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優(yōu)勢(shì)

• *整合

SIMATIC HMI 基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個(gè)新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)*兼容，可確保實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化開發(fā)、快速啟動(dòng)、精確監(jiān)控和高等級(jí)的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動(dòng)化系統(tǒng)的效率提升到一個(gè)*的水平。

• 用于可擴(kuò)展設(shè)計(jì)中緊湊自動(dòng)化的模塊化概念。

SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強(qiáng)大的集成技術(shù)功能和可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)。它實(shí)現(xiàn)了通信簡(jiǎn)便，有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并*一系列的獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的 應(yīng)用需求。

• 在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)效率.

使用*集成的新工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對(duì) SIMATIC S7-1200 進(jìn)行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計(jì)理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計(jì)理念可以使您在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)效率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓您的工程進(jìn)行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對(duì)未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗(yàn)，因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計(jì)是以未來為導(dǎo)向的。

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設(shè)計(jì)和功能

SIMATIC S7-1200 CPU

SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有三種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 和 CPU 1214C。其中的每一種模塊都可以進(jìn)行擴(kuò)展，以*您的系統(tǒng)需要?？稍谌魏?CPU 的前方加入一個(gè)信號(hào)板，輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量 I/O，同時(shí)不影響控制器的實(shí)際大小?？蓪⑿盘?hào)模塊連接至 CPU 的右側(cè)，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個(gè)信號(hào)模塊，CPU 1214C 可連接 8 個(gè)信號(hào)模塊。后，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達(dá) 3 個(gè)通訊模塊，便于實(shí)現(xiàn)端到端的串行通訊。

安裝簡(jiǎn)單方便

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有內(nèi)置的卡扣，可簡(jiǎn)單方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)的 35 mm DIN 導(dǎo)軌上。這些內(nèi)置的卡扣也可以卡入到已擴(kuò)展的位置，當(dāng)需要安裝面板時(shí)，可提供安裝孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安裝在水平或豎直的位置，為您提供其它安裝選項(xiàng)。這些集成的功能在安裝過程中為用戶提供了大的靈活性，并使 SIMATIC S7-1200 為各種應(yīng)用提供了實(shí)用的解決方案。.

節(jié)省空間的設(shè)計(jì)

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，以節(jié)省控制面板的空間。例如，經(jīng)過測(cè)量，CPU 1214C 的寬度僅為 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的寬度僅為 90 mm。結(jié)合通信模塊和信號(hào)模塊的較小占用空間，在安裝過程中，該模塊化的緊湊系統(tǒng)節(jié)省了寶貴的空間，為您提供了效率和大靈活性。

SIMATIC S7-1200

可擴(kuò)展的緊湊自動(dòng)化的模塊化概念

SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強(qiáng)大的集成技術(shù)功能和可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)。它實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)便的通信、有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并能*一系列的獨(dú)立自動(dòng)化需求。

亮點(diǎn)

可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)

信號(hào)模塊：

大的 CPU 多可連接八個(gè)信號(hào)模塊，以便支持其它數(shù)字量和模擬量 I/O。

信號(hào)板：

可將一個(gè)信號(hào)板連接至所有的 CPU，讓您通過在控制器上添加數(shù)字量或模擬量 I/O 來自定義 CPU，同時(shí)不影響其實(shí)際大小。SIMATIC S7-1200 提供的模塊化概念可讓您設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)，以*您應(yīng)用的需求。

內(nèi)存

為用戶程序和用戶數(shù)據(jù)之間的浮動(dòng)邊界提供多達(dá) 50 KB 的集成工作內(nèi)存。同時(shí)提供多達(dá) 2 MB 的集成加載內(nèi)存和 2 KB 的集成記憶內(nèi)存?？蛇x的 SIMATIC 存儲(chǔ)卡可輕松轉(zhuǎn)移程序供多個(gè) CPU 使用。該存儲(chǔ)卡也可用于存儲(chǔ)其它文件或更新控制器系統(tǒng)固件。

集成的 PROFINET 接口

集成的 PROFINET 接口用于進(jìn)行編程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，該接口支持使用開放以太網(wǎng)協(xié)議的第三方設(shè)備。該接口具有自動(dòng)糾錯(cuò)功能的 RJ45 連接器，并提供 10/100 兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。它支持多達(dá) 16 個(gè)以太網(wǎng)連接以及以下協(xié)議：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。

SIMATIC S7-1200 集成技術(shù)

SIMATIC S7-1200 具有用于進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量、閉環(huán)回路控制和運(yùn)動(dòng)控制的集成技術(shù)，是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多種類型的自動(dòng)化任務(wù)。

