，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到新的模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。返回页
许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。
数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电气隔离、诊断和警报功能等方面都存在着差别。在这里提到的所有模块范围中，SIPLUS 组件可用于扩展的温度范围 -25… 60?C 和有害的空气/冷凝。
诊断、中断
许多模块还会监控信号采集（诊断）和从过程（过程中断）中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误（例如断线或短路）以及任何过程事件（例如数字输入时的上升边或下降边）立刻做出反应。使用 STEP 7，即可轻松对控制器的响应进行编程。
专用模块
用于测试和仿真时，模拟量模块可插入到 S7-300。该模块通过 LED 转换和指示输出信号，实现对编码器信号的模拟。
该模块可插入到任何地方（不必遵守插槽规则）。该虚拟模块为未组态的信号模块预留了一个插槽。稍后安装该模块时，整个组态的机械配置和地址分配均不会更改。
PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用面拓展。操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易。
西门子PLC S7-300系列PLC安装及注意事项
西门子S7-300安装注意事项一) 辅助电源功率较小，只能带动小功率的设备(光电传感器等);
西门子S7-300安装注意事项二) 一般PLC均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子)，不要将线接上;
西门子S7-300安装注意事项三) PLC存在I/O响应延迟问题，尤其在快速响应设备中应加以注意。
西门子S7-300安装注意事项四) 输出有继电器型，晶体管型(高速输出时宜选用)，输出可直接带轻负载(LED指示灯等);
西门子S7-300安装注意事项五) 输入/断开的时间要大于PLC扫描时间;
西门子S7-300安装注意事项六) PLC输出电路中没有保护，因此应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置，防止负载短路造成损坏PLC;
西门子S7-300安装注意事项七) 不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏PLC;
西门子S7-300安装注意事项八) 接地端子应接地，不与其它设备接地端串联，接地线裁面不小于2mm2;
西门子S7-300安装注意事项九) 输入、输出信号线尽量分开走线，不要与动力线在同一管路内或捆扎在一起，以免出现干扰信号，产生误动作;信号传输线采用屏蔽线，并且将屏蔽线接地;为保证 信号可靠，输入、输出线一般控制在20米以内;扩展电缆易受噪声电干扰，应远离动力线、高压设备等。
SIMATIC S7-300 提供多种性能等级的 CPU。除了标准型 CPU 外，还提供紧凑型 CPU。
同时还提供技术功能型 CPU 和故障安全型 CPU。
下列标准型CPU 可以提供：
CPU 312，用于小型工厂
CPU 314，用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂
CPU 315-2 DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 319-3 PN/DP，用于具有大容量程序量何组网能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
下列紧凑型CPU 可以提供：
CPU 312C，具有集成数字量 I/O 以及集成计数器功能的紧凑型 CPU
CPU 313C，具有集成数字量和模拟量 I/O 的紧凑型 CPU
CPU 313C-2 PtP，具有集成数字量 I/O 、2个串口和集成计数器功能的紧凑型 CPU
CPU 313C-2 DP，具有集成数字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成计数器功能的紧凑型 CPU
CPU 314C-2 PtP，具有集成数字量和模拟量 I/O 、2个串口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
CPU 314C-2 DP，具有集成数字量和模拟量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
下列技术型CPU 可以提供：
CPU 315T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有中/高要求、同时需要对8个轴进行常规运动控制的工厂。
CPU 317T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有高要求、又必须同时能够处理运动控制任务的工厂
下列故障安全型CPU 可以提供：
CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安全型工厂
CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安全工厂
CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
数字量输入/输出模块具有下列机械特性：
紧凑型设计
坚固的塑料机壳里包括：
安装方便
模块安装在 DIN 导轨上并通过总线连接器连接到相邻模块。没有插槽规则；输入地址由插槽决定。
当在 ET 200M 分布式 I/O 系统中与有源总线模块一起使用时，可以对数字量输入/输出模块进行热插拔，而不会有任何反应。其它模块继续工作。
方便用户接线
装置单元通过连接器连接。当连接模块时，编码设备锁定在连接器中，这样该连接器只能适合于同样类型的模块。更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。这样可以避免在更换模块的过程中将已接线的前连接器插入到错误模块中。
HART 模块
有关 HART 模块的详细信息，请参见 "ET 200M 分布式 I/O 站"。
模拟量输入/输出模块用于处理自动化系统中的模拟量输入/输出任务。模拟传感器和执行器可以通过这些模块连接到自动化系统。
使用模拟量输入/输出模块给用户提供以下优点：
西门子可编程控制器S7-300PLC
简单列出型号
6ES7321-1BH02-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入 SM 321, 光隔离, 16数字量输入, 24 V DC, 1 X 20 针
6ES7321-1BH10-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入SM 321, 电位隔离,16数字量输入, 24 V DC, 20 针0.05 MS 输入延迟
6ES7321-1BH50-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入 SM 321, 光隔离 16数字量输入, 24 V DC, 源输入, 1 X 20 针
6ES7321-1BL00-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入 SM 321, 光隔离 32数字量输入, 24 V DC, 1 X 40 针
6ES7321-1BP00-0AA0
SIMATIC S7-300 数字输入SM321, 光隔离16个一组,64 数字量输入,DC 24V, 3MS,漏型/源型
6ES7321-1CH00-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入SM 321, 光隔离,16 数字量输入, AC/DC 24 - 48V,带有ONE CHANNEL PER COMMON , 40 针
6ES7321-1CH20-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入SM 321, 光隔离,16 数字量输入, DC 48 - 125V, 20 针
6ES7321-1EL00-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入SM 321, 光隔离,32 数字量输入, 120V AC, 40 针
6ES7321-1FF01-0AA0
SIMATIC S7-300, 数字输入SM 321, 光隔离,8数字量输入, 120V/230V AC, 20 针
S7-300 CPU可编程控制器
6ES7 312-1AE13-0AB0 西门子CPU312，32K内存，
升级为6ES7312-1AE14-0AB0
6ES7 312-5BE03-0AB0 西门子CPU312C，32K内存 10DI/6DO
升级为6ES7312-5BF04-0AB0
6ES7 313-5BF03-0AB0 西门子CPU313C，64K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO
升级为6ES7313-5BG04-0AB0
6ES7 313-6BF03-0AB0 西门子CPU313C-2PTP，64K内存 16DI/16DO
升级为6ES7313-6BG04-0AB0
6ES7 313-6CF03-0AB0 西门子CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO
升级为6ES7313-6CG04-0AB0
6ES7 314-1AG13-0AB0 西门子CPU314,96K内存，
升级为6ES7314-1AG14-0AB0
6ES7 314-6BG03-0AB0 西门子CPU314C-2PTP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO
升级为6ES7314-6BH04-0AB0
6ES7 314-6CG03-0AB0 西门子CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO
升级为6ES7314-6CH04-0AB0
6ES7 315-2AG10-0AB0 西门子CPU315-2DP, 128K内存
升级为6ES7315-2AH14-0AB0
6ES7 315-2EH13-0AB0 西门子CPU315-2 PN/DP, 256K内存
升级为6ES7315-2EH14-0AB0
6ES7 317-2AJ10-0AB0 西门子CPU317-2DP,512K内存
升级为6ES7317-2AK14-0AB0
6ES7 317-2EK13-0AB0 西门子CPU317-2 PN/DP,1MB内存
升级为6ES7317-2EK14-0AB0
6ES7 318-3EL00-0AB0 西门子CPU319-3 PN/DP,1.4M内存
升级为6ES7318-3EL01-0AB0
西门子一级代理商，西门子总代理，西门子代理商
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