用于速度、位置或占空比控制的高速輸出

SIMATIC S7-1200 控制器集成了兩個(gè)高速輸出，可用作脈沖序列輸出或調(diào)諧脈沖寬度的輸出。當(dāng)作為 PTO 進(jìn)行組態(tài)時(shí)，以高達(dá) 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脈沖序列，用于控制步進(jìn)馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)器的開環(huán)回路速度和位置。使用其中兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器在內(nèi)部提供對(duì)脈沖序列輸出的反饋。當(dāng)作為 PWM 輸出進(jìn)行組態(tài)時(shí)，將提供帶有可變占空比的固定周期數(shù)輸出，用于控制馬達(dá)的速度、閥門的位置或發(fā)熱組件的占空比。
PLCopen 運(yùn)動(dòng)功能塊

SIMATIC S7-1200 支持控制步進(jìn)馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)器的開環(huán)回路速度和位置。使用軸技術(shù)對(duì)象和認(rèn)可的 PLCopen 運(yùn)動(dòng)功能塊，在工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic 中可輕松組態(tài)該功能。除了“home”和“jog”功能，也支持移動(dòng)、相對(duì)移動(dòng)和速度移動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)調(diào)試控制面板

工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic 中隨附的驅(qū)動(dòng)調(diào)試控制面板，簡(jiǎn)化了步進(jìn)馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)器的啟動(dòng)和調(diào)試操作。

它提供了單個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，以及在線診斷信息。

用于閉環(huán)回路控制的 PID 功能

SIMATIC S7-1200 多可支持 16 個(gè) PID 控制回路，用于簡(jiǎn)單的過程控制應(yīng)用。借助 PID 控制器技術(shù)對(duì)象和工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic 中提供的支持編輯器，可輕松組態(tài)這些控制回路。另外，SIMATIC S7-1200 支持 PID 自動(dòng)調(diào)整功能，可自動(dòng)為節(jié)省時(shí)間、積分時(shí)間和微分時(shí)間計(jì)算調(diào)整值。

PID 調(diào)試控制面板

SIMATIC STEP 7 Basic 中隨附的 PID 調(diào)試控制面板，簡(jiǎn)化了回路調(diào)整過程。它為單個(gè)控制回路提供了自動(dòng)調(diào)整和手動(dòng)控制功能，同時(shí)為調(diào)整過程提供了圖形化的趨勢(shì)視圖。

　　可靠的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的化調(diào)整。例如，任意兩個(gè)MPI節(jié)點(diǎn)之間多可以開啟10個(gè)中繼器，以橋接更大的距離。

查明故障信號(hào)。在服務(wù)行業(yè)，機(jī)器學(xué)習(xí)將會(huì)帶來革命性的變化。西門子研究人員如今已不再滿足于發(fā)現(xiàn)醫(yī)療診斷系統(tǒng)等昂貴設(shè)備出現(xiàn)故障后再去解決，而是要往前跨一大步。西門子美國(guó)研究院的Fabian Mörchen博士正在研發(fā)知識(shí)決策系統(tǒng)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，他說：“我們開發(fā)的程序可以有效預(yù)測(cè)核磁共振成像設(shè)備或核醫(yī)學(xué)系統(tǒng)什么時(shí)候會(huì)發(fā)生故障。”這種方法的原理是，很多機(jī)器在發(fā)生故障前會(huì)發(fā)出預(yù)兆。Mörchen說：“關(guān)鍵是找到這種信號(hào)，并讓它們可被察覺到。”這種信號(hào)包括電流、電壓、噪聲、震動(dòng)、氣壓以及溫度等的變化。

機(jī)器自帶的傳感器可以檢測(cè)出自身的異常情況。在了解如何判斷機(jī)器是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，研究人員和其學(xué)習(xí)系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)找出異常模式。一旦將一系列模式和某個(gè)故障聯(lián)系起來，Mörchen團(tuán)隊(duì)就可以開發(fā)出相關(guān)算法，來訓(xùn)練計(jì)算機(jī)程序。這樣，程序在處理之前沒有見過的數(shù)據(jù)時(shí)也能夠識(shí)別出這些模式。比如，MRI掃描器的低溫氦泄露時(shí)，溫度和壓力只是發(fā)生了微乎其微的變化。得益于早期預(yù)警算法，西門子醫(yī)療的技術(shù)人員才盯住了這個(gè)問題，在機(jī)器出現(xiàn)故障前就修復(fù)了制冷系統(tǒng)。如今，在這種軟件的幫助下，西門子服務(wù)團(tuán)隊(duì)不僅僅監(jiān)視著3,500臺(tái)MRI掃描儀，還可以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。這一戰(zhàn)略使過去三年間的維修成本降低了580萬美元。

西門子美國(guó)研究院的研究員Ciprian Raileanu開展的一個(gè)項(xiàng)目，是這類研究項(xiàng)目的之一。開發(fā)的成果被用來監(jiān)控橋梁。當(dāng)時(shí)，美國(guó)交通部正想優(yōu)化全國(guó)境內(nèi)大約650,000座橋梁的維修工作。Raileanu團(tuán)隊(duì)和普林斯頓附近的羅格斯大學(xué)及其高級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和交通研究中心聯(lián)合開發(fā)了一種解決方案。

自主學(xué)習(xí)提高了風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量，相當(dāng)于增加了一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。

Raileanu說：“根據(jù)橋梁傳感器資料、檢測(cè)報(bào)告、氣象資料、橋梁基建圖等歷史數(shù)據(jù)和來自警方的事故記錄、照片等，系統(tǒng)能夠獨(dú)立判斷橋梁的狀態(tài)。”他還補(bǔ)充道：“我們還從這些紛雜的數(shù)據(jù)中找到了模式。”在這些模式的基礎(chǔ)上，相關(guān)算法可了解由于某些因素共同作用可能會(huì)導(dǎo)致怎樣的后果。例如，如果某座橋梁于1976年建在強(qiáng)降雨地區(qū)，并使用了梁鐵，那么，30年后橋墩很有可能就會(huì)出現(xiàn)裂縫。美國(guó)交通部自2008年以來就一直在使用這種橋梁監(jiān)視程序。

英國(guó)和俄羅斯的鐵路公司用于監(jiān)視其列車車隊(duì)的全新系統(tǒng)也以該程序?yàn)樗{(lán)本。這種學(xué)習(xí)軟件使用的數(shù)據(jù)一部分來自火車各種子系統(tǒng)上的傳感器，比如監(jiān)視剎車和車門的傳感器，另一部分則來自列車時(shí)刻表和故障報(bào)告。這種被稱為列車遠(yuǎn)程服務(wù)桌面（RRSD）的系統(tǒng)綜合所有數(shù)據(jù)，計(jì)算出某個(gè)時(shí)刻每輛列車的位置，判斷是否需要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)等。目前，RRSD正在監(jiān)視175輛列車——西門子不僅提供軟件，還提供自動(dòng)化部件。

使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)輪機(jī)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)及其排放量（如需了解更多信息，請(qǐng)參閱第54頁(yè)）。

駕馭復(fù)雜數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)軟件的另一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域是燃?xì)廨啓C(jī)——在這方面，學(xué)習(xí)軟件的基礎(chǔ)主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這種系統(tǒng)能在數(shù)秒之間作出關(guān)于排放量和輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的預(yù)測(cè)。輪機(jī)受無數(shù)因素之間復(fù)雜關(guān)系的影響，研究人員一般只能通過統(tǒng)計(jì)手段去評(píng)估，因?yàn)楹芏嘀刀贾荒艽致缘毓浪愠鰜?。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)公式需要精確的數(shù)字，因此在這種研究中不是很實(shí)用。但想要使輪機(jī)達(dá)到長(zhǎng)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將其排放量降到低，就必須精確地估算并預(yù)測(cè)數(shù)千種設(shè)置的影響。

為此，位于慕尼黑的西門子智能系統(tǒng)與控制技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門的Volkmar Sterzing及其CT團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可以實(shí)現(xiàn)以上功能的新方法。使用所謂的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究人員可以描繪燃?xì)廨啓C(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其產(chǎn)出。Sterzing解釋說：“過去，我們只能了解到這些過程在某一時(shí)刻的狀態(tài)。而現(xiàn)在，使用這個(gè)新方法，我們可以掌握在這個(gè)特定時(shí)刻之前及之后的運(yùn)行情況。”Sterzing表示，利用這種方法，研究人員不僅可以查明過去發(fā)生了什么，還可以預(yù)見未來會(huì)發(fā)生什么。這種動(dòng)態(tài)的描繪可以確認(rèn)其中的變化，充分利用有利的變化，同時(shí)弱化可能產(chǎn)生負(fù)面影響的變化，并相應(yīng)地調(diào)整維保計(jì)劃。

未來，個(gè)人能源代理將使用裝有學(xué)習(xí)軟件的專業(yè)電表箱（左圖）來操作顧客和電力公司之間的電力交易。

CT研究人員已經(jīng)將他們從燃?xì)廨啓C(jī)中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)，例如優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組及整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。作為熱心航海比賽船員的一份子，Sterzing知道在比賽中每時(shí)每刻都需要關(guān)注波浪、風(fēng)速和對(duì)手的船只，這樣才能決定駕馭船只的方式。否則，如果無法預(yù)測(cè)未來的變化，就不能規(guī)劃合適的路線。在這種辦法的啟發(fā)下，他為風(fēng)電機(jī)組發(fā)明了一種軟件系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的基礎(chǔ)是能夠測(cè)量大約十種因素的傳感器，包括風(fēng)速、亂流度、溫度和氣壓。算法將這些數(shù)據(jù)和風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量聯(lián)系起來，這樣軟件就能夠從數(shù)以千計(jì)的關(guān)系中學(xué)習(xí)并學(xué)會(huì)如何在新情況下應(yīng)用已有的知識(shí)。

西門子研究人員現(xiàn)在正在測(cè)試該系統(tǒng)。

隨著對(duì)不同情況的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)越來越擅長(zhǎng)獨(dú)立預(yù)測(cè)，知道哪種情況下，旋轉(zhuǎn)葉片的入射角或發(fā)電機(jī)速度快慢的改變，使得風(fēng)電機(jī)組能夠從風(fēng)中獲得大的產(chǎn)出。這種方法可以將風(fēng)電機(jī)組的產(chǎn)出提高0.5個(gè)百分點(diǎn)。聽起來似乎不多，但是對(duì)一個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)而言就是很顯著的效果。在過去的六個(gè)月里，瑞典Lillgrund風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，正是得益于從自己的行為中獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，即所謂的自主學(xué)習(xí)，風(fēng)電場(chǎng)提高了發(fā)電量，這相當(dāng)于額外添加了一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組所生產(chǎn)的電量。

從聲音中學(xué)習(xí)——高效節(jié)能

將電弧爐中的鐵塊熔煉成鋼板會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。重量各異的鐵塊，有的甚至像汽車那么大，在三個(gè)強(qiáng)大的電弧下熔化時(shí)來回滑動(dòng)。雖然電弧的溫度高達(dá)一萬攝氏度，有時(shí)也不能將熔化的鐵塊焊接起來，而將能量消耗到爐壁上。熔爐產(chǎn)生的噪聲震耳欲聾。三相交流電電極的電弧產(chǎn)生大約120分貝的噪聲，比噴氣式飛機(jī)的噪聲都大。Detlef Rieger是慕尼黑西門子中央研究院的非破壞性試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門的項(xiàng)目經(jīng)理，Thomas Matschullat就職于愛爾蘭根的冶金技術(shù)部門。正是這樣巨大的噪聲使兩位科學(xué)家不得不認(rèn)真思考這一問題。兩人想知道該如何監(jiān)視和控制熔煉過程，以減少能源的浪費(fèi)。

他們?cè)谌蹱t外壁掛上傳感器，這樣就可以測(cè)出熔爐內(nèi)部產(chǎn)生的聲波。除此之外，他們還持續(xù)不斷地監(jiān)視電極產(chǎn)生的電流。Rieger說：“把電極數(shù)據(jù)和聲波測(cè)量結(jié)果結(jié)合起來。我們的算法可以計(jì)算出電弧和爐壁之間產(chǎn)生的是哪種聲音振蕩。通過這個(gè)信息，我們可以推斷出熔爐內(nèi)部每時(shí)每刻的情況。”在熔化的初階段，系統(tǒng)已經(jīng)掌握足夠的信息可以確定熔爐內(nèi)部各個(gè)鐵塊的位置，從而判斷出單個(gè)電極的輸出是增加還是減少。在熔煉的第二階段，確保鐵塊中碎屑異物形成的礦渣盡可能均勻地分布在熔化的金屬表層，這很關(guān)鍵。為此，將煤灰吹入熔爐中，在礦渣上形成一層一氧化碳泡沫。這一層泡沫保護(hù)了電弧和熔化的金屬，避免爐壁的溫度過高。這樣就減少了能源消耗。軟件不斷地通過解讀聲波數(shù)據(jù)來測(cè)量含有泡沫的礦渣是否足夠厚，分布是否均勻，因此該過程被命名為“IMELT Foaming Slag Manager（IMELT泡沫煤渣管理器）。”德國(guó)的兩家煉鋼廠和白俄羅斯的一家煉鋼廠都在使用這個(gè)系統(tǒng)，并成功地將能耗降低了2.3%。Rieger說：“例如，按照100噸鋼材的成本計(jì)算，差不多相當(dāng)于每小時(shí)節(jié)省了920 度電。”而且，煉鋼廠每年的煤炭消耗量降低了25%，二氧化碳排放量減少了12,000噸